Развитие методов математического моделирования переходных процессов современных генераторов для повышения эксплуатационных показателей их работы

Развитие методов математического моделирования переходных процессов современных генераторов для повышения эксплуатационных показателей их работы

Автор: Шхати, Хамид Вассфи

Шифр специальности: 05.14.02

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2008

Место защиты: Санкт-Петербург

Количество страниц: 393 с. ил.

Артикул: 4057349

Автор: Шхати, Хамид Вассфи

Стоимость: 250 руб.

Развитие методов математического моделирования переходных процессов современных генераторов для повышения эксплуатационных показателей их работы  Развитие методов математического моделирования переходных процессов современных генераторов для повышения эксплуатационных показателей их работы 

1. Актуальность темы
2. Состояние вопроса и задачи диссертации.
ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ МОЩНЫХ
СИНХРОННЫХ МАШИН В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ И ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИИ
1.1. Развитие синхронных машин.
1.1.1. Влияние повышения степени использования активных материалов на параметры мощных синхронных генераторов
1.1.2. Развитие турбогенераторостроения.
1.1.3. Развитие гидрогенераторостроения.
1.2. Виды и сопоставление наиболее рациональных систем охлаждения электрических машин большой и средней .мощности.
1.2.1. Воздушное охлаждение турбогенераторов
1.2.2. Турбогенераторы с водородным охлаждением.
1.2.3. Турбогенераторы с водяным охлаждением типа ТЗВ
1.3. Обзор методов математического моделирования переходных процессов ЭЭС.
1.4 Направления исследований переходных процессов ЭЭС.
1.4.1. Автоматизация исследования переходных процессов в электрических системах.
1.5 Задачи диссертации
ГЛАВА 2 ВОПРОСЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ
2.1 Уравнения переходных процессов синхронной машины в
различных системах относительных единиц
2.2 Построение схем замещения синхронной машины на основе обращения матриц индуктивных сопротивлений.
2.3 Математическое моделирование переходных процессов внешней сети для расчета крутильных колебаний
2.4 Математическое моделирование крутильных колебаний ва
лопровода турбоагрегата.
2.5 Выводы
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
ВАЛОПРОВОДА АГРЕГАТА.
3.1 Виды неблагоприятных воздействий на валопровод турбоагрегата.
3.1.1 Внезапные короткие замыкания.
3.1.2 Коммутации в сети.
3.1.3 Крутильные колебания водопровода турбоагрегата,
обусловленные системой возбуждения
3.1.4 Крутильные колебания водопровода, обусловленные
субсинхронным резонансом
3.1.5 Крутильные колебания валопроводов турбоагрегатов,
работающих вблизи преобразовательных подстанций
3.2 Проблемы обеспечения механической прочности валов турбоагрегатов.
3.3 Параметры исследуемых турбоагрегатов.
3.4 Физическая природа демпфирования крутильных колебаний
валопровода.
3.4.1. Воздействие изменения коэффициента демпфирования, обусловленного отклонением частоты вращения лопаток турбины относительно парового объема, на показатели устойчивости
3.4.2. Воздействие конструкционного демпфирования на показа
тели устойчивости на частотах крутильных колебаний
3.5. Влияние коэффициентов кл и II на частотные характеристики системы сАРВ
3.6. Влияние коэффициентов к и Н на величины максимальных скручивающих моментов при коротких замыкани
3.7. Формы частот крутильных колебаний валопроводов турбоагрегатов
3.7.1. Математическое моделирование крутильных колебаний валонровода.
3.7.2. Анализ собственных значений и собственных векторов
3.7.3. Анализ форм колебаний модальный анализ.
3.7.4. Результаты расчетов
3.8. Выводы
ГЛАВА 4. РАЗАБОТКА МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ
АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗ6УЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН.
4.1.1 Обзор развития систем автоматического регулирование возбуждения.
4.1.2 Автоматические регуляторы возбуждения.
4.2.1 Математическое моделирование независимой тиристорной системы возбуждения.
4.2.2 Математическое моделирование бесщсточной диодной системы возбуждения
4.2.3 Диодные бесщсточные системы зарубежных фирм.
4.3. Математическое описание автоматического регулятора возбуждения сильного действия АРВСД
4.3.1 Демпферные свойства турбоа1регата с генератором ТВВ
4.3.2 Демпферные свойства турбоагрегата с генератором ВВС
4.4 Математическая модель дополнительного канала системной стабилизации РЗЭ
4.4.1 Исследование эффективности использования дополнительных сигналов в законе регулировании возбуждения
4.5 Математическое описание автоматического регулятора пропорционального действия.
4.6 Принципы построения систем оптимального управления возбуждением
4. Синтез ЛКГ регуляторов
4.6.2 Фильтр Калмана.
4.6.3 Использование структуры регулирования, построенной на основе теории оптимального управления
4.7. Демпфирование крутильных колебаний валонровода турбоагрегата с помощью ДРВ
4.7.1. Демпферные свойства турбоагрегата при обычном регулировании возбуждения
4.7.2. Использование дополнительного канала регулирования
4.8. Выводы.
ГЛАВА 5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ СИНХРОННЫХ МАШИН С УЧЕТОМ НАСЫЩЕНИЯ СЕРДЕЧНИКОВ
5.1. Обзор методов учета насыщения
5.2. Учет насыщения сердечников неявнополюсных СМ
5.3. Учет насыщения на путях потоков рассеяния контуров
5.4. Влияния насыщения сердечников мощных турбогенераторов на скручивающие моменты при коротких замыканиях
5.4.1. Влияния насыщения на скручивающие моменты при коротких замыканиях на зажимах генератора в режиме холостого хода
5.4.2. Влияние насыщения на скручивающие моменты при коротких замыканиях на зажимах генератора в режиме номинальной нагрузки
5.4.3. Влияния насыщения на отключение неудалнных к.з
5.5. Выводы
ГЛАВА 6. РАСЧЕТЫ И АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ И КОММУТАЦИЯХ В СЕТИ
6.1 Общие положения.
6.2. Скручивающие моменты при нормативных возмущениях
6.3. Скручивающие моменты валопровода мощного турбоагрегата при отключении неудаленных коротких замыканий
6.4. Скручивающие моменты при коротких замыканиях и коммутациях в высоковольтной сети.
6.4.1. Трхфазное к.з. с последующим АПВ линии.
6.4.2. Исследование скручивающих моментов, воздействующих на валопровод турбоагрегата при использовании мероприятий
по повышению динамической устойчивости.
6.4.2.1. Переходные процессы при электрическом торможении ротора генератора.
6.4.2.2. Переходные процессы при импульсном регулировании турбины
6.5. Исследование скручивающих моментов, воздействующих на валопровод турбоагрегата при неуспешном АПВ линии
6.6. Выводы
ГЛАВА 7. РАСЧЕТЫ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ ВАЛОПРОВОДА МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МКЭ
7.1. Общие положения.
7.2. Основные операции в процедуре метода
7.2.1. Дискретизация области.
7.2.2. Выбор основных неизвестных.
7.2.3. Построение интерполирующего полинома и условия сходимости МКЭ
7.2.4. Получение основной системы разрешающих уравнений
7.3. Совместное решение системы алгебраических уравнений Определение выходных параметров краевой задачи
7.3.1. Интерполирующие полиномы
7.3.2. Прямоугольный параллелепипед
7.3.3. Тетраэдр
7.3.4. Метод конечных элементов в задачах теории упругости Основные разновидности МКЭ.
7.3.5. Метод перемещений.
7.3.6. Метод сил.
7.4. Матрица жесткости и вектор узловых внешних наг рузок
7.4.1. Матрица жесткости.
7.4.2. Вектор узловых внешних нагрузок.
7.5. Объемные элементы.
7.6. Общая теория МКЭ, реализованная в программе АЫ8УЯ
7.7. Расчет напряжений в элементах валопровода генераторвозбудитель.
7.7.1. Вводные замечания.
7.7.2. Описание модели участка вала генераторвозбудителем
7.7.3. Допускаемые напряжения
7.7.3.1 Для болтов.
Для валов.
7.7.4. Расчет болтового соединения с использованием методов сопротивления материалов.
7.7.5. Расчет вала и шанца на скручивающий момент по МКЭ с использованием программы ЛЫЗУЭ
7.7.6 Результаты расчета
7.7.7. Выводы по расчтной модели участка вала генератор
возбудителем
7.8. Расчет напряжений на участке вала между генератором и
турбиной
7.8.1. Общее описание
7.8.2. Допускаемые напряжения
7.8.3 Расчет болтового соединения с использованием методов сопротивления материалов
7.8.4. Расчет шпонок.
7.8.5. Расчт нагрузок на вал и полумуфту
7.8.6. Расчет вала по МКЭ с использованием программы ЛЫУ8
7.8.7. Результаты
7.8.8. Расчет полумуфты по МКЭ с использованием программы ЛК8У8.
7.8.9. Результаты
7.8 Выводы по работе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ
РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Крепление обмотки статора является важным элементом конструкции статора современных турбогенераторов с термореактивной изоляцией обмотки. Во всех известных конструкциях обеспечивается плотное прилегание стержней к элементам крепления и стенкам паза. В турбогенераторах типа ТВВ применяются упругие прокладки, установленные между стенкой паза и боковой поверхностью стержня, на дно паза и между стержнями устанавливаются формообразующие прокладки. Крепление обмотки производится встречными клиньями. В лобовой части выполняется жесткое крепление обмотки, которое обеспечивается усилением внутреннее связей между лобовыми дугами обмотки, внешних элементов креплении и монолитности системы. Используются прокладки из формующегося материала, эпоксидные клеи, само усаживающиеся лавсановые шнуры. Применяются монолитные кольца для ограничения общего уровня вибрации, а с целью обеспечения радиального давления на лобовые дуги клинья. Таблица 1. Коэффициент мощности 0. КПД, . Расход материалов, кГкВЛ 0. Роторы современных турбогенераторов выполняются из роторной стали с пределом текучести МПа, пределом выносливости 0 МПа. Диаметр двухполюсных турбогенераторов ротора достиг мм в турбогенераторе мощностью МВт, четырехполюсных мм, их масса соответственно составила 0 и 0 т. Используется однопосадочная конструкция бандажного кольца с горячей посадкой на бочку ротора. Типичные стали для бандажных колец хромомарганцевая марганца, 4 хрома или хромомарганцевоиикслевая 8 марганца, 4 хрома, 8 никеля. Наружный диаметр бандажа ротора в двухполюсных турбогенераторах достиг мм в турбогенераторе мощностью МВт, требуемая величина предела текучести составила МПа. Предусматривается развитая демпферная система, образуемая пазовыми клиньями или специальными медными стержнями и короткозамкнутыми сегментами. При наличии поперечных пазов в больших зубцах ротора, используемых для выравнивания его жесткости, демпферные стержни устанавливаются также по длине большого зуба полюса ротора. В последние годы значительно возросли единичные мощности гидрогенераторов табл. МВт и выше. Многие из гидрогенераторов имеют значительную мощность на полюс, так, в гидрогенераторах СаяноШушенской ГЭС мощность на полюс достигла . МВЛ. Уровень технологической сложности гидрогенераторов характеризуется также произведением мощности Б на частоту вращения п. В настоящее время величина Бп достигла значений порядка Ю4АЛобмин см. ГАЭС Реккун Маунтин имеет мощность 5 МВЛ при 0 обмин. Таблица 1. Мощность, МВ. А 1 8 3. Коэффициент мощности 0. Частота вращения, обмин 2. Напряжение, кВ . Инерционная постоянная, с 8. Год сдачи в эксплуатацию . В подавляющем большинстве случаев гидрогенераторы выполняются с системой косвенного воздушного охлаждения. Воздух, циркулирующий по замкнутому циклу и охлаждаемый в воздухоохладителях, снимает тепловые потери с поверхностей расточки и вентиляционных каналов сердечника статора, обмотки статора, полюсных башмаков и катушек обмотки возбуждения. Напор, необходимый для преодоления аэродинамических сопротивлений каналов в генераторе, воздухоохладителях в т. И ряде случаев используется также принудительная вентиляция, например, на генераторедвигателе ГАЭС Охира Япония мощностью 5 МВЛ при 0 обмин. Таблица 1. Коэффициент мощности Частота вращения,обмни 0. Номинальная 0 7 9 7. Напряжение, кВ . КПД . Инерционная постоянная, с Переходная реак 8. В гидрогенераторах большой мощности см. В последнем гидрогенераторе Нурекской ГЭС мощностью 0 МВт при 0 обмин используется водяное охлаждение обмотки ротора. В машине применены полукатушки, наматываемые несколькими полыми проводниками, электрически и гидравлически соединенные с помощью печников 5. В капсульных гидрогенераторах Электросила 7 применено непосредственное водяное охлаждение обмотки ротора и полюсов ротора. По данным фирмы Броуи Бовери, гидрогенераторы с полным водяным охлаждением 9 целесообразно использовать начиная с мощности на полюс. При мощности 0 А и частоте вращения п 0 обмин целесообразно применение смешанного охлаждения водяного обмотки статора и воздушного обмотки ротора и сердечника статора, в других случаях воздушного охлаждения гидрогенераторов.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.200, запросов: 237