Оценка влияния работы автоматического регулятора возбуждения мощных турбогенераторов на повреждаемость их роторов

Владимир Петрович Грабовский

doi:10.17213/0136-3360-2021-4-5-90-98

Авторы

Владимир Петрович Грабовский Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2021-4-5-90-98

Ключевые слова:

турбогенератор, ротор, крутильные колебания, энергосистема, диагностика

Аннотация

Произведена оценка повреждаемости валов роторов мощных турбогенераторов в результате резонансного взаимодействия между генератором и возбудителем, обусловленного работой автоматического регулятора возбуждения (АРВ) путем математического моделирования. Анализом охвачены турбогенераторы мощностью от 300 до 1000 МВт с тиристорной и диодной бесщеточной системой возбуждения (ДБСВ). Моделируемая цепь в случае использования ДБСВ включает турбогенератор с блочным трансформатором, линию электропередачи, возбудитель в виде обращенного синхронного генератора с блоком вращающегося выпрямительного диодного преобразователя, статический тиристорный преобразователь и подвозбудитель в виде синхронной машины с постоянными магнитами. При моделировании электрической части использован подход с позиций собственных координат, обеспечивающий максимальную методическую согласованность моделей перечисленных устройств и позволяющий непосредственно воспроизводить резонансные явления на частотах крутильных колебаний с определением мгновенных значений токов, напряжений и электромагнитных моментов турбогенератора и возбудителя. Механическая система представлена с учетом возбудителя и подвозбудителя как семимассовая. Автоматический регулятор возбуждения введен в математическую модель посредством передаточных функций с соответствующими коэффициентами и постоянными времени. Система управления тиристорного преобразователя представлена в модели генератором линейно нарастающих сигналов, органом сравнения этих сигналов с сигналом от АРВ и формирователем управляющих импульсов. Для оценки повреждаемости использован деформационный критерий для мягкого и жесткого нагружений в зоне малоцикловой усталости и силовой критерий в зоне многоцикловой усталости. Дана сравнительная количественная оценка повреждаемости в шейке валопровода Г-В при резонансном взаимодействии между возбудителем и генератором с разными системами автоматического регулирования возбуждения. Проанализировано влияние затухания электромагнитных переходных процессов и демпфирования крутильных колебаний на величины повреждаемости. Полученные результаты могут быть использованы при анализе функционирования и определения настроек АРВ.

Биография автора

Владимир Петрович Грабовский, Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

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

Библиографические ссылки

Харб Ш.Н. Крутильные колебания валопровода турбоагрегата, обусловленные системой автоматического регулирования возбуждения генератора: дис. … канд. техн. наук. СПб., 1993. 173 с.

Шхати В.Х. Развитие методов математического моделирования переходных процессов современных генераторов для повышения эксплуатационных показателей их работы: дис. … д-р техн. наук. СПб., 2008. 393 с.

Резонансные крутильные колебания валопровода турбоагрегата, связанные с системой возбуждения / Г.М. Хуторецкий, В.М. Фридман, Л.А. Дроздова, В.Э. Школь-ник, Б.И. Дворецкий // Электротехника. 1987. № 9. С. 26 - 29.

Грабовский В.П. Крутильные колебания и повреждаемость валов роторов турбогенераторов, оснащенных автоматическими регуляторами возбуждения // Изв. вузов. Электромеханика. 2020. Т. 63. № 1. С. 77 - 84.

Епифанова О.Е., Смоловик С.В. Особенности регулирования возбуждения генераторов автономных электрических систем // Проблемы энергетики. 2006. № 11 - 12.

Галишников Ю.П. Сложные короткие замыкания турбогенераторов: дис. … д-р техн. наук. Караганда, 1980. 259 с.

Рубисов Г.В.,Сигаев В.Е. Расчетный метод анализа крутильных колебаний валопровода турбогенератора// Электотехника. 1986. № 1.

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

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

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

Грабовский В.П. Анализ повреждаемости валопроводов турбогенераторов, работающих в электроэнергетической системе // Электричество. 2010. № 18.

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

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

Грабовский В.П. Крутильные колебания валопровода паровой турбины и оценка остаточного ресурса его элементов // Изв. вузов. Электромеханика. 2020. № 6. С. 91 - 98.

Данилевич Я.Б., Карымов А.А., Иванов А.В. Исследование остаточного срока жизни вала ротора турбогенератора // Изв. РАН. Энергетика. 1994. № 5.

Юрганов А.А., Кожевников В.А. Регулирование возбуждения синхронных генераторов. СПб.: Наука, 1996. 138 c.

Использование программно-аппаратного комплекса RTDS для анализа функционирования автоматических регуляторов возбуждени: оценка качества переходного процесса / Я.Л. Арцишевский, Т.Г. Климова, А.В. Жуков, Е.И. Сацук, А.И. Расщепляев // Энергетик. 2013. № 10. С. 14 - 16.

Разработка цифровых моделей отечественных и зарубежных АРВ и методика их верификации / А.С. Герасимов, А.Х. Есипович, А.Н. Смирнов, Д.В. Сорокин, Й. Штефка // Изв. НИИ постоянного тока. 2008. № 68. С. 31 - 43.