大型汽轮发电机组轴系扭振研究

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1、大型汽轮发电机组轴系扭振研究华中科技大学博士学位论文大型汽轮发电机组轴系扭振研究姓名：刘峻华中请学位级别：博士专业：热能工程指导教师：陆继东20060508摘要大型汽轮发电机组轴系扭振M题的研究对确保热力发电设备的安全、经济运行具有垂要意义。本文针对汽轮发电机组轴系扭振中存在的儿个问题进行了研究：1建立了基于Matlab的DEH控制系统模型，并将该模型与Fortran程序构成的汽轮发电机组轴系模型进行连接，在此基础上就调节系统对汽轮发电机组轴系扭振的影响进行了研究。研究结果表明，当调节系统中环节参数变化使调节系统动

2、态偏差变大，调节系统的稳定性减小，控制时间增大时，轴系扭振衰减的总趋势是基木相同的，但衰减时间稍冇加长；而当调节系统屮环节参数变化使调节系统动态偏羌变小，调节系统的稳定性增大，控制时间缩短时，轴系扭振的衰减时间有所降低。研究小当环节参数变化使系统更灵敏时，没有出现扭振的不稳定现象，主要是因为该调节系统述不够灵敏。如果环节参数变化使系统过于灵帧时，则可能会出现轴系的不稳定扭振。2、计算了考虑温度分布后轴系扭振各阶固有频率、振型以及响应的变化情况，分析了这些变化对轴系安全性的影响，研究了在汽轮机鬲压和中压调节阀快关动作

3、后蒸汽沿轴向流动过渡过程对轴系扭振响应的影响，并对综合考虑温度分布和蒸汽流动情况下甩负荷时汽轮发电机组轴系的扭振响应进行了研究。轴系的计算模型采用连续质最模型。外激励模型是考虑汽轮机DEH系统、热力系统以及单机对无穷大电网的机电耦合数学模型。对300MW汽轮发电机组的仿真计算表明，热载荷变化特别是蒸汽载荷变化对汽伦发电机组轴系扭振影响较大，在对轴系进行安全性评估时必须加以考虑。3、在转轴以一定速度旋转的条件下，推导了考虑动频情况下的单质量盘转子扭振运动方程，通过有限元方法对不同几何结构的单质量盘转子在不同转动频率下

4、的扭振固冇频率进行了计算，对影响单质量盘转了扭振动频的动频系数进行了分析。分析结果表明，离心力的作用相当于使转子的扭转刚度增加，从而在不同程度上提高了转子的扭振固有频率，而在影响单质量盘转子扭振动频系数的因素中，动频系数与转子转速的平方及质量盘直径的平方成正比，而与质量盘厚度无关。由此结果得出了动频的I计算公式，并在该计算公式的基础上提出了用于判断单盘转了是否需要考虑扭振动频的判定准则。4、在考虑轴系动态条件的基础上，推导了动频问题的轴系扭振模型，并在有限元方法的基础上研究了轴系的几何结构、工作转速的高低等因素对轴

5、系扭振的影响，进而给出了多盘转子扭振动频的判定准则，还对某300MW汽轮发电机组轴系扭振的动频问题进行了研究，得出了现有转速下的汽轮发电机组轴系扭振可以不考虑动频影响的结论。5、采用物理相似的原则设计了300MW汽轮发电机组轴系模拟试验台，并在试验台上进行了三相短路与丿11负荷激励下的轴系扭振试验，试验结果验证了应用木文建立的轴系扭振模型计算的轴系扭振特性与实际情况是相吻合的。关键词：汽轮发电机组扭转振动温度影响蒸汽流动调节系统离心力影响IIABSTRACTTorsinalvibrationoftheshaftso

6、flargeturbo・generatorsetsisofgreatimportanttoensurethesafeandeconomicoperationofthepowerunits・Itisrelatedwithmanytheoreticalandtechnicalityproblems・1.ADEHmodelbasedontheMatlabissetupanditislinktoamodelofaturbo-generatorshaft.Theinfluenceofthecontrolsystemtothe

7、torsionalvibrationoftheshaftisresearched・Itisindicatedfromtheresearchesthat,whentheparametersofthelinksofthecontrolsystemarechangedtoreducethesensitivityofthecontrolsystem,thedisturbanceofthetorsionalvibrationisincreased・Andwhentheparametersofthelinksofthecont

8、rolsystemarechangedtoincreasethesensitivityofthecontrolsystem,thetorsionalvibrationareoppositelylimitedacertainextent・Ifthecontrolsystemisenoughsensitiveness,theunstabletorsionalvi