变频调速给水泵轴系扭振安全性研究

发布时间：2017-10-10 17:07

  本文关键词：变频调速给水泵轴系扭振安全性研究

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【摘要】：随着我国节能减排政策的不断推进,火电行业的节能也受到了各大电力企业的重视。火电厂中,辅机是厂用电消耗大户。近年来,对大功率辅机的变频改造在电厂中备受亲睐。但在降低能耗的同时,变频改造也带来了意想不到的事故。如机组振动增大、电网中存在谐波,严重的还会造成辅机设备的损毁。电厂辅机设备中,电动给水泵的能耗相当大。在节能改造中,电动给水泵成为变频改造的主要对象。本文针对改造后的系统,从扭振的角度对电动给水泵组轴系的安全性进行了研究。本文首先对齿轮一转子系统建立了多段集中质量扭振模型,模型中考虑了齿轮副啮合刚度的对模型固有特性的影响,推导了齿轮副单元的传递矩阵,使用Riccati传递矩阵法求解了模型的固有频率和振型；同时,建立了轴系的有限元模型,使用Ansys有限元分软件对轴系进行模态求解,并与传递矩阵法的计算结果进行对比,确保扭振模型以及算法的准确性：接着,给水泵组轴系发生扭振的诱因进行了研究,主要分析了变频器输出电压谐波特性和电动机电源三相不平衡的机理,并在Matlab/Simulink建立仿真模型,得到了以上两种扰动下电动机电磁力矩的波动情况；最后,采用Newmark-β法和Riccati传递矩阵法相结合的算法计算系统轴系扭振动态响应,采用局部应力应变法和雨流计数法,对给水泵组在这两种激励源作用下的扭振安全性和寿命损耗进行分析。
【关键词】：电动给水泵 扭振 变频调速 安全性
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM621
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景与研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 齿轮-转子系统研究现状10-12
• 1.2.2 变频器输出特性研究现状12
• 1.3 本文研究内容12-14
• 第2章 给水泵系统轴系扭振建模14-23
• 2.1 电动给水泵系统结构介绍14
• 2.2 给水泵轴系集中质量扭振模型的建立14-18
• 2.2.1 多段集中质量模型的模化方法15-18
• 2.2.2 系统轴系的模化准则18
• 2.3 系统轴系有限元扭振模型的建立18-22
• 2.3.1 增速齿轮箱的建模18-19
• 2.3.2 其他部件的建模19-20
• 2.3.3 使用的单元介绍20-22
• 2.4 小结22-23
• 第3章 给水泵组轴系扭振固有特性分析23-37
• 3.1 引言23
• 3.2 固有特性计算方法23-28
• 3.2.1 Riccati传递矩阵法23-27
• 3.2.2 有限元模型的固有特性求解方法27-28
• 3.3 工程应用实例分析28-34
• 3.3.1 系统轴系扭振模型28-31
• 3.3.2 系统轴系扭振固有特性计算31-34
• 3.4 参数变化对齿轮-转子系统固有特性的影响34-36
• 3.4.1 阻尼对系统固有特性特性的影响34-35
• 3.4.2 齿轮副啮合刚度对系统固有特性的影响35-36
• 3.5 小结36-37
• 第4章 变频调速给水泵轴系扭振诱因分析37-50
• 4.1 引言37
• 4.2 变频器谐波特性分析及仿真37-45
• 4.2.1 三相异步电动机变频调速原理37-38
• 4.2.2 PWM调制原理38
• 4.2.3 SPWM逆变器输出电压谐波分析38-42
• 4.2.4 变频器谐波对转矩的影响42-43
• 4.2.5 逆变器谐波对电磁影响仿真计算43-45
• 4.3 电动机输入电源三相不平衡影响分析及仿真45-49
• 4.4 小结49-50
• 第5章 给水泵组轴系扭振安全性分析50-59
• 5.1 引言50
• 5.2 动态响应计算方法50-54
• 5.3 疲劳寿命损耗计算方法54-55
• 5.4 工程应用实例分析55-58
• 5.4.1 三相不平衡的动态响应55-56
• 5.4.2 变频器谐波下的动态响应56-57
• 5.4.3 系统轴系寿命损耗计算57-58
• 5.5 小结58-59
• 第6章 结论与展望59-60
• 6.1 主要结论59
• 6.2 课题展望59-60
• 参考文献60-64
• 致谢64

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本文编号：1007545