Крутильные колебания валопровода паровой турбины и оценка остаточного ресурса его элементов

Владимир Петрович Грабовский

doi:10.17213/0136-3360-2020-5-91-98

Авторы

Владимир Петрович Грабовский Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2020-5-91-98

Ключевые слова:

турбогенератор, ротор, крутильные колебания, энергосистема, диагностика

Аннотация

Произведена сравнительная количественная оценка повреждаемости и остаточного ресурса эле-ментов валопровода для разных типов мощных паровых турбин по истечении проектного срока их эксплуатации путем математического моделирования. Анализом охвачены все элементы валопровода: от ЦВД паровой турбины до возбудителя турбогенератора. Учитывая, что эти элементы в процессе эксплуатации подвергаются различному механическому и температурному воздействию, произведена оценка их повреждаемости с учетом этих факторов. Моделируемая цепь включает в себя турбогенераторы, трансформаторы, вентильные преобразователи, линии электропередачи переменного и постоянного тока. При моделировании использован подход с позиций собственных координат, обеспечивающий максимальную методическую согласованность моделей перечисленных устройств и позволяющий непосредственно воспроизводить электромагнитные и механические переходные процессы с определением мгновенных значений токов, напряжений, электромагнитных и скручивающих моментов. Для оценки повреждаемости использовался деформационный критерий для мягкого и жесткого нагружений в зоне малоцикловой и силовой критерий в зоне многоцикловой усталости. Исследовано влияние количества пусков и наработки паровой турбины на повреждаемость и остаточный ресурс элементов её валопровода. При определении остаточного ресурса, кроме пусков, произведен учёт других анормальных режимов работы турбогенератора за время наработки турбины: короткие замыкания и их отключения, неуспешные быстродействующие автоматические повторные включения, подсинхронный резонанс, обусловленный как работой системы управления ППТ, так и автоматического регулятора возбуждения генератора. Проанализировано влияние затухания электромагнитных переходных процессов в генераторе и демпфи-рования крутильных колебаний на степень снижения остаточного ресурса элементов валопровода. Полученные результаты могут быть использованы при комплексном решении вопроса о дальнейшей эксплуатации паровых турбин, отработавших свой проектный ресурс.

Биография автора

Владимир Петрович Грабовский, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова

канд. техн. наук, доцент кафедры «Электротехника и автоматизация» Павлодарского государственного университета имени С. Торайгырова.

Библиографические ссылки

Анализ повреждаемости роторов паровых турбин (обзор) / А.Н. Смирнов, Н.В. Быкова, Н.В. Абабков, Б.Р. Фенстер // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2014. № 2. С. 38 - 46.

Kakinoki T. ,Yokoyama R., Fuita G., etal. Shaft torgue observer and excitation control for turbine - generator torsional oscillation // Electr. Power Syst. Res. 2004. 68. p. 248 - 257.

Wenzhi G., Zhiyong H. Active control and simulation test study on torsional vibration of large turbo - generator rotor shaft // Mech. Mach. Theory. 2010. 45. p. 1326 - 1336.

СО 153-34.1-17.421-03.Типовая инструкция по контролю металла и продлению срока службы основных элементов котлов, турбин и трубопроводов тепловых электростанций. М.: ОРГРЭС, 2003. 76 с.

СО 153 - 34.17.440 - 03. Методические указания о порядке проведения работ по оценке индивидуального ресурса паровых турбин и продления срока их эксплуатации сверх паркового ресурса. М.:ВТИ, 2003. 153 c.

Грабовский В.П. Анализ повреждаемости валопроводов турбогенераторов, работающих в электроэнергетической системе// Электричество. 2010. № 1. С. 39 - 42.

Грабовский В.П. Сравнительный анализ повреждаемости валопроводов турбоагрегатов в аварийных режимах // Изв. вузов. Электромеханика. 2018. № 2. С. 92 - 98.

Грабовский В.П. Оценка повреждаемости валопроводов турбогенераторов при неуспешном БАПВ в энергосистеме // Электричество. 2008. № 3. С. 62 - 66.

Грабовский В.П. Проблема прочности валопроводов турбогенераторов работающих на передачу постоянного тока. // Электричество 2004. № 2. С. 39 - 43.

Грабовский В.П. Методика оценки остаточного ресурса валопровода турбоагрегата // Изв. вузов. Электромеханика. 2019. № 2. C. 98 - 105.

Шхати В.Х. Развитие методов математического моделирования переходных процессов современных генераторов для повышения эксплуатационных показателей их работы: дис. … д-р техн. наук. Санкт Петербург, 2008.

Галишников Ю.П. Сложные короткие замыкания турбогенераторов: дис. … д-р техн. наук. Караганда, 1980. 452 с.

Рубисов Г.В., Сигаев В.Е. Расчётный метод анализа крутильных колебаний валопровода турбоагрегата // Электротехника. 1986. № 1. С. 27 - 29.

Данилевич Я.Б., Карымов А.А. Оценка сокращения «срока жизни» вала ротора турбогенератора // Электричество. 1997. № 2. С. 36 - 40.

Грабовский В.П. Крутильные колебания и повреждаемость валов роторов турбогенераторов, оснащенных автоматическими регуляторами возбуждения // Изв. вузов. Электромеханика. 2020. № 1. С. 77 - 84.