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电网冲击下汽轮发电机组轴系扭振响应分析

作　者: 陈秀娟
导　师: 唐贵基；向玲
学　校: 华北电力大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 汽轮发电机组轴系扭振响应 Riccati传递矩阵法 EMTP-RV仿真
分类号: TM311
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着电力系统的发展,汽轮发电机组轴系扭振问题越来越突出。电力系统故障和运行方式改变都可能产生较大的电网冲击,激起机组轴系扭振。分析电网冲击下的机组轴系扭振响应特性对保证机组的安全运行有十分重要的意义。以东方300MW汽轮发电机组轴系扭振物理模拟机为研究对象,建立了模拟机轴系的多段集中质量模型。对Riccati传递矩阵法进行了改进,采用改进后算法和Holzer法计算了轴系扭振固有特性,结果与实测结果相吻合。采用Newmark-β增量法与Riccati传递矩阵法相结合求解轴系扭振响应。针对Newmark-β法在时间步长内的线性假设,提出消除线性累积误差的方法,建立了轴系扭振瞬态响应求解模型,得到模拟机在几种典型电网冲击下的扭振响应特性。分析结果表明:几种典型电网冲击均能不同程度激起轴系扭振固有频率;在整个轴系扭振响应上,发电机转子和低压缸转子处的响应较大,而发电机转子处最为严重;不能单纯确定哪种电网冲击引起轴系扭振的响应更大,响应的大小与轴段位置有关,应视不同轴段具体分析。论文分析了扭振机电系统的机、电、网各部分模型,建立扭振的机电统一模型。利用EMTP-RV仿真软件进行了电网冲击下的扭振响应仿真分析,所得响应结果与用Newmark-β增量法和Riccati传递矩阵相结合的方法计算结果吻合,为机组轴系扭振的进一步研究提供了理论依据。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题研究的背景和意义  9-10
  1.2 扭振产生的机理  10
  1.3 扭振的研究现状  10-14
    1.3.1 轴系扭振模型  11-12
    1.3.2 扭振的仿真计算  12-13
    1.3.3 扭振的测试与在线监测  13-14
  1.4 论文主要内容  14-16
第2章轴系扭振固有特性分析  16-25
  2.1 轴系模型  16-19
    2.1.1 模型建立  17-18
    2.1.2 模型简化  18-19
  2.2 扭振固有频率计算方法  19-23
    2.2.1 轴系扭转自由振动微分方程  19
    2.2.2 Holzer 法  19-20
    2.2.3 Riccati 传递矩阵改进算法  20-23
  2.3 实例分析  23-24
    2.3.1 扭振模拟机结构概况  23-24
    2.3.2 结果分析  24
  2.4 本章小结  24-25
第3章机组轴系扭振响应特性分析  25-38
  3.1 轴系扭振微分方程  25
  3.2 机组轴系瞬态响应求解模型  25-30
    3.2.1 Newmark-β法的增量表达式  26-27
    3.2.2 典型单元的扭振传递方程  27-28
    3.2.3 扭振瞬态响应求解过程  28-29
    3.2.4 误差消除处理  29-30
  3.3 电气故障模型  30-31
    3.3.1 发电机出口端短路故障  30-31
    3.3.2 非同期并网故障  31
  3.4 轴系扭振响应分析  31-37
    3.4.1 发电机出口端短路时的扭振特性  32-34
    3.4.2 发电机非同期并网时的扭振特性  34-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章机组轴系扭振的EMTP-RV 软件仿真  38-54
  4.1 EMTP-RV 暂态分析软件介绍  38-39
  4.2 扭振机电统一模型  39-46
    4.2.1 汽轮机及其调速系统  40
    4.2.2 发电机及励磁调节系统  40-42
    4.2.3 电力网络模型  42-45
    4.2.4 机网接口  45-46
  4.3 仿真分析  46-53
    4.3.1 参数设置  47-48
    4.3.2 仿真分析  48-53
  4.4 本章小结  53-54
第5章结论  54-56
  5.1 本文的主要工作以及所得成果  54-55
  5.2 有待进一步开展的工作  55-56
参考文献  56-61
附录扭振模拟发电机及模拟电网的相关参数  61-62
攻读硕士学位期间发表的论文  62-63
致谢  63-64
详细摘要  64-73

电网冲击下汽轮发电机组轴系扭振响应分析

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