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調(diào)整比率KGEN–LP=HGEN抑制渦輪葉片的振動
摘要：
本文提出一種新的方法評估由動力系統(tǒng)故障導(dǎo)致的渦輪軸和葉片的扭矩反應(yīng)。根據(jù)機(jī)電分析，渦輪機(jī)械系統(tǒng)被變換成一條等效電路后可以從相量圖容易地被分析。從分析結(jié)果可以看出由軸對電動子阻抗比率控制渦輪葉片扭矩反應(yīng)引起系統(tǒng)頻率勵磁。特別，那個與KGEN–LP相關(guān)比對HGEN或者Generator/LP渦輪軸僵硬系數(shù)與發(fā)電器電動子慣性常數(shù)，控制所有葉片振動的行為。因而，提出調(diào)整這個比率使葉片內(nèi)部對電子干擾較不敏感。從而，設(shè)計(jì)師能在不用太多限制結(jié)構(gòu)空間和強(qiáng)度的基礎(chǔ)上更加高效率地設(shè)計(jì)葉片。從模擬結(jié)果可以證明，提出的方法實(shí)際上限制葉片扭矩的振動達(dá)到可以接受的水平。版權(quán)歸Elsevier所有。
主題詞： 葉片振動; 機(jī)電類比; KGEN–LP/HGEN比率; 頻率掃瞄; 系統(tǒng)頻率特性
1.簡介
動力系統(tǒng)干擾導(dǎo)致的扭矩振動可能增加渦輪軸和葉片的疲勞損傷，為了渦輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行則應(yīng)該減輕扭矩振動。許多措施是從電的角度出發(fā)提出來的，比如，動力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)，高壓無功補(bǔ)償器(SVC)，可控串聯(lián)電容補(bǔ)償器(TCSC)，快速恒阻移相器，剎車電阻器，超導(dǎo)能量儲備系統(tǒng)和高壓直流輸電(HVDC)等。大多數(shù)依靠模塊化有效的調(diào)節(jié)或無功功率產(chǎn)生的補(bǔ)充阻止其進(jìn)入系統(tǒng)。而且，隨著控制理論的發(fā)展，設(shè)計(jì)原理也從早期的依據(jù)模仿互用性標(biāo)準(zhǔn)組織方法開發(fā)的PID控制器發(fā)展到最新的模糊和神經(jīng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制。然而，只有少量討論從機(jī)電聯(lián)結(jié)的觀點(diǎn)抑制刀片振動。
根據(jù)機(jī)電類比分析，作者調(diào)查動力系統(tǒng)故障激發(fā)的軸和葉片的反應(yīng)。一種有效方式是調(diào)整KGEN–LP比率 to HGEN比率，從而獲得減少葉片振動的研究結(jié)果。為了核實(shí)提出的方法的有效率，許多因素在模擬時(shí)被考慮了到，例如故障類型，清除時(shí)間和自動再關(guān)閉等?？梢钥闯鋈~片振動有效地被限制了，從而為了減少強(qiáng)度限制設(shè)計(jì)和制造更加高效率的葉片結(jié)構(gòu)是可能的。
2. 系統(tǒng)學(xué)習(xí)
一個實(shí)用蒸汽機(jī)單位，包括一個高壓階段和二臺低壓階段蒸汽機(jī)，在這項(xiàng)研究中分析的是一個密偶并且與一個每分鐘1800轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)運(yùn)行的交叉雙軸式的再熱單位相結(jié)合。發(fā)電機(jī)的容量是951兆瓦。其中每一臺低壓蒸汽機(jī)有A和B紡錘并且使用收縮在每個紡錘的十一個階段的電動子中，包括轉(zhuǎn)臺式葉片和固定式葉片階段。在低壓蒸汽機(jī)中有十一行葉片。葉片前九行被圓盤遮蔽，而葉片最后二行是獨(dú)立結(jié)構(gòu)，其中最長的葉片直徑是4531 mm，長度是1166 mm。
圖1概要地顯示了用渦輪發(fā)電機(jī)機(jī)電系統(tǒng)模型。圖2 (a)顯示被模仿的渦輪發(fā)電機(jī)的機(jī)械模型，圖2 (b)特別復(fù)雜的顯示了一把長的葉片的典型模型。彎曲，軸向和扭轉(zhuǎn)力方式振動在垂線對轉(zhuǎn)臺式方向和在各自轉(zhuǎn)彎方向和自轉(zhuǎn)一樣在相同的方向。在這些振動方式之中，彎曲方式有更低的諧振頻率因而通常被選擇調(diào)查葉片振動方式形狀。在表1中給出了電子和機(jī)械數(shù)據(jù)。在每個單位系統(tǒng)中所有參量值由發(fā)電機(jī)規(guī)定。