大型汽轮发电机组扭振分析及安全性评价方法研究

发布时间：2017-07-19 19:02

  本文关键词：大型汽轮发电机组扭振分析及安全性评价方法研究

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【摘要】：随着我国电力需求的不断增长,大型电网建设也不断推进,电网的结构逐渐变得更加复杂。同时,由于高效和环保的要求,大型汽轮发电机组逐渐替代小型机组,汽轮发电机组结构也更加复杂。复杂的电网结构和机组结构使得汽轮发电机组扭振问题频发,而严重的机电耦合扭振将导致汽轮发电机组轴系受到严重破坏,造成严重的机组事故和巨大的经济损失,影响发电机组和电力系统的正常运行。本文主要针对大型汽轮发电机组扭振问题进行研究,主要内容包括：首先,针对大型汽轮发电机组轴系扭振建模方法和扭振固有特性分析方法进行研究。本文提出了汽轮发电机组轴系扭振模型的建立方法,分别对连续质量模型、多段集中质量模型和简单集中质量模型的建立方法进行了阐述和分析；文中从轴系扭振固有特性灵敏度的角度,考虑到机组运行过程轴系扭振固有特性会发生变化的问题,提出了一种汽轮发电机组轴系扭振模型自适应调整方法,为汽轮发电机组扭振分析的准确性奠定了基础；同时,本文还分析了机组轴系扭振固有特性计算方法,并对其方法进行了验证。实例计算表明,上述方法应用到汽轮发电机组轴系扭振分析,计算结果准确且符合实测结果,得到很好的应用效果。其次,针对大型汽轮发电机组扭振故障机理及原因进行了研究。本文分析了机组扭振故障机理和引起机组扭振故障的常见原因,采用FTA和FMEA的分析方法对汽轮发电机组扭振故障进行了详细分析,得到了扭振故障的故障树,分析了每种故障原因的特征和危害,同时对各故障原因特征进行了量化,提出了汽轮发电机组扭振故障原因的识别方法,进而为扭振故障的监测、预警和诊断奠定了基础。最后,针对大型汽轮发电机组轴系扭振安全性评价方法进行研究。本文提出了两种汽轮发电机组轴系扭振响应分析方法。同时,文中采用有限元分析软件重点对机组轴系联轴器进行了仿真分析,得到了汽轮发电机组轴系联轴器危险部位的等效应力随扭矩变化的非线性关系,拟合得到了非线性关系曲线和关系式,提出了一种机组扭振故障下轴系联轴器的应力响应分析方法。文中还介绍了机组轴系扭振疲劳寿命损耗估算的方法,根据分析所得的轴系应力响应计算结果,对机组轴系进行扭振安全性评价,保证汽轮发电机组安全稳定运行。
【关键词】：汽轮发电机组 扭振 模型 安全性 故障原因识别
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM311
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及其意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 机组轴系扭振模型11
• 1.2.2 机组轴系扭振分析11-12
• 1.2.3 机组轴系扭振安全性分析12
• 1.3 本论文主要内容12-16
• 第2章 汽轮发电机组扭振轴系建模及固有特性分析16-46
• 2.1 引言16
• 2.2 机组轴系扭振模型的建立16-23
• 2.2.1 连续质量模型16-18
• 2.2.2 多段集中质量模型18-22
• 2.2.3 简单集中质量模型22-23
• 2.3 机组轴系扭振固有特性分析23-33
• 2.3.1 Holzer法24-26
• 2.3.2 Riccati传递矩阵法26-32
• 2.3.3 扭振振型及危险截面分析32-33
• 2.4 机组轴系扭振模型自适应调整方法33-38
• 2.4.1 机组轴系扭振模型固有特性灵敏度分析34-36
• 2.4.2 机组轴系扭振模型在线自适应调整方法36-38
• 2.5. 工程应用案例分析38-45
• 2.5.1 机组轴系扭振建模及固有特性分析实例38-40
• 2.5.2 机组轴系扭振模型自适应调整方法实例40-45
• 2.6 本章总结45-46
• 第3章 汽轮发电机组扭振故障机理及原因分析46-66
• 3.1 引言46-47
• 3.2 扭振故障FTA和FMEA47-51
• 3.2.1 扭振故障FTA47-48
• 3.2.2 扭振故障FMEA48-51
• 3.3 扭振故障原因分析51-55
• 3.3.1 电力系统短路故障51-52
• 3.3.2 发电机组非同期并列52-53
• 3.3.3 发电机失磁53-54
• 3.3.4 汽轮发电机组甩负荷54
• 3.3.5 电力系统自动重合闸不成功54-55
• 3.3.6 电力系统次同步共振55
• 3.4 扭振故障原因识别方法55-65
• 3.4.1 电力系统短路故障识别56-62
• 3.4.2 发电机失磁故障识别62-63
• 3.4.3 发电机组非同期合闸并网故障识别63-64
• 3.4.4 电力系统次同步共振故障识别64-65
• 3.4.5 甩负荷故障与自动重合闸不成功故障识别65
• 3.5 本章总结65-66
• 第4章 汽轮发电机组轴系扭振安全性分析66-88
• 4.1 引言66
• 4.2 机组轴系扭振响应分析66-71
• 4.2.1 扭矩激励下轴系扭应力响应计算方法66-70
• 4.2.2 扭角监测下轴系扭应力响应计算方法70-71
• 4.3 机组扭振故障下轴系联轴器应力分析71-81
• 4.3.1 汽轮发电机组轴系联轴器简介71-72
• 4.3.2 扭振故障下轴系联轴器理论分析72-74
• 4.3.3 联轴器应力仿真计算74-75
• 4.3.4 联轴器应力仿真计算结果分析75-78
• 4.3.5 扭振故障下联轴器应力分析78-81
• 4.3.6 结论81
• 4.4 机组轴系扭振疲劳寿命损耗分析81-82
• 4.5 工程应用案例分析82-86
• 4.6 本章总结86-88
• 第5章 结论与展望88-92
• 5.1 主要结论88-89
• 5.2 课题展望89-92
• 参考文献92-98
• 攻读硕士学位期间发表论文及其它成果98-100
• 致谢100

【参考文献】

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