基于广域测量的汽轮发电机励磁反步控制方法

由于汽轮发电机励磁反步控制过程中没有实时获取发电机的运行数据,致使电机励磁反步控制效果较差,为此提出基于广域测量的汽轮发电机励磁反步控制方法。通过广域测量系统的同步相量测量单元,实时采集汽轮发电机功角与电流等运行数据,将采集的运行数据变更成标幺值形式,根据该形式建立汽轮发电机励磁控制的数学模型,获取励磁反步控制变量,并结合反步法,设计汽轮发电机励磁反步控制器,通过径向基函数神经网络估计控制器内的扰动,完成控制器扰动补偿。实验结果表明:该方法可精准采集汽轮发电机运行参数,有效反步控制汽轮发电机励磁,令汽轮发电机功角与转子角速度等迅速恢复至稳定状态,具备较优的反步控制效果;应用该方法后,可确保电网运行稳定性,降低故障后电网切机量。

汽轮发电机转子匝间短路对定子热响应特性的影响

本文分析了汽轮发电机转子匝间短路故障前后定子热响应特性,不仅考虑转子匝间短路引起电压下降对发电机强励动作的影响,还研究了热分布不平衡而引起的定子力学响应。首先推导了正常情况和转子匝间短路故障后加强励磁电流下的气隙磁通密度,得到了铁心损耗和绕组铜耗的解析表达式;然后建立了发电机故障前后的三维有限元仿真模型,对不同短路程度故障下的铁心损耗、绕组铜耗与定子温度进行了求解计算;最后实测了CS-5型故障模拟发电机在正常运行和不同短路程度故障下的定子温度,实验结果与理论分析、有限元仿真结果基本一致。结果表明,转子匝间短路故障后由于励磁电流的增强,发电机铁心损耗和绕组铜耗均会增加,定子温度明显上升,并且随着短路程度的增加而加剧;定子端面边缘位置的变形和应力幅值最大并且为热响应下的危险位置。

核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路时转子涡流损耗研究

为研究核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路时转子涡流损耗特性,推导了核电半速汽轮发电机空载运行时励磁绕组匝间短路故障下,定子分数次谐波环流产生的合成磁动势表达式,分析合成磁动势相对于转子的转速,揭示了转子表面产生涡流的原因以及涡流的频率特性。结合涡流损耗计算方法,以一台核电半速汽轮发电机为例进行了仿真验证。在此基础上,对核电半速汽轮发电机励磁绕组不同位置发生相同程度匝间短路,以及励磁绕组发生不同程度匝间短路过程进行了仿真,计算了转子各阻尼条及槽楔中的涡流及涡流损耗,揭示了励磁绕组匝间短路时影响转子阻尼条及槽楔中涡流和涡流损耗的因素。为核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路故障时,分析转子发热的影响因素提供了理论基础。

计及复杂换位结构的百万千瓦级汽轮发电机定子流固耦合传热研究

百万千瓦级汽轮发电机的定子绕组通常采用多根空、实心股线并绕的复杂编织换位结构,针对尺寸相差悬殊的复杂结构使得其定子流固耦合模型的数值求解存在网格数量多、容易出现奇异解的难点问题,该文提出三维区段式流固耦合网格划分方法,根据不同区段股线的结构及传热特点,通过非均匀网格划分方法大大降低求解模型的网格数量,实现计及复杂换位结构的定子流固耦合模型的数值求解,并通过一台124万kW水氢氢冷汽轮发电机的短路型式实验进行验证。在此基础上,提出定子绕组的新型交叉换位方法并与传统换位方法的温度进行对比,结果表明,新型交叉换位方法使定子绕组股线以及绝缘的温度分布更加均匀,并且能够有效降低定子绕组最高温度。

气隙取气斜流式通风汽轮发电机转子的温度场研究

为了研究气隙取气斜流式通风汽轮发电机转子的温度场的分布特点,本文依据传热学基本理论,建立了三维全域的转子耦合计算模型,利用有限体积法对模型中的控制方程进行数值计算与分析。首先分别对转子槽内铜排、匝间绝缘、转子铁芯进行整体温度场的分析,研究其温度分布的异同点,然后对比了各风区中心截面的温度,最后研究铜排沿轴向和周向的温度分布特点,分析了温度分布趋势的产生原因。结果表明:转子温度场沿轴向呈波浪形分布,转子中心截面、磁极中心线及其垂直线高度对称,最高温度出现在靠近汽端和励端的出风区;槽内越靠下的铜排,温度峰谷差越小,温度不均的程度越小;在周向上,靠近大齿铜排的温度比其余铜排温度略低。本文的结论可为气隙取气斜流式通风汽轮发电机的深度调峰运行和转子结构优化提供参考。

汽轮发电机带有交替径向风道的转子流体与传热耦合分析

针对汽轮发电机带有交替径向通风道的转子发热冷却问题,以一台350 MW水氢氢冷汽轮发电机为研究对象,依据流体力学和传热学的基本理论,首先建立计及旋转的电机全域通风网络模型,采用逐次迭代法计算得到各支路流量和节点压力。其次,建立了带有交替径向风道的发电机转子流体-传热三维物理模型和数学模型,给出了基本假设和相应的边界条件,同时将通风网络计算得到的风速和压力作为转子求解域的耦合边界,采用有限体积法进行求解,计算结果与实测值吻合。然后分析了交替径向风道内流量分配和氢气流动情况,研究了转子内部氢气温度分布和槽楔出风口风温变化规律,探明了转子绕组和铁心轴向温度分布特性,讨论了副槽入口流量和槽楔出口直径对转子流体和温度的影响。得出副槽入口流量应控制在0.1~0.16 m^(3)/s范围内,且选择较小的槽楔出口直径,可以提高通风系统的效率与风量分配均匀性,降低转子轴向热不平衡。

汽轮发电机转子绕组匝间短路故障恶化的影响因素研究

转子绕组匝间短路是大型同步发电机的常见故障,在发电机的电气故障中占据了较高的比例,也是影响机组安全运行的主要原因之一。本文针对转子绕组匝间短路伴随的局部过热问题,分别研究了短路点过渡电阻、短路点电流集束效应以及短路点的反复通断过程对其的影响。以一台300MW汽轮发电机为例,仿真获取了短路回路电流和功率损耗、短路点附近励磁电流密度以及被短路回路的暂态电压规律。本研究为确定转子绕组匝间短路故障的过热现象原因奠定了理论基础,也为进一步研究故障演化过程提供了分析思路。

超超临界汽轮发电机组再热汽门阀盖螺栓断裂失效分析

某超超临界汽轮发电机组再热汽门螺栓在机组等级检修期间发现有不同程度的断裂或裂纹,对其进行了金相分析和结构检查,并对断裂原因进行了详细分析。将原有再热汽门螺栓全部更换为新材料新工艺加工的螺栓,同时对安装工艺进行了严格规范,提高了机组运行的安全性。

核电汽轮发电机定子壳体振动故障分析与治理研究

对不同激振力作用下核电汽轮发电机定子壳体振动机理和特征开展研究,提出汽轮发电机定子壳体振动故障的分析和治理方法,并结合3台核电机组的工程实例进行分析验证。研究结果表明:定子壳体固有频率接近旋转频率或倍频电磁共振频率引起的结构共振是导致定子壳体振动超标的主要原因;转子激振力引起的定子壳体结构共振,可从减小激振力和调整定子壳体固有频率两方面进行治理,进行现场动平衡可有效降低转子激振力,调整定子壳体固有频率可通过定子底脚载荷分配调整实现;由于磁拉力大小调整范围有限,磁拉力引起的定子壳体结构共振应通过调整定子壳体固有频率进行治理。在发电机安装或检修时,应通过定子底脚载荷分配调整,使定子壳体固有频率避开旋转频率和倍频电磁共振频率,避免发电机定子壳体结构共振的发生。

考虑轴系特性的汽轮发电机阻抗模型

与状态空间法和复转矩系数法相比,基于阻抗的分析方法更便于拓扑扩展和黑盒系统建模。然而,现有的汽轮发电机阻抗模型,如RL串联阻抗模型或同步发电机等效电路阻抗模型,仅关注汽轮发电机的电气特性。上述简化的阻抗模型无法考虑汽轮发电机轴系特性的影响,甚至导致错误的分析结果。针对这一问题,该文建立了考虑轴系特性的汽轮发电机阻抗模型,并以风火打捆外送系统为研究对象,对比了基于RL等效阻抗模型和所建立阻抗模型的振荡分析结果。验证了所建立模型在含有新能源以及电力电子设备的电力系统中进行稳定性分析的适用性与准确性。研究结果可为含汽轮发电机的复杂结构电力系统的稳定性分析提供模型。

基于VMD-XGBoost模型及因果特征选取的汽轮发电机组振动信号预测技术研究

“双碳”目标下,我国能源格局产生深刻变化,对汽轮机发电机安全稳定运行的要求进一步提高,深入挖掘分析海量运行数据有助于机组运行状态的评估及预测。提出构建汽轮发电机组参数因果关系网络探究参数间的因果关系,利用VMD算法分解振动信号并搭建XGBoost预测模型对各信号分量进行预测,叠加各信号分量的预测值以得到振动信号的预测结果。利用国内某1000MW汽轮发电机组运行数据对所提模型进行论证实验,结果表明本文所提模型有较高预测精度。

大型核电汽轮发电机磁屏蔽用厚硅钢板的应用特性研究

磁屏蔽压板是大型核电汽轮发电机的重要部件,直接影响到机组的发电效率及运行稳定性,同时对于保障机组安全可靠运行具有重要的意义。厚硅钢板作为磁屏蔽压板的原料,要求其在具有优异电磁性能的同时具备一定的强度。然而磁屏蔽用硅钢板厚度大、硅含量高、轧制易开裂的特点导致其生产难度较大,此前一直由国外进口,未能实现国内生产。本文介绍了核电磁屏蔽用厚硅钢板的国产化研究,主要包括成分设计、工艺路线制定与优化以及应用特性研究。国产厚硅钢板与进口厚硅钢板的一系列对比表明,国产厚硅钢板能够满足大型核电汽轮发电机的使用要求,并在化学成分均匀性以及电磁性能的表现上均优于进口钢板。

50 MW汽轮发电机组振动故障分析与处理

某石油化工企业自备电厂4号汽轮发电机组大修后启动,机组冲转至全速3000 r/min时,4#轴瓦水平振动位移值突增。通过分析振动频谱图可知,引起故障的主要原因为发电机转子存在质量不平衡。经过现场动平衡,并加固轴承座与台板间的连接刚度,使得整个轴系振动位移值降至30μm以下,减振效果明显,保证了机组的长周期平稳运行。

汽轮发电机组轴系扭振危险截面分析

汽轮发电机组轴系的危险截面是轴系扭振安全性分析的重要研究对象。现有研究多通过求解轴系扭振固有特性和故障响应分析危险截面,难以快速或全面得出轴系危险截面位置。以某600 MW汽轮发电机组轴系为研究对象,基于轴系模型参数和圆轴受扭计算方法,计算轴系各轴段的扭振特性,得到机组轴系扭振危险截面位置;通过有限元仿真机组轴系扭振共振特性,得到机组轴系共振危险截面,验证了理论计算结果的正确性。研究结果表明:通过理论计算和仿真分析机组轴系扭振特性得出的轴系危险截面基本一致,机组轴系扭振危险截面在各转子轴颈及联轴器部位,在扭振分析中也要格外关注机组轴系末端外径较小位置扭振响应。

汽轮发电机安装调试技术要点分析

汽轮发电机作为一种产生电能的机械装置,在当前电力需求较大的社会环境中,其机械结构、使用寿命、运行效率等方面都得到了很好的升级和优化。其中汽轮发电机组是电力系统当中最为重要的组成部分之一,对整个电网系统具有较为明显的促进作用。目前汽轮发电机的调试和安装过程中,可能会出现一些不规范的情况,这可能会影响汽轮发电机的运行效率和使用寿命。因此,为保证汽轮发电机的正常运转,就必须要做好对其调试和安装过程的控制管理,并加强相关人员的培训学习力度。为了预防和避免此类问题的发生,我们需要从汽轮发电机的结构设计开始,加强安装和调试的技术手段。

转子槽楔材料对汽轮发电机运行性能和参数的影响分析

转子槽楔的材料不仅影响汽轮发电机的运行能力,还影响转子的损耗,因此转子槽楔的材料选择是汽轮发电机设计中考虑的关键因素。为此,研究了应用磁性转子槽楔后发电机同步电抗、额定励磁电流和气隙磁密分布等电磁参数的变化规律。此外,还对比分析了不同槽楔材料对电机电磁参数、失步转矩、短路转矩和发电损耗的影响。研究结果表明,当转子采用磁性槽楔后,发电机同步电抗减小,额定励磁电流增大,发电机气隙磁密分布更加均匀,且相应的发电机损耗也发生了变化。

汽轮发电机定子单相接地故障分析与处理

介绍了一起发电机定子接地保护信号启动故障的分析与处理。根据保护装置记录的数据,对接地相和接地位置进行了初步诊断。通过停机检查,确定封闭母线橡胶波纹管破裂导致了盘式绝缘子受潮,从而触发定子接地保护信号。对橡胶波纹管进行拆解分析,确定了导致橡胶波纹管破损的根本原因,制定了相应的处理与防范措施。

百万千瓦二次再热汽轮发电机刚性框架基础动力性能研究

1 000 MW超超临界二次再热机组在降低能耗、减少污染方面具有显著优势,近年来,这类机组投运量增长显著。汽轮发电机作为电厂的关键核心动力装备,其基础结构振动控制是保障电厂安全可靠运行的重要环节。二次再热机组汽轮发电机轴系长、转子重,为降低振动影响确保机组平稳安全运行,以往1 000 MW超超临界二次再热机组汽轮发电机基础普遍采用弹簧隔振基础。该研究围绕1 000 MW超超临界二次再热机组汽轮发电机刚性框架基础的动力性能开展数值分析和模型试验研究,结果表明:1 000 MW超超临界二次再热机组汽轮发电机刚性框架基础具有良好的动力性能,正常运转阶段各扰力点振动线位移响应幅值不大于20μm,满足我国标准限值要求。研究成果可为1 000 MW超超临界二次再热机组汽轮发电机基础结构选型和设计提供技术支撑。

1000MW汽轮发电机组轴系多跨零试重动平衡技术应用分析

随着我国电力装备制造水平及高速平衡技术的快速发展,近年来新投产的大型汽轮发电机组振动故障率呈现快速下降趋势。受实验条件限制,以三大动力为代表的制造厂商在汽轮发电机组转子出厂前只对单转子进行动平衡,而汽轮发电机组的轴系实际工作状态为多转子刚性连接,多支撑同步承担的多转子高速旋转轴系。受支撑刚度和连接刚度的影响,部分转子的原动态响应特性发生变化,加之残余不平衡响应的耦合,导致若干机组在试运期间相继发生轴系多跨振动超标故障。以一台1000MW汽轮发电机组多跨轴系振动故障处理为例,从轴系布置形式、振动机理、平衡策略等方面进行论述,归纳提出多跨零试重动平衡技术,为类似故障的诊断与分析提供参考。

汽轮发电机组轴系扭振监测与保护系统开发研究

汽轮发电机是指汽轮机驱动的发电机,是现代火力发电厂的主要设备,也用于冶金工业、化学工业以及舰船动力装置中。为保证机组能够安全稳定运行,结合发电厂中汽轮发电机组运行实际情况,开发出一种用于轴系扭振监测与保护一体的系统。该系统可在保证监测准确、故障判断精确的基础上,优化汽轮发电机组保护策略及越限值设定,防止因系统自身原因而导致保护装置不动作,从而保障了机组运行的经济效益。