大型汽轮发电机组轴系扭振安全性分析

• 作 者: 庞乐
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 汽轮发电机组 扭转疲劳 有限元法 安全性分析 雨流计数法

当前,电力工业朝着机组容量大型化以及电网复杂化方向发展,轴系扭振问题变得日趋突出,直接威胁到机组及电网的安全运行。本文深入分析了国内外汽轮发电机组轴系扭振安全性评估的研究现状及现有理论存在的问题,并进行了深入的研究,提出了相应的解决方案。探讨了轴系计算模型的建立方法,同时采用改进的Riccati传递矩阵法计算了其固有特性,并用限元法验证了该方法的优越性。用振型叠加法分析了轴系响应的计算原理,推算出了两相短路下轴系机端扭矩的解析算法。深入研究了扭转疲劳S-N曲线的计算方法,并对其影响因素如平均扭应力、高周疲劳等做了深入的分析,得到了相应的解析修正公式,并用有限元法验证了修正后其疲劳估算精度有了显著的提高。提出了改进的雨流法实时计数模型,消除了原有模型在第二阶段容易产生漏点的缺陷。结合故障响应特性对疲劳累积损伤阈值进行了专门分析,定量研究了不同载荷谱下疲劳破坏的阈值,为扭振监测的预警提供了理论依据。分析了轴系扭转强度的校核方法,讨论了强度校核与疲劳损坏的相关性,得到了在疲劳损伤下部件扭转疲劳极限的变化关系；深入阐述了国内外扭振安全性分析的策略,得到了各类故障下轴系承受一次冲击的疲劳寿命损耗范围,并提出了危险元件风险值的确定方法,为扭振安全性分析奠定了基础。最后综合本文提出的安全性评估流程,结合某电厂低压转子磨损故障及某电厂两相短路故障对轴系的安全性进行了分析,验证了相应理论的可行性及精确性。本文的研究工作对电厂轴系扭振实时寿命评估、安全性分析具有积极意义。