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.

 

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): статорным возбуждением, крутильных колебаний валопровода, электрической системы, асинхронных турбогенераторов, ПГУ с асинхронными турбогенераторами, сложных электромеханических переходных, модели электрической системы, примере Талимарджан ЭС, электромеханических переходных процессов, математической модели электрической, сосредоточенными массами, момента и крутильных колебаний, исследовании крутильных колебаний, колебаний валопровода турбоагрегата, колебаний и их устойчивости, дифференциальные уравнения, системы регулирования, валопровода сосредоточенными массами, анормальных режимах, элементов системы.

Ключевые слова

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

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос