汽轮发电机组轴系扭振机理及安全性分析

发布时间：2022-09-28 19:57

　　随着我国汽轮发电机组单机容量的增加,转子结构日趋复杂,此外我国电力资源大多需要远距离输电从而需要投入串补装置或采用高压直流输电形式,这些因素都使得汽轮发电机组发生扭振故障的风险加剧。机组发生扭振除造成功率振荡外,还会引起轴系的扭转疲劳损伤,威胁机组的安全运行,因此开展对汽轮发电机组扭振故障机理和轴系安全性的分析具有重要意义。本文深入研究汽轮发电机组扭振发生的机理,对扭振中的小信号稳定性、暂态力矩特性进行定性和定量分析,结合轴系疲劳损伤计算方法,开发面向工程实际的汽轮发电机组扭振在线监测与保护系统,为机组安全稳定运行提供保障。首先,按照扭振故障形式将其分为冲击类和共振类故障,对扭振故障发生机理和故障特性进行研究。其中针对冲击类扭振故障重点分析了轴系的暂态扭力矩响应特性;而次同步振荡发生机理复杂,涉及机电网多种因素,本文对次同步振荡的各种诱因及故障形成过程进行定性分析,并建立待研究系统的全系统线性化模型,利用复转矩系数法定量计算50Hz内系统的全频段阻尼,从负阻尼特性角度深入研究次同步振荡发生的机理,分析影响次同步振荡的主要因素。其次,采用基于多段集中质量轴系模型的机电网联合仿真方法,研究... 

【文章页数】：137 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 课题国内外研究现状
        1.2.1 扭振故障机理及分析方法研究现状
        1.2.2 汽轮发电机组扭振分析方法研究现状
        1.2.3 汽轮发电机组扭振监测与抑制方法研究现状
    1.3 本文主要研究内容和结构安排
第2章 汽轮发电机组扭振机理研究
    2.1 引言
    2.2 汽轮发电机组典型冲击类扭振
        2.2.1 电力系统短路引起的机组扭振
        2.2.2 非同期并列引起的机组扭振
    2.3 汽轮发电机组次同步振荡
        2.3.1 汽轮发电机组次同步谐振
        2.3.2 装置及其他扰动引起的次同步振荡
    2.4 汽轮发电机组系统阻尼特性分析
        2.4.1 机械子系统阻尼特性
        2.4.2 电气子系统阻尼特性
    2.5 本章小结
第3章 机电网耦合下汽轮发电机组扭振时域仿真
    3.1 引言
    3.2 基于多段集中质量模型的扭振联合仿真
        3.2.1 多段集中质量模型扭振动力学计算
        3.2.2 联合仿真思路和实现方法
        3.2.3 仿真案例
    3.3 基于轴系解耦降阶模型的扭振联合仿真
        3.3.1 联合仿真思路及实现方法
        3.3.2 仿真案例
    3.4 本章小结
第4章 汽轮发电机组轴系扭振安全性分析
    4.1 引言
    4.2 汽轮发电机组轴系扭振响应计算
        4.2.1 危险截面确定
        4.2.2 汽轮发电机组轴系扭应力计算
        4.2.3 扭振作用下叶片应力计算
    4.3 扭振作用下联轴器结构应力分析
    4.4 轴系扭转疲劳损伤评价
        4.4.1 转子疲劳-寿命曲线拟合
        4.4.2 转子疲劳寿命曲线修正
        4.4.3 轴系疲劳损伤累积计算
    4.5 本章小结
第5章 汽轮发电机组轴系扭振监测与保护系统开发
    5.1 引言
    5.2 汽轮发电机组扭振监测系统设计
        5.2.1 系统总体设计目标
        5.2.2 系统总体架构
        5.2.3 扭振信号采集功能设计
        5.2.4 扭振安全分析功能设计
    5.3 汽轮发电机组扭振监测系统工程应用
    5.4 汽轮发电机组扭振保护系统
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]汽轮机扭振作用下叶片响应及应力计算[J]. 杨昆,赵鹏程,顾煜炯,聂沈斌,龚明祥.  动力工程学报. 2018(03)
[2]新能源并网系统引发的复杂振荡问题及其对策研究[J]. 李明节,于钊,许涛,贺静波,王超,谢小荣,刘纯.  电网技术. 2017(04)
[3]风火捆绑经HVDC送电引起轴系扭振研究[J]. 李宽,王军,赵斌超,李玉敦,刘萌.  电工技术学报. 2017(06)
[4]风火打捆经直流送出的次同步振荡分析与抑制措施[J]. 赵书强,张学伟,高本锋,李忍,杨琳.  电工电能新技术. 2017(03)
[5]HVDC引起次同步振荡暂态扰动风险的机理分析[J]. 张鹏,毕天姝.  中国电机工程学报. 2016(04)
[6]次同步谐振的机—电联合仿真方法[J]. 张传宇,谢小荣,刘超,刘华坤,蒋东翔,李广凯.  电力系统自动化. 2015(20)
[7]各种平均应力下高周疲劳极限间的定量关系[J]. 蔡晓静,许金泉.  工程力学. 2015(10)
[8]基于遗传模拟退火算法的SEDC与SSDC控制参数的协调优化[J]. 徐振宇,李树鹏,苏靖棋,张旭,王银,孟江雯.  电网技术. 2015(07)
[9]基于激光多普勒效应的轴系振动综合测量[J]. 李志凤,赵登峰,马国鹭,曾国英.  激光杂志. 2015(03)
[10]频繁低幅次同步振荡引起的轴系扭应力在线评估[J]. 顾煜炯,陈东超,徐婧,任治政,何成兵.  动力工程学报. 2015(01)

博士论文
[1]基于贝叶斯网络的汽轮发电机组故障诊断方法及应用研究[D]. 陈东超.华北电力大学(北京) 2018
[2]汽轮发电机组轴系扭振在线监测、分析与保护系统研究[D]. 金铁铮.华北电力大学(北京) 2015
[3]汽轮发电机组轴系弯扭耦合振动研究[D]. 何成兵.华北电力大学（北京） 2003

硕士论文
[1]采用SEDC和GTSDC抑制SSR的控制参数优化设计与应用[D]. 董晓亮.东北电力大学 2012
[2]基于激光多普勒效应的微电机转速测量系统[D]. 贺少辉.天津大学 2010
[3]旋转机械轴系扭振测量研究[D]. 徐洪志.清华大学 2005
[4]转子的扭振及其测量技术[D]. 段曙光.西北工业大学 2005
[5]大扰动下机电耦合引起扭转模式不稳定机理的研究[D]. 徐衍会.华北电力大学（北京） 2003



本文编号：3682288