автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Крутильные колебания валопровода турбоагрегата, обусловленные системой автоматического регулирования возбуждения генератора

РГ6 . од

? Т ' ' ■ ' -

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

На правах рукописи

ХАРБ Шакиб Нагиб

. УДК 621 .313.322

КРУТИЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ ВЙШРОВОДА ТУРБОАГРЕГАТА, . ОБУСЛОВЛЕНЫЕ СИСТЕМОЙ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА

Специальность 05.14.02 - электрические станции

/электрическая часть/, сети, электроэнергетические системы 'и управление ими

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени х кандидата технических наук

Санкт-Петербург - ¡993

Работа выполнена на кафедре "Электрические системы и сети" Санкт-Петербургского государственного технического университета.

Научный руководитель - доктор технических.наук,.профессор^ ' С.В.СМОЛОВИК

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор. Г .В. РУБИСОВ

кандидат технических наук, ст.н.с. В.Е.СИГЙЕВ

Ведущая организация ' - Всесоюзный научно-исследовательский институт по передаче электрической энергии постоянным током высокого напряжения (НИШ.) • .

Защита состоится " " 1993 г. в ^ часов

на заседании специализированного Совета К 063.38.24 при Санкт-Петербургском государственном техническом университете по адресу: 195251 ,- Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29, главное-здание, ауд.'325.

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке университета.

Автореферат разослан

" - 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 063.38.24

к.т.н., доцант . ' А.И.ТАДКИБЙЕВ

ОБЩАЯ характеристика работы

Актуальность работы. Основой развития электроэнергетики развитых и развивающихся стран является объединение электроэнергетических систем (ЗЭС) и использование синхронных генераторов больхой единичной мощности, достигаемой на основе повышенного использования активных материалов. Электромеханические параметры таких генераторов ухудшены, и обеспечение устойчивости и надежности работы ЗЭС возможно только при широком применении различных систем управления. ванное место среди которых занимают системы автоматического регулирования возбуждения генераторов, частоты вращения турбин, активной мощности электрических станций и т.д.

Высокие демпферные свойства ЙРВ-СД или системных стабилизаторов достигаются применением современной элементной базы, что обеспечивает конечные коэффициенты усиления АР8 в диапазоне достаточно высоких частот, которые включают частоты крутильных колебаний валов турбоагрегатов.

Интерес к исследованию крутильных колебаний турбоагрегатоз возник в связи с имевшими место поломками и аварийными остановками турбоагрегатов из-за возникновения резонансных явлений, связанных с применением установок продольной емкостной компенсации, Езакмо-действием турбоагрегата с системой регулирования ППТ, неправильными настройками или неполадками в АРВ.

Было отмечено, что снижение механической прочности валов турбоагрегатов может определяться воздействиями многоциклоэого характера, обусловленными общими демпферными свойствами агрегата, которые в существенной степени зависят от типов возбудителя и АРВ.

В связи с этим в диссертации выполнено исследование влияния работы системы возбуждения тиристорного типа на демпферные свойства турбоагрегата при его работе в составе ЗЗС и переходные процессы при различных конечных возмущениях. Работа выполнялась в рамках проведения исследований по программе ГК России по выспей школе и была связана с исследованиями, проводившимися АО "Электросила" и НИКИТ.

Цель и задачи работы. Целью работы являлась разработка и совершенствование методов математического моделирования турбоагрвга-

тов, оснащенных современными системами возбуждения, для комплексного исследования их демпферных свойств и переходных процессов при конечных возмущениях в электроэнергетической системе, а такае разработка мероприятий по подавлению слабодемпфированных составляющих движения на частотах крутильных колебаний, обусловленных действием системы автоматического регулирования возбуждения.

Для достижения поставленной цели потребовалось:

- разработать комплексные математические модели, включающие математические описания генератора, валопровода, автоматического регулятора возбуядения сильного действия (ЙРВ - С/1), системы воэ-буадения тиристорного типа для исследования переходных процессов турбогенератора;

- разработать математическую модель синхронного возбудителя, основанную на использовании уравнений Парка-Горева, для математического описания тиристорной системы возбуждения;

- выполнить исследование демпферных свойств регулируемого турбоагрегата, оснащенного системой возбуждения типа ВТ, в диапазоне частот, включающем подсинхронные частоты крутильных колебаний валопровода;

- выполнить оценку эффективности использования дополнительных сигналов регулирования для подавления слабодемпфированных составляющих движения на частотах крутильных колебаний;

- выполнить исследование переходных процессов при коротких замыканиях и последующих коммутациях в электрической сети для оценки возможности появления опасных скручивающих моментов;

- выполнить расчеты скручивающих моментов при коротких замыканиях на зажимах синхронного возбудителя.

Методика выполнения исследований. Решение указанных задач выполнялось на основе анализа собственных значений матриц,, соответствующих линеаризованным системам уравнений переходных процессов. и численного интегрирования нелинейных систем дифференциальных' уравнений. Практика показала, что при совместном применении эти методы удачно дополняют друг друга.

Основные научные результаты и их новизна.

1. Разработана методика математического моделирования переходных процессов турбоагрегата с синхронным возбудителем и тиристорной, системой возбуждения для анализа демпферных свойств турбоагре-2

гата в диапазоне частот, включающем подсинхронные частоты крутильных колебаний вала.

2. Выполнены исследования демпферных свойств турбоагрегатов с генераторами ТВВ-200 и ТВВ-500, оборудованных системой возбуждения типа ВТ. Установлена возможность появления елабодемпфированных колебаний, обусловленных работой системы вфзбуядения турбоагрегата.

3. Выполнена оценка эффективности мероприятий, позволяющих эффективно демпфировать крутильные колебания валопровода турбоагрегата на двух низших собственных частотах. Одно из них заключается в использовании в законе регулирования возбуждения возбудителя генератора сигналов, пропорциональных углам закручивания элементов валопровода. Другое связано с применением в законе регулирования возбуждения генератора отклонений напряяения и тока возбуждения.

4. Проведены исследования скручивающих моментов при коротких замыканиях в высоковольтной сети, последующих коммутациях и после-аварийных качаниях. Оценено влияние системы возбуждения на скручивающие моменты.

5. Впервые выполнены оценки скручивающих моментов, вызываемых короткими замыканиями в статорной цепи возбудителя.

Практическая значимость работы и ее внедрение. Полученные в диссертации научные положения, выводы и рекомендации, а также разработанное программное обеспечение могут быть использованы в проектных, научно-исследовательских и эксплуатационных организациях при определнии условий эксплуатации турбоагрегатов в ЗЭС и расчетах величин скручивающих моментов при авариях, включая короткие замыкания возбудителей.

Методические и программные разработки использовались в научно-исследовательских работах кафедры, выполняемых по договорам с рядом организаций С, ЭНИИ им. Г.М.Кряияиановского, НИИПТ, ЛПЗО "Электросила" ). Ряд полученных результатов использовался при проведении натурных испытаний крутильных колебаний турбоагрегата с турбогенератора ТВВ-200-2 на Сургутской ГРЭС-1.

Апробация работы . Отдельные разделы диссертации докладывались на научном семинаре кафедры "Электрические системы и сети" Санкт-Петербург'кого государственного технического университета.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, четырех приложений и

3

содержит 70 страниц основного текста, 16 таблиц, 72 иллюстраций и 104 библиографических наименования.

содержание работы

Первая глава диссертации посвящена обзору материалов, посвященных проблемам механической прочности валопровода. Повышение степени использования активных материалов затрагивает и валопровод агрегата, который служит для передачи крутящего момента от ступеней турбины к генератору. Валопровод мощного турбоагрегата содержит большое число элементов и имеет длину, достигающую 60-80 м. Такая конструкция имеет значительное число собственных частот крутильных колебаний, некоторые из которых лежат в диапазоне 3-50 Гц. Оснащение турбоагрегата современными системами автоматического регулирования или взаимодействие турбоагрегата с системами регулирования других силовых электромеханических устройств может представлять значительную опасность для валопровода. Другим фактором, увеличивающим вероятность возникновения нежелательных крутильных колебаний является то, что существующая практика построения систем возбуждения мощных турбогенераторов привела к появлению на одном валу с генератором и турбиной еще одной мощной электрической машины. работающей, как правили, в неустановившемся режиме. Мощность современных . возбудителей составляет около одного процента от' мощности основного генератора и может достигать 5 ... 8 М6А. Электромагнитный момент возбудителя, зависящий от -управляющих воздействий АРВ, реализуемых с помощью управляемого тиристорного пребразовате-ля, приложен к валопроводу. Отмечена возможность взаимодействия электромагнитных моментов генератора и возбудителя, а такие усиления крутильных колебаний вала на низшей собственной частоте за счет действий системы возбуждения. В главе кратко рассмотрены причины возникновения опасных крутильных колебаний, перечислены предложенные зарубежными исследователями мероприятия по их подавлению И дан анализ эффективности таких мероприятий.

Во второй главе диссертации представлены математические модели элементов исследуемой электроэнергетической системы. Современные турбоагоегаты характеризуются значительной сложностью, что обусловливает необходимость разработки комплексных математических 4

моделей, включавших модели собственно синхронного генератора, возбудительного агрегата, -автоматического регулятора возбуждения. Исследования пок-ззыеаит, что без подробного моделирования всех указанных элементов затруднительно или невозможно получить правильные представления о поведении турбогенератора в основных аварийных и эксплуатационных режимах. Несмотря на то обстоятельство, что для исследований процессов при конечных и малых возмещениях используется различный математический аппарат и разные модели (соответственно, нелинейные и линеаризованные ), необходимо стремиться к максимальной методической согласованности математических моделей объектов.

В соответствии со сказанным в диссертационной работе выполнена разработка комплексной математической модели, включающей модель синхронного генератора, описываемую полными уравнениями Парка-Го-рева ( с учетом быстропереходных процессов статориых цепей ), модель синхронного возбудителя, питающего тиристорный преобразователь. выполненную на основе упрощенных уровнений Парка-Горева, модель тиристорного преобразователя, управляемого ДРВ-СД, модель ЙРВ-СД и модель валопровода турбоагрегата. В том случае, когда исследовалось влияние . на валопровод электромагнитного момента, развиваемого возбудителем в аварийном режиме, последний также описывается полными уравнениями Парка-Горева. Математическое моделирование крутильных колебаний валопровода турбоагрегата выполнялось' на основе дифференциальных уравнений движения сосредоточенных масс, соединенных упругими безынерционными связями. Крутильные колебания валопровода описываются следующей системой дифференциальных уравнений:

* С,ГЦ-6ГЩГ (соги)гНгв-(дг-дв)~ - Нг.в ■ (Ор- (¿2 ),

с/(ог

-Ц{.г- (иг(л)г)~ СС/ СО/ ,

( I )

• ¿к л -0)1-(Ос,

I =в,г, ,... ,п.

где 6\ -угол закручивания соответствующей массы, рад;

101 -частота вращения, рад/с;

-вращающий или тормозящий момент,приложенный к соответствующей массе, н.м. или В*А*с; -момент инерции соответствующей массы, н.м.с';

¿¿.¿/./1-жесткость участка валопровода, н.м.е.;

Н^а-л -коэффициент демпфирования крутильных колебаний,обусловленный внутренним трением в материале, н.м.с*; сС¿' -коэффициент демпфирования,обусловленный отклонением частоты вращения лопаток турбины относительно парового

а

объема, н.м.с.

Б работе был рассмотрен метод определения напряжений в узловых точках сети с помощью выражений, отвечающих балансу производных токов.

В третьей главе приведены результаты исследования колебательных процессов валопровода турбоагрегата при различных возмупениях. Наиболее подробное исследование демпферных свойств было выполнено для турбоагрегата с генератором ТВВ-200-2. Этот агрегат отличается меньшим числом цилиндров паровой турбины и весьма мощным возбудителем. Кроме того, именно на .агрегатах этогЬ типа имели место отделения'возбудителей на Сургутской ГРЭС-1. Результаты расчета характеристических чисел для простейшей электроэнергетической системы "генератор-линия электропередачи-шины бесконечной мощности" приведены в таблице 1. В этой таблице комплексные пары корней характеристического уравнения 3-4, 5-6, 7-8 и 9-10 соответствуют 6 •

уравнениям, описывающим крутильные колебания валопровода; комплексная пара корней 17-18 описывает движение ротора генератора, относительно приемной системы. Остальные корни характеристического

Таблица 1.

Корни характеристического уравнения, соответствующие одиночной электропередаче' с турбогенератором ТВВ-200-2

n вещ. мнимые n вец. мнимые.

1-2 -18.691 314,1 16 -18,311 0.0

3-4 -0,0204 407,3 17-18 -2,6113 8.245

5-6 -0,0238 191,3 19 -7,7634 0,0

7-8 -0,0748 174,2 20-21 -3,7858 2,871

9-10 0,1548 125,7 22 -5,3959 0,0

11 -69,251 0,0 23 -0,3346 0,0

12-13 -1,0594 23,95 24 -3,8808 0.0

14 -32,919 0,0 25 -0.9666 0.0

15 -22,790 0.0

уравнения соответствуют уравнениям АРВ-СД, статорных и демпферных контуров генератора и возбудителя, В рассмотренных условиях комплексная пара корней характеристического уравнения 9-10, соответствующая низшей собственной частоте валопровода. находится в правой полуплоскости. Тот факт, что вещественная часть характеристического числа положительна, обусловливает длительное существование колебаний валопровода на частоте 125,7 1/с ( 20 Гц ). Приведенные в табл.1, собственные значения дополнительно иллюстрируются частотными характеристиками фазовых углов роторов возбудителя и генератора для генератора ТВВ-200 (рис.1). Из этих характеристик следует, что валопрозод весьма чувствителен к возмущениям на низшей собственной частоте.

Как показали исследования, появление положительной вецествен-ной части пары корней вызвано обратной связью, обусловленной взаи-

7

модействием АРВ-СД, тиристорного преобразователя и возбудителя, электромагнитный момент которого приложен к валопроводу, Обратная связь, обуславливающая наличие незатухающих колебаний валопровода, возникает из-за действия канала регулирования по производной частоты. При отключении данного канала регулирования комплексная пара корней, характеризующая колебания на шивеи собственной частоте 125.7 1/с, сдвигается в левую полуплоскость. Для более подробного изучения зависимостей показателей затухания колебаний различных частот к изменению настроек регулятора использовался метод построения кривых равной степени устойчивости ( метод О-разби-ения). На рис.2 представлена кривая равной степени затухания для рассматриваемой системы, построенная на плоскости коэффициентов регулирования Кои и К1и в диапазоне частот включающих как частоты электромеханических колебаний ротора турбогенератора так и частоты, соответствующие крутильным колебаниям валопровода.1 Этот рисунок показывает, что существует небольшой диапазон значений настроечных коэффициентов регулирования, при которых возможно достижение отрицательных вещественных частей собственных значений, соответствующих как частоте электромеханических колеоаний ротора турбогенератора, так и частоте крутильных колебаний 125 1/с. Для повышения показателей демпфирования на низшей собственной частоте залопровода целесообразно использование дополнительных сигналов регулирования, позволяющих выявить наличие колебаний с частотами, соответствующими частотам крутильных колебаний, и подавить возможный резонансный режим за счет воздействия на систему регулирования. В качестве одного из таких мероприятий в работе рассматривалась возможность введения дополнительного сигнала регулирования возбуждения возбудителя, например, по углу между роторами возбудителя и цилиндром высокого давления и его производной. В таблице 2 приведен результат расчета корней характеристического уравнения с использованием такого сигнала.

Результат этого расчета свидетельствует о возможности достижения высоких показателей демпфирования на всех частотах, включая частоты крутильных колебаний.

Однако, следует отметить, что использование в качестве сигналов дополнительных каналов регулирования возбуждения углов закручивания валопровода представляется достаточно трудно выполнимым с 8

50

Л ■

юо

/Ь

175

¿00 ¿/с

Рис.1. Амплитудная частотная характеристика валопровода турбоагрегата ТВВ-200-2.

•гоо

Рис.2. Граница области устойчивости, расчитанная для

турбогенератора ТВ В- 2 0 0 в диапазоне частот 3-130 1/с (Хл-0,!).

Таблица 2

Корни характеристического уравнения при использовании в законе регулирования возбуждения возбудителя отклонения и производной угла между роторами возбудителя и цилиндра высокого давления

N ВЕЦ. ИНИМЫЕ N ВЕЙ. • МНИНЫЕ

1-2 -18.73? 314,1 16 -25,824 0.0

3-4 -0,0206 407,3 17-18 -0,7431 12.17

5-0 -0.3097 191,4 19 -13,991 0,0

7-8 -1.0769 175,1 20 -8,0849 0,0

9-10 -0,4557 126,9 21-22 -0,1207 1,300

11 -100.00 0,0 23 -4,7497 0.0

12-13 -35.645 86,36 24 -3,8841 . 0.0

14 -39,318 0,0 25 -0,3981 0.0

15 -29,337 0,0 26 -1,0300 0.0

точки зрения технической реализации. Поэтому в диссертационной работе рассматривалась возиошность применения в качестве дополнительных сигналов регулирования целого ряда других сигналов, получение которых монет быть выполнено традиционными методами. В частности, была изучена возможность применения в качестве таких сигналов отклонения тока возбуждения и отклонения напряжения возбуждения, Техническая реализация этого предломения представляется достаточно простой. В таблице 3 представлены результаты расчета корней характеристического уравнения при значениях коэффициентов регулирования Кои=2, К1и=1, КиГ=-25. Ш=-100. Из представленного результата видно, что при таких значениях коэффициентов регулирования использование каналов регулирования по отклонению тока и напряжения возбуждения позволяет сувественно улучшить показатели демпфирования па частоте 125 рад/с. В справедливости последнего закечання можно убедиться из результата расчета кривых О-разбие-10

ния, представленных на рис.3 и построенных на плоскости коэффициентов регулирования КОи и К1и при значениях коэффициентов регулирования КиГ=-25 и К1Г=—100. Применение дополнительных каналов регулирования расвиряет область устойчивости и существенно повывает ее высокочастотную границу. В результате часть кривой, соответствующая частотам 125...127 1/с попадает внутрь основной области устойчивости.

Таблица 3

Корни характеристического уравнения при использовании в законе регулирования АРВ-СД отклонения напряжения и тока возбуждения

N ВЕЩ. МНИМЫЕ N ВЕЩ. МНИМЫЕ

1-2 -18.683 314,4 16 -33,967 0.0

3-4 -0,0204 407,2 17-18 -0,6141 10,86

5-6 -0,0274 191,2 19 -14,318 0.0

7-8 -0,0949 ■ 174,1 20 -1,0013 0,0

9-10 -0,1594 126,0 21-22 -3,7123 3,046

11 -42,777 0,0 23 -0,3122 0,0

12-13 -13,645 132,3 24 -1.7720 0.0

14 -36,398 0.0 25 -6.2809 0.0

15 -25,571 0.0 26 -3,9027 0.0

Для оценки влияния системы регулирования возбуждения на колебания валопровода на одном из агрегатов Сургутской ГРЭС-1 (И 10) были проведены экспериментальные исследования, сопровождавшиеся измерением механических напряжений на участке валопроовода мехду генератором и возбудителем. Измерительная аппаратура позволяла Фиксировать отклонения входных и выходных сигналов ЙРВ-СД, активной мощности возбудителя (на переменном токе), тока возбуждения основного генератора. После толчка, вызванного подключением генератора к сети, были зафиксированы затухающие с постоянной времени

11

0,5...1,0 с колебания с частотой около 20 Гц. Хорошее затухание крутильных колебаний отмечалось при подаче скачкообразных сигналов на дополнительный вход АРВ. Крутильные колебания валопровода с установившейся амплитудой отмечались только при подаче гармонического сигнала на дополнительный вход АРВ, Амплитуда колебаний, оцениваемая по механическими напряжениям была небольной даже при приближении к собственным частотам (2.5...3,5 ИПа). Полученные результаты свидетельствуют о значительном естественном демпфировании крутильных колебаний, характеризуемом показателем затухания на уровне 0,5...1,0 1/с. Основным источником естественного демпфирования является, повидимому, изменение скорости движения лопаточного аппарата относительно парового объема.. Изложенные соображения иллюстрирутся табл.4 в которой приведены характеристические числа, определяющие маловозмущенное движение рассматриваемой системы при настроечных параметрах регулятора, соответствующих настроечным параметрам исследуемого генератора и значении коэффициента паравого демпфирования равном 1,5.

Таблица 4

Корни характеристического уравнения; коэффициент "парового" демпфирования равен 1,5.

N ВЕЧ. МНИМЫЕ N ВЕЩ. МНИМЫЕ

1-2 -18.688 314,1 16 -1.0032 0,0

3-4 -3,9659 407,2 17-18 -0,8344 11,18

3-В ~1,1096 131.2 19 -14,144 0,0

7-8 -0.511? 174.3 20 -7,7662 0.0

Э-10 -0.5893 125.7 21-22 -3,2817 4,503

11 -38,884 0.0 23 -3,8869 0.0

12-13 -32.847 60,48 24 -0,3351 0.0

14 -32.330 0,0 25-26 -3,7422 2,832

15 -25,776 0,0

В четвертой главе приведены результаты исследования крутильных колебаний,' возникающих в результате переходных процессов при конечных возмущениях в электрознергетической системе. Обеспечение механической прочности конструкции турбоагрегата в динамических режимах является одной из серьезнейших проблем, стоящей перед электромашиностроением, эксплуатационными и проектно-исследова-тельскими организациями. Поэтому выполнение расчетов электромеханических переходных процессов для определения запасов механической прочности при коротких замыканиях и последующих коммутаниях в электрической сети является важным этапом проектирования или оценки условий работы турбогенератора на месте его установки.

В диссертации разработан усовериенствованный метод моделирования отключения короткого замыкания. При задании в качестве исходной аварии трехфазного короткого замыкания моделируется отключение коротких замыканий на землю (последовательно: двухфазное на землю, затем однофазное к.з.), Рис.4, иллюстрирует процесс отключения трехфазного к.з. при сохранении связи с системой по одной из связей с последующим АПВ поврежденной линии.

Показано, что опасные значения скручивающих моментов, превосходящие расчетно-нормативные, могут достигаться в ходе послеа-варийных качаний после осуществления АПВ линий электропередачи.

Рассмотрен вопрос о влиянии на валопровод короткого замыкания возбудителя, который расположен на одном валу с генератором. Несмотря на сравнительно небольшую мощность, возбудитель обладает весьма неблагоприятными параметрами, обуславливающими большие ударные моменты.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

1. Разработана методика математического моделирования переходных процессоп для анализа демпферных свойств турбоагрегата, оборудованного тиристорной системой возбуждения, с учетом крутильных колебаний. Методика реализована в виде набора программ, позволяющих использовать как методы анализа устойчивости маловозмущенного движения (расчет корней характеристического уравнения, построение облостей устойчивости и частотных характеристик режимных параметров). так и методы прямого расчета переходных процессоп на основе

13

Рис.3. Кривая равной степени устойчивости, расчитанная для турбогенератора ТВВ-200 с использованием дополнительных сигналов регулирования по отклонению К и 1Л\

Рис.4. Переходный процесс турбоагрегата ТВВ-500. вызванный трехфазном к.з. длительностью 0,12 с, разрывов участк ВЛ и последующим ЙНВ через 0.32 с:

численного интегрирования для определения амплитуд переменных устанавливающихся автоколебательных циклов с целью определения требований к выявительной и защитной аппаратуре.

2. Разработана методика математического моделирования переходных процессов турбоагрегата, предназначенная для анализа максимальных значений скручивающих моментов в сечениях валопровода при аварийных возмущениях и последующих коммутациях в электрической сети,

3. Выполнено исследование демпферных свойств турбоагрегатов ТВВ-200-2/К-200/210-130, ТВВ-500-2/К-500-240 с возбудителями типа ВТ, Установлена возможность появления слабодемпфированных колебаний на низшей собственной частоте крутильных колебаний валопровода. Показано, что появление этих колебаний обусловлено работой системы возбуждения турбоагрегата, в частности, работой канала регулирования по производной частоты статорного напряжения ОРВ-СД, Опасность возникновения слабодемпфированных колебаний возрастает при ослаблении электрической связи генератора с приемной системой.

4. Предложены мероприятия, позволяющие эффективно демпфировать крутильные колебания валопровода турбоагрегата на двух низших собственных частотах. Одно из них заключается в использовании в законе регулирования возбуждения возбудителя генератора сигналов, пропорциональных углам закручивания элементов валопровода. Другое связано с применением в законе регулирования возбуждения генератора отклонений напряжения и тока возбуждения. Оба мероприятия обеспечивают показатели демпфирования крутильных колебаний на уровне (С =0,2-0,5 1/с.

5. Зафиксирована возможность достижения величин скручивающих моментов в сечениях валопровода, превышающих расчетно-нормативные, определяемые при коротких замыканиях на зажимах статора генератора. Указанные значения скручивающих моментов могут быть достигнуты при осуществлении АПВ линий электропередачи небольаой протяженности при работе электростанции на два или несколько направлений, а также в ходе послеаварийных качаний.

6. Отмечено, что опасные величины скручивающих моментов на участке валопровода между генератором и возбудителем могут быть достигнуты при коротком замыкании в статорной цепи возбудителя, особенно для турбоагрегатов, имеющих значительную относительную

15

мощность синхронного возбудителя (ТВВ-200-2). При такой аварии возможно достижение скручивающих моментов, превышающих расчет-но-нормативные, что может привести к нарушению механической прочности этого участка валопровода.

, 7. Выполнен анализ результатов натурных экспериментов, проведенных на турбогенераторе ТВВ-200-2 Сургутской ГРЭС-1. Они .не подтвердили возможности возникновения колебаний валопровода на частоте 125,7 1/с, вызываемых изменением электромагнитного момента возбудителя и работой АРВ-СД. Возмущения в виде скачкообразных изменений напряжения на входе АРВ или толчков моментов генератора (при синхронизации) или турбины (действие системы регулирования частоты враиенияО демпфировались с постоянной времени затухания Т=1,5...2,0 с. Предварительно оценена возможность достижения таких показателей демпфирования за счет учета отклонения скорости движения лопаточного аппарата турбины относительно парового объема. -В дальнейшем необходимы расчетно-теоретические и экспериментальные исследования природы указанного демпфирования на частотах крутильных колебаний.

Основные положения диссертации опубликованы в работе:

1. Окороков Р.В., Першиков Г.А., Смоловик C.B., 'И.Н. Харб. Расчет экстремальных значений скручивающих моментов валопровода турбоагрегата при несимметричных и последовательных коротких замыканиях. //Сб. науч. тр. СПбТУ. - 1992. - С. 95-108.