600MW机组次同步振荡下轴系扭振校核及疲劳寿命损耗计算

针对某超临界600 MW机组在运行过程中经常出现的低振幅次同步振荡(SSO)问题,本文采用Riccati传递矩阵法建立了该机组的集中质量模型,求解了轴系的扭振固有频率,并与轴系的实测扭振固有频率进行了对比,证明了该模型计算结果与实测结果相符,可用于机组扭振分析。同时,应用本文模型,根据该机组轴系的扭振振型求解了轴系的扭振应力相对值,确定了SSO下轴系的危险截面;建立了次同步振荡下机头转速差与最危险截面疲劳寿命之间的关系,可对该机组发生低振幅SSO时的扭振安全性和疲劳寿命损耗进行评估。     

次同步振荡下轴系扭振疲劳寿命损耗在线分析方法

为实时分析次同步振荡状态下轴系的扭振疲劳寿命损耗,准确评估轴系的安全性,本文分析了轴系扭振应力与机端扭角之间的关系,针对模态扭角提取过程中相位偏差、边界效应等问题,提出了一种利用零相位带通滤波-"移动窗"-模态叠加的方法计算扭振危险截面的应力历程,进而对轴系的扭振疲劳寿命损耗进行分析。结果表明:该方法在保证分析精度的同时,也可保证分析的实时性,适用于汽轮发电机组轴系扭振的在线监测、分析和系统保护。     

两相短路故障下汽轮发电机组轴系扭振疲劳寿命损耗分析

为评价发电机出口端两相短路故障下汽轮发电机组轴系扭振的安全性,以某600 MW机组轴系为实例,计算得到了电磁扰动力矩下各轴颈处的机械扭矩。以较为危险的6号轴颈为考核截面,得到了该处的扭应力响应,并基于S-N曲线估算方法、雨流计数法及Miner线性累积损伤理论,获得了两相短路故障发生的不同时间历程下,该处的扭振疲劳寿命损耗。结果表明:发电机出口端两相短路时,部分轴颈处机械扭矩维持在较高水平,尤其是低压转子与发电机转子间的轴颈;故障在短时间内对于轴系扭振疲劳寿命的损耗影响较大,之后趋于平缓,应在尽量在短的时间内进行故障切除。     

大型半速核电发电机转子轴系的扭振疲劳损耗

利用电力系统机网相互作用数字仿真程序MANDISP,专门对某大型核电半速机组发电机转子轴系扭振疲劳特性展开研究,计算大机组的轴系扭振频率、典型电网扰动冲击情况下的扭应力以及扭振疲劳寿命损耗等重要技术参数。并将其与现有行业标准进行对比分析,用于指导该发电机组轴系设计。     

900 MW汽轮发电机组轴系扭振的研究

主要研究了上海外高桥电厂二期工程中的 2台 90 0 MW汽轮发电机组的轴系扭振及疲劳寿命损耗。轴系扭振模型采用集中参数等值模型 ,整个轴系分为 6段。计算结果表明 ,机组扭振频率避开了工频与倍频 ,轴系不会因共振而破坏。在短路故障时轴系扭振是安全的     

斜齿轮–平行轴转子系统模态耦合特性分析

以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统为研究对象,考虑静态传递误差、齿轮几何偏心的影响建立了全自由度通用齿轮啮合动力学模型,并考虑转子系统的影响,建立了平行轴系齿轮转子系统有限元模型,其中转子系统采用梁单元来模拟,齿轮之间的耦合作用通过啮合刚度矩阵和阻尼矩阵来模拟。通过修改啮合刚度矩阵研究了无耦合、单轴弯扭轴摆耦合、轴系弯弯耦合、轴系扭扭耦合、轴系弯扭耦合、轴系弯扭轴摆耦合的系统模态变化规律,采用模态应变能确定了系统各阶主导模态,研究结果可为齿轮及转子系统设计提供参考。     

非同期并列时机组轴系扭振的时频分析

三维有限元模型能较好地描述轴系的复杂结构,精确地反映倒角、凹槽等应力集中截面的扭应力情况。以某660 MW汽轮发电机组轴系为研究对象,介绍了应用ANSYS软件求解轴系扭振响应的过程,分析了机组非同期并列时的轴系扭振特性。分析表明：非同期并列时,各截面扭应力幅值迅速达到最大值,之后逐渐振荡衰减,故障对低发间转子危害较大;扭应力主要包括前两阶扭振固有频率和少量的工频成分,不同截面处各模态分量所占比例不同;120°和180° 2种非同期并列情况时的扭振响应特性基本相似,前者的扭应力响应大于后者。研究结果有助于提高机组安全管理水平。     

变频驱动引风机轴系扭振机电耦合建模与分析

为了分析和解决引风机变频改造后遇到的扭转共振问题,利用Simulink/Simscape软件建立了变频驱动引风机轴系扭振的机电耦合模型。该模型可考虑三相变频器输入电压的谐波与相电压的不平衡、开关器件的死区效应与导通压降等影响传动轴所承受动态力矩的关键因素。通过算例揭示了在升速过程中,当风机转速超过某一临界转速后,扭转共振一直存在,这一现象与相关文献中的试验结果一致。     

两相短路时汽轮发电机组轴系扭振安全性分析

采用改进的雨流法计数模型和修正的线性疲劳累积损伤理论计算两相短路时汽轮发电机组危险部位的寿命损耗,以适应电厂对寿命损耗实时监测的要求,并使计算结果更加准确.考虑到发生两相短路时以机组轴系最大扭应力作为轴系扭转振动的评估指标存在一定的局限性,提出了以疲劳寿命损耗作为轴系危险部位安全性的评估标准,并结合实例进行了计算分析,得到了两相短路故障下轴系危险部位疲劳寿命损耗量随时间的变化曲线.     

带齿轮和液力变矩器的透平机械轴系扭振特性研究

基于ANSYS软件,采用用户自定义Matrix27刚度单元模化齿轮副的扭转刚度,同时采用用户自定义Matrix27阻尼单元模化液力变矩器泵轮与透平轮的连接阻尼,研究了带齿轮和液力变矩器的透平机械轴系的扭振特性.结果表明:轴系各阶扭振频率随齿轮副啮合刚度的增加而趋于定值;液力变矩器泵轮与透平轮的连接阻尼对轴系扭振频率的影...     

基于MATLAB/Simulink的变频电机系统能耗实用模型

变频电机系统能耗分析需要对系统各环节建立准确的损耗计算模型。针对目前有限元模型建模繁琐、计算量大的现状,在考虑了变频电源谐波对铁耗电阻影响的基础上,建立了计及铁耗等效电阻的异步电机数学模型及PWM变频器主电路损耗模型,提出一种基于MATLAB/Simulink的变频电机系统实用模型,实现了变频电机系统各环节损耗准确分析。通过对不同工况下变频器、电机和系统总效率的仿真分析,揭示了传统忽略变频器能耗的损耗分析方法对系统最佳运行点估算存在一定误差。为了验证模型正确性,对一组5.5 k W变频电机系统进行了试验对比,验证了文中模型能够正确有效地模拟变频电机系统运行。研究成果为进一步研究系统能耗最优控制策略提供了重要理论支撑。     

矢量变频调速驱动下风机轴系脉动扭矩分析

针对某型变频运行风机上发生的轴系故障现象,在MATLAB/Simulink环境下建立了矢量变频调速方式下机电耦合模型,分析了升速过程中转速和传递扭矩脉动现象。研究表明,风机升速到一定转速时,电磁转矩中出现了与轴系扭振固有频率相近的谐波,使得反馈到电气系统的速度信号中包含部分谐振分量,该分量被控制器放大后使电磁转矩中的谐振分量增大,从而加剧了机械系统谐振,导致轴系传递扭矩出现大幅脉动。在速度反馈回路中加入以轴系扭振固有频率为中心的陷波器可以取得较好的扭振抑制效果。     

系统扰动对600MW机组轴系扭振影响及防范措施

结合600 MW发电机组运行实际情况,阐述了系统扰动与600 MW汽轮发电机组轴系扭振问题。全面叙述系统扰动对轴系扭振的响应、轴系扭振的特点、电气扰动对轴系扭振的影响分析、轴系疲劳寿命损耗监测等,并进一步提出轴系扭振的抑制和防范措施,供600 MW汽轮发电机组工作人员借鉴参考。     

基于ANSYS的汽轮发电机组轴系扭振模态分析

汽轮发电机组轴系扭振固有特性分析通常假设轴系材料力学性能参数为常数,而在实际运行过程中机组沿轴系轴向其温度是变化的,轴系材料力学性能参数也会相应地发生变化,从而导致固有特性发生变化,影响轴系扭振响应的计算精度.分析了轴系的模化方法,并通过有限元分析软件ANSYS建立了轴系的有限元模型.针对满负荷工况下的轴系温度分布规律...     

变频调速系统对牵引电机谐波损耗影响的研究

变频调速系统输出的脉宽调制波含有丰富的谐波,谐波引起附加损耗,使交流牵引电机运行温升增加,导致绝缘加速老化,缩短其运行寿命.文章利用MATLAB软件建立了变频调速仿真系统,对影响变频牵引电机谐波损耗的逆变器参数进行了分析,并提出一种用谐波总损耗因数表征谐波损耗的方法.     

基于阻尼器的双馈风力发电系统扭振抑制策略

由风速扰动或网侧的电气扰动所引发的风机传动轴扭振现象会导致轴系机械零件疲劳过载,甚至损坏。提出一种对网侧电气小扰动引发机网扭振的抑制策略。该策略通过在转子侧逆变器功率控制环节引入阻尼器,当轴系发生扭振时,利用发电机转速波动信号产生阻尼功率,再附加到逆变器有功功率参考值上,使系统额外输出有功功率来增大系统阻尼,从而抑制轴系扭振。建立系统小信号稳定模型,分析扭振抑制原理,观察引入阻尼器后,系统主导扭振模态的特征根变化;并利用Bode图分析阻尼器对轴系扭振模态的抑制效果。最后,在Matlab/Simulink上进行仿真验证。结果表明,所提出的阻尼策略可以显著增大双馈风力发电系统的阻尼,增强对风力发电系统扭振尤其是低频振荡模态的抑制。     

风电场引发火电机组次同步振荡的机理及影响因素研究

风能资源的大规模开发利用是实现能源转型升级的必然途径。然而,大规模风电场并网稳定性问题逐渐凸显,实际系统中出现了风电场引发火电机组次同步振荡现象。建立了风火联合外送系统模型,应用谐波响应法和复转矩系数法分析了风电场引发火电机组次同步振荡的机理。在此基础上,分析了火电机组轴系扭振特性、风电场容量、风速、风机转子侧变频器内环增益系数以及风电场至火电机组的电气距离对次同步振荡的影响。结果表明,轴系扭振模态可观测度越高、风电场容量越大、风机风速越高、风机转子侧变频器内环增益系数越大以及风电场与火电机组的电气距离越远,火电机组次同步振荡越剧烈。通过IEEE第一基准模型和IEEE39节点系统的时域仿真验证了上述结论的有效性。     

电网短路故障下双馈风电机组传动链扭振响应

电网故障引起的电磁转矩波动易造成风电机组轴系扭振疲劳损耗,严重时会造成轴系故障,有必要研究不同类型电网故障下风电机组传动链扭振响应及其对关键部件的影响。首先,采用集中质量法,考虑叶片柔性建立了风电机组传动链四质量块模型,基于小信号模型,采用模态分析法对风电机组传动链扭振特性进行分析。其次,为了表征不同故障类型对风电机组传动链轴系扭振的影响,在双馈发电机电磁暂态模型的基础上,推导了电网对称与不对称故障下电磁转矩表达式。最后,基于四质量块传动链模型,仿真分析了单相、两相和三相接地电网故障对机组传动链扭振响应的影响。结果表明,不同类型电网故障会影响不同传动链扭振频率及其不同关键部件;三相接地电网故障引起的传动链扭振幅值大,齿轮箱和发电机转子间轴上传递转矩可以较全面反映扭振响应频率;与传动链其他部件相比,发电机转子受到电网故障影响更大。     

谐波变频器变频损耗的分析与计算

本文主要研究宽带谐波变频器变频损耗与本振电平、偏置电压的关系。运用数学方法推导出理想情况下谐波变频的一般变频损耗公式。通过CAA得出谐波变频的偏压控制理论的有关结论。本文还用计算机模拟分析了包含寄生参量的非理想谐波变频器的变频损耗,对理想情况下分析的结果做了必要修正,所得结论经过实验初步验证了它的正确性。     

基于发电机扭矩的轴系快速疲劳损伤评价方法研究

通过大型汽轮机组的全尺寸模型模态分析结合轴系扭振基础分析,提出了一种基于发电机扭矩的轴系扭振疲劳损伤评估方法,并采用瞬态分析的方法进行了验证。该方法可绕开测速齿轮和扭振传感器,直接利用发电机端电磁转矩进行疲劳损伤评价,同时也可与基于汽轮机机头扭角数据的轴系扭振损伤评估方法相配合,提高电厂轴系扭振疲劳损伤评估的可靠性和准确性。