電網(wǎng)沖擊下汽輪發(fā)電機(jī)組軸系彎扭振動(dòng)模擬試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)問題越來(lái)越突出。電力系統(tǒng)故障和一些運(yùn)行方式都會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生較大沖擊，引起電網(wǎng)振蕩，導(dǎo)致機(jī)組軸系產(chǎn)生扭振，甚至造成軸系破壞事故。在軸系振動(dòng)特性方面，彎振和扭振之間也相互影響、相互作用。由于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)具有一定的局限性和危險(xiǎn)性，人們開展了汽輪發(fā)電機(jī)組模擬系統(tǒng)的研究，并積極尋找合理有效的試驗(yàn)手段。為此，論文針對(duì)該領(lǐng)域中幾個(gè)關(guān)鍵性問題進(jìn)行了研究，主要工作如下： 采用有限元分析方法對(duì)次同步諧振模擬機(jī)軸系進(jìn)行了

2、固有特性的分析計(jì)算，有限元的計(jì)算結(jié)果與電網(wǎng)沖擊下軸系扭振的試驗(yàn)結(jié)果基本一致。電網(wǎng)沖擊下次同步諧振模擬機(jī)軸系的扭振響應(yīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)三相短路故障沖擊對(duì)軸系的扭振響應(yīng)最大，能激勵(lì)出軸系扭振的前三階固有頻率。 以Jeffcott單質(zhì)量不平衡轉(zhuǎn)子和齒式聯(lián)軸器不對(duì)中轉(zhuǎn)子為研究對(duì)象，分析了轉(zhuǎn)子彎扭耦合振動(dòng)的頻率特性，理論分析與模擬機(jī)軸系彎扭振動(dòng)試驗(yàn)分析結(jié)果一致。結(jié)果表明軸系彎扭振動(dòng)是相互影響的、相互作用的。 電網(wǎng)沖擊下的次同步諧振模擬機(jī)軸

3、系彎扭振動(dòng)試驗(yàn)獲得了目前尚缺乏的重要的機(jī)組軸系彎扭振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)彎振對(duì)扭振的影響表現(xiàn)在扭振幅值譜中包含工頻、倍頻和N/3X頻率成分，扭振對(duì)彎振的影響表現(xiàn)在彎振幅值譜中工頻和二倍頻幅值的變化。 次同步諧振下軸系彎扭振動(dòng)試驗(yàn)信號(hào)分析發(fā)現(xiàn)扭振具有抑制軸系復(fù)雜頻率成分振動(dòng)的能力。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生機(jī)電耦合的次同步諧振時(shí)，故障前出現(xiàn)在扭振譜圖上的工頻、倍頻和N/3X頻率成分都消失了，只有與次同步諧振頻率互補(bǔ)的扭振固有頻率存在。在次

4、同步諧振發(fā)生的時(shí)間內(nèi)，彎振譜圖上二倍頻成分消失，工頻成分的幅值變小。 由軸系彎扭振動(dòng)的試驗(yàn)分析結(jié)果提出了把扭振信息作為故障征兆的新思路和新方法，扭振包含豐富的頻率信息，在進(jìn)行汽輪發(fā)電機(jī)組軸系故障診斷時(shí)，扭振和彎振都應(yīng)考慮并作為故障特征指標(biāo)。 首次將HHT應(yīng)用于電網(wǎng)沖擊下機(jī)電耦合次同步諧振的扭振和彎振信號(hào)分析，直觀準(zhǔn)確地表現(xiàn)了彎扭信號(hào)的本質(zhì)特征。Hilbert譜圖中清楚顯示了次同步諧振發(fā)生時(shí)軸系扭振和彎振頻率、幅值隨時(shí)間變