Моделирование асинхронных турбогенераторов со статорным возбуждением при исследовании крутильных колебаний валопровода со сосредоточенными массами | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Дунгбоев Ш. И., Нормухамедова З. А., Саидов Н. К. Моделирование асинхронных турбогенераторов со статорным возбуждением при исследовании крутильных колебаний валопровода со сосредоточенными массами // Молодой ученый. — 2016. — №3. — С. 89-92. — URL https://moluch.ru/archive/107/25612/ (дата обращения: 23.07.2018).

 

В статье приведены описание разработанной математической модели электрической системы содержащего парогазовой установкой ПГУ с асинхронными турбогенераторами со статорным возбуждением для анализа сложных электромеханических переходных процессов примере Талимарджан ЭС, с целью определения максимальных значений скручивающего момента и крутильных колебаний при анормальных режимах систем.

Ключевые слова: математическая модель, электроэнергетика, мощность, парогенераторы, асинхронные турбогенераторы, колебательные процессы, системы регулирования, дифференциальные уравнения.

 

Современные состояние развития электроэнергетики промышленно развитых стран, в том числе энергосистема Узбекистана характеризуется быстро растущим спросом на электрическую энергию и определенным отставанием ввода новых генерирующей мощностей. Основными причинами увеличения спроса является существенным изменением промышленной активности, масштабное жилищное строительство и существенное увеличение спроса в бытовом секторе.

В мировой практике изменение топливного баланса во всех промышленно развитых странах открывает широкое возможности энергетического использования на ряду с обычными газотурбинными установками (ГТУ) и паросиловыми установками (ПСУ), находит и установки комбинированные, рассчитанные на одновременное использование в качестве рабочих тел как пара, так и продуктов сгорания [1].

Используемые схемы парогазовых установок с высоконапорными парогенераторами и их модификации далеко не исчерпывают возможностей использования комбинированных паровых и газовых циклов в энергетике. Наряду с установками имеющие раздельные контуры потоков рабочих тел и предусматривающими наличие отдельных паровых и газовых турбин, известны установки контактного типа с непосредственным смещением пароводяного рабочего тела с продуктами сгорания.

Основой развития электроэнергетики является объединение электроэнергетических систем (ЭЭС) и использованием в них генераторов большой мощности. Механическая прочность элементов валопроводов мощных агрегатов снижается с ростом единичной мощности, а при некоторых анормальных режимах механические напряжения валопровода могут превысить допустимые. Электромеханические параметры синхронных генераторов традиционном исполнение ухудшены, и обеспечение устойчивости и надежности работы ЭЭС применяется различные системы регулирования, которые могут привести появлению электромеханическим колебаниям [2].

На наш взгляд наиболее эффективным мероприятием могут быть использования крупных асинхронных турбогенераторов со статорным возбуждением в современной электрической системы вызвано необходимостью дальнейшего повышения надежности генерирующего оборудования и эффективности функционирования энергосистем обосновано в [3]. С применением парогазовых установок (ПГУ) возникают вопрос использования асинхронных турбогенераторов со статорным возбуждением в газотурбинных установках.

В работе [4] приводятся результаты анализа сложных колебательным процессам в электрической системы содержащей синхронные турбогенераторы. Однако, моделирование сложных электромеханических переходных процессов, протекающих в асинхронном турбоагрегате не рассмотрены по настоящие время.

В данной работе рассмотрены составление математической модели электрической системы, содержащей ПГУ с асинхронными турбогенераторами со статорным возбуждения на примере Талимарджан ЭС с ПГУ мощностью 450 МВТ работающей через ЛЭП с напряжением 500 кВ параллельно с системой.

Для решения поставленной задачи составлено дифференциальные уравнения Парка — Горева элементов системы и дифференциальные уравнения относительного движения валопровода сосредоточенными массами. Уравнения элементов системы к координатной оси жестко связанной с роторам ведущего синхронного генератора.

Уравнения Парка — Горева асинхронного генератора в блоке с трансформатором:

(1)

Уравнения потокосцеплений АГ

(2)

Рис. 1. Схема валопровода турбоагрегата АТГ-с — 330 и К-300–240–ЛМЗ для исследования электромеханических процессов и для анализа крутильных колебаний валопровода

 

Уравнения относительного движения вращающихся масс валопровода асинхронного турбоагрегата:

(3)

Θ — угол закручивания соответствующего участка вала;

J — полярный момент инерции массы;

е — податливость на кручению участка вала;

 — коэффициент демпфирования крутильных колебаний соответствующего участка валопровода;

Мi — вращающей момент, приложенный к соответствующей массе;

Вращающие моменты агрегата

(4)

(5)

Мн —номинальный вращающей момент генератора;

N — количества масс валопровода;

Мi — вращающей момент, приложенный к соответствующей массе;

 — электромагнитный момент асинхронного генератора.

Валопровод турбоагрегата представляет собой упругую систему. Под воздействием периодически изменяющихся сил возникающих в результате анормальных режимов (короткие замыкание, асинхронные режимы, нарушение статической и динамической устойчивости) совершают вынужденные колебания. Эти колебания становится сильными в зоне резонансов возмущающих сил или моментов с собственными колебаниями системы. Вероятность возникновения опасных резонансов возрастает с увеличением быстроходности электрических генераторов, которые могут привести к поломки конструктивных деталей и элементов, и деталей фундамента.

Неравномерность крутящего момента вызывает неравномерность изменения угловой скорости вращения вала, т. е. то ускорение, то замедление вращения. Так как вал обладает упругостью и на нем размещаются массы (ЦВД. ЦСД, ЦНД, ротор генератора, соединительная муфта и возбудитель), то в каждом сечении вала будет своя степень неравномерности. то объясняется тем, что массы в одинаковый промежуток времени проходят разные углы и, следовательно, движутся с разными скоростями. Последние создает переменные закрутки в сечениях вала, что определяет его порочность.

Для расчетов валов на крутильные колебания необходимо кроме действующих моментов, знать жесткости участков каждого вала и значении моментов инерции масс, вращающихся вместе с валом. Из расчета определяются частоты, формы и амплитуды колебаний.

Уменьшение деформации в деталях, подверженных колебательным процессам, может происходить за счет использования асинхронного турбоагрегата как искусственного демпфирования. Задачи исследования в этом случае заключается в теоретическом и экспериментальном определении частот и форм собственных колебаний, анализе вынужденных колебаний и их устойчивости, в установлении возможности уменьшении амплитуд при резонансах, в выборе эффективных мер борьбы с ними в рабочем диапазоне оборотов агрегатов.

Массив бочки ротора асинхронного турбогенератора существеннодемпфирует электромеханические колебания генератора в связи ее электрической и магнитной симметрией.

В расчетах синхронных качаний можно исключить из схем замещения турбогенератора контуры с малыми постоянными времени (с), что увеличивает сверхпереходные сопротивления турбогенератора.

 

Литература:

 

  1.      Асаинов Д. Н. Короткие замыкания в электроэнергетической системе с газотурбинными установками малой мощности // Научно — исследовательские проблемы в области энергетики и энергосбережения. Материалы докладов Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи. Уфа, 2–3 ноябрь 2010 г. Уфа. УГАТУ, 2010.
  2.      Смоловик С. В., Кадхем Б. Т., Шхати Х. В. Демпфирование крутильных колебаний валопровода турбоагрегата с помощью АРВ // Научно — технические ведомости СПб ГПУ. 2007. № 4. С.202–206.
  3.      Фазылов Х. Ф., Аллаев К. Р. Асинхронные турбогенераторы со статорным возбуждением и перспективы их применения // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1985. № 2. С. 12 -18.
  4.      Лукашов Э. С., Калюжный А. Х., Лизалек Н. Н., Соколов Ю. В. Моделирование и расчет длительных переходных процессов в сложных энергосистемах при больших небалансах мощности. Электричество. 1981, № 2.С. 7–10.
Основные термины (генерируются автоматически): асинхронный турбоагрегат, статорное возбуждение, электрическая система, колебание, установка, асинхронный генератор, математическая модель, относительное движение, соответствующая масса, сечение вала, процесс, масса, турбогенератор.


Ключевые слова

математическая модель, электроэнергетика, мощность, парогенераторы, асинхронные турбогенераторы, колебательные процессы, системы регулирования, дифференциальные уравнения.

Похожие статьи

Выбор электрогенераторов для ветроэнергетических установок

Для контроля асинхронного генератора с двойным питанием составлена математическая модель, которая основана на синхронной системе отсчета следующим образом [12]

Математическое моделирование асинхронного двигателя...

структурная схема, уравнение, электромагнитный момент, неподвижная система координат, асинхронный двигатель, Проекция уравнения, статорный ток, номинальный режим, математическая модель, система уравнений.

Математическая модель асинхронного двигателя...

Математическая модель асинхронного двигателя в неподвижной системе координат с переменными iR-fR.

Уравнение (20) уже записано в статорной системе координат, поэтому показываем процесс приведения следующего уравнения.

Пространственные векторы в асинхронном двигателе...

Пространственные векторы в асинхронном двигателе в относительной системе единиц.

Уравнение (20) уже записано в статорной системе координат, поэтому показываем процесс приведения следующего уравнения.

Результаты вибрационных исследований динамических...

Под приведенными массами понимаются участвующие в колебательном процессе массы подшипника

Основные термины (генерируются автоматически): мина, собственная форма ротора турбогенератора, опор, частота вращения, интенсивное колебание опор генератора...

Моделирование асинхронного двигателя со статическим...

Рассмотрим известную математическую модель асинхронного двигателя (7) — уравнения обобщенной машины, записанные через

Модель двигателя с эксцентриситетом ротора получаем заменой соответствующих индуктивностей в системе (7) на выражения (4–6).

Математическая модель асинхронного двигателя...

В наших статьях, рассматривающих электромеханические переходные процессы в линейных асинхронных двигателях, математическое моделирование дано в системе абсолютных единиц.

Математическое моделирование САР скорости асинхронного...

асинхронный двигатель, статорный ток, математическая модель, номинальная частота, номинальный режим, регулятор тока, проекция, полная схема, Базисная величина системы, электромагнитный момент.

Математическое моделирование процесса испытаний двигателей...

Определение электрических параметров схемы испытаний асинхронных двигателей методом взаимной нагрузки.

Применение разработанных методик определения мощности для уточнения математической модели процесса испытаний асинхронных тяговых двигателей...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Выбор электрогенераторов для ветроэнергетических установок

Для контроля асинхронного генератора с двойным питанием составлена математическая модель, которая основана на синхронной системе отсчета следующим образом [12]

Математическое моделирование асинхронного двигателя...

структурная схема, уравнение, электромагнитный момент, неподвижная система координат, асинхронный двигатель, Проекция уравнения, статорный ток, номинальный режим, математическая модель, система уравнений.

Математическая модель асинхронного двигателя...

Математическая модель асинхронного двигателя в неподвижной системе координат с переменными iR-fR.

Уравнение (20) уже записано в статорной системе координат, поэтому показываем процесс приведения следующего уравнения.

Пространственные векторы в асинхронном двигателе...

Пространственные векторы в асинхронном двигателе в относительной системе единиц.

Уравнение (20) уже записано в статорной системе координат, поэтому показываем процесс приведения следующего уравнения.

Результаты вибрационных исследований динамических...

Под приведенными массами понимаются участвующие в колебательном процессе массы подшипника

Основные термины (генерируются автоматически): мина, собственная форма ротора турбогенератора, опор, частота вращения, интенсивное колебание опор генератора...

Моделирование асинхронного двигателя со статическим...

Рассмотрим известную математическую модель асинхронного двигателя (7) — уравнения обобщенной машины, записанные через

Модель двигателя с эксцентриситетом ротора получаем заменой соответствующих индуктивностей в системе (7) на выражения (4–6).

Математическая модель асинхронного двигателя...

В наших статьях, рассматривающих электромеханические переходные процессы в линейных асинхронных двигателях, математическое моделирование дано в системе абсолютных единиц.

Математическое моделирование САР скорости асинхронного...

асинхронный двигатель, статорный ток, математическая модель, номинальная частота, номинальный режим, регулятор тока, проекция, полная схема, Базисная величина системы, электромагнитный момент.

Математическое моделирование процесса испытаний двигателей...

Определение электрических параметров схемы испытаний асинхронных двигателей методом взаимной нагрузки.

Применение разработанных методик определения мощности для уточнения математической модели процесса испытаний асинхронных тяговых двигателей...

Задать вопрос