激光测振系统在水工金属结构上的应用研究

摘要：本文基于振动原理利用激光测振仪对一地区的水利工程金属结构进行检测与实践，简要介绍测振系统在水工金属结构的应用，主要包括其振动的几种类型、原因、在实际使用中的测量步骤和测量结果的分析。

关键词：激光；测试；振动；水工金属结构

1、振动及水工金属结构

振动是表示有一定回复性物体在经受外界的作用力时产生动作变化的一类现象，其振动规律呈现周期性。一般来说，振动可以分为自由振动、强迫振动、参数振动、自激振动，这几种振动都属于一种物理学现象，其振动变化受到粘性阻尼系数与其他因素的影响。

对于机械来说，振动带来的作用往往是负面的，振动会使得机械的寿命减少，工作精度也受到影响。机械在振动过程中，常常会产生刺耳的噪音，甚至会严重影响参与工作人员的健康，需要检修人员对其检查和维护，以降低机械产生振动的振幅，减小其产生的副作用。

水工金属结构主要涉及闸门、埋件、启闭机等部分，有些水工金属结构设备在开启、关闭时，由于水流的影响，会产生极为强烈的振动并有严重的刺耳噪音。水工金属结构振动时的噪音强度较大，影响其整体结构的工作运转，使得闸门、启闭机、埋件等的部分受到较为严重的影响，甚至会造成其周边建筑、环境的损坏，影响水利工程的整体质量。

2、振动的原因及原理分析

2.1原因分析

引起震动的原因多种多样，在水利工程中环境较复杂，水工金属结构的振动根据大量的观察分析我们得知其主要的原因是由于动水作用的不平衡造成的，除此之外还有可能受到闸门的门框形状结构、门槽结构、电流等因素的影响。

2.2原理分析

2.2.1动水作用产生的振动现象

闸门在工作时，由于其工作环境的影响会受到一定的外力作用，闸门会相应产生与这个外力相平衡的反力和惯性力及其他力。在这几种力的作用下，闸门受到变化，从而开始产生振动现象。

2.2.2门槽结构、门框形状产生的振动现象

由于一些水工金属结构使用时间较长，闸门的结构、门框形状产生变形，工作时产生的工作压力使得其相互摩擦碰撞，闸门受其影响产生振动现象。

2.2.3电流因素影响产生的振动现象

由于有些水工金属结构设备在工作中需要通入电流，电压不稳时电流产生影响，从而间接影响了水工金属结构的工作，可能会导致其产生振动现象。

2.2.4止水闸门引发的振动现象

水工金属结构在实际应用过程中，止水闸门引发的振动是由于止水面之间的缝隙，这个缝隙在振动过程中加剧了振动的幅度和强度，在运行过程中，一旦上游的水位发生变化，水位增加则止水闸门的缝隙中的流速会大大增加，其中就会产生一定的水利压力，这一部分水利压力作用于止水断面，迫使其产生了一定的压力差，这个压力差又跟随其反复对止水阀门进行冲刷，使得其产生振动。这一振动的主要影响因素是由于水流的上游水位变化，不断地产生冲刷止水阀门的压力，造成较为明显的振动。

3、测振系统的应用

测振系统是检测器械振动情况的机械，其应用主要在实际的水利施工及其他施工现场中，从施工的开始对其记录和观察，对观察对象——水工金属结构各部件的工作状态和工作水平、工作强度进行了解。为了较为明显的阐述测振系统在水工金属结构上的应用，在实际水利工程中进行了较为全面的使用记录，对水利工程中水金属结构的各部件的工作进行了较为合理的分析，最终得出了振动结论。

新疆乌鲁瓦提水利枢纽工程的建设过程中，总共建设了138米坝高的堆石坝，总体工程量较大，影响区域较为广泛，涉及新疆地区大面积的水利范围，工程中孔口设置了18个，各种机械运行效果良好。对其进行振动测试时，利用了其振动参数作为分析总体结构的质量模板，对水利工程中的金属结构安装质量进行了较为严谨的考量。

4、实际测量结构及分析

在实际的施工分析中发现，水工金属结构的启动门工作时8秒左右其振动的能级达到最大，整个水工金属结构系统逐渐趋于平稳状态，在启动门之后的20至30秒范围内，整个水工金属结构振动处于最大振动时刻。

测振系统在工作中对进水口的水工金属结构进行了分析和检查，发现其振动最强时并不发生在闸门全部开启之后，而是在闸门开启了一定角度（约为α=0.6时）的实际振动幅度最大。所以我们从中可以逐步分析出水工金属结构进水口闸门开启角度的最不利度数，对其注意防范和避免，可以在一定程度上减小水工金属结构产生的振动。经过多次的实际分析，最终确定了进水口闸门开启角度为α=0.5到α=0.7的范围内时，对水工金屬结构运行的影响最为剧烈，实际施工过程中管理人员应该对其闸门的开启度数进行一定的调控。

通过对水工金属结构运行的结构分析，进水口闸门开启角度是其产生振动的一大原因，应该得到广泛的重视。水工金属结构的闸门形状产生的变形影响较小，作用范围产生的振动也对总体水工金属结构的运行产生振动影响不大，剩余影响因素诸如水工金属结构中的电流通入影响如无较大的电流变化，影响效果几乎可以忽略不计。

5、结束语

水利工程的建设是我国进行经济发展、社会进步必须要不断进行的一项工程，其建设效果的好坏直接影响到建设地区的水利结构，当有较大规模的涨水使，水利工程应该充分发挥其作用，对水量进行调控，使得整体的水量处于适合当地运行的合理范围之内。水工金属结构是水利工程中的一个部分，要使其技术质量得到提高，就要分析清楚水工金属结构的作用特点及工作状态，从问题点出发，找到问题的原因并加以控制，总结解决办法。振动对水工金属结构特别是闸门的工作影响效果较大，本文分析其振动产生的因素主要是通过测振系统进行测振得到的结果。水工金属结构的优良运行需要使其振动减少，加强其工作稳定性，使其工作效果更好。

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