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《东南大学》 2019年
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机电耦合作用下风机轴系扭振及其抑制技术研究

王瑜祥  
【摘要】:节能降耗已成为我国电力工业发展的基本思路。为响应国家号召,并降低生产成本,许多电厂开始对引风机等辅机设备进行变频改造。但之前运行稳定的设备在改造后却频繁出现联轴器断裂、轴系损伤等故障,严重影响了机组运行的经济性和安全性。介绍了集中质量模型的建模方法及多自由度系统运动方程的建立和求解方法,以某1000MW配套引风机轴系为研究对象建立了集中质量模型并对其轴系扭振的固有特性进行了计算。研究了三相交流异步电机、矢量变频调速系统工作原理,将变频改造后的电机-风机看作为机电耦合系统,建立了矢量变频调速系统耦联模型,开发了扭振动力特性计算分析软件。研究表明,变频系统中产生的各种谐波会造成电机输出扭矩的脉动,若此脉动频率与轴系扭振固有频率相等或接近时,便会引发谐波扭转共振;而当系统内电机参数与变频调速系统的参数匹配不当时,便会在变频调速系统内产生自激电流并进一步诱发整个机电耦合系统的自激失稳。以1000MW配套引风机为研究对象,计算分析了其升速过程中轴系扭转振动响应情况。通过对升速过程中转速、扭矩、电流等的综合分析发现,升速过程中出现的轴系传递扭矩大幅脉动情况分别是由谐波扭转共振和自激失稳问题造成的。为了抑制变频风机上发生的轴系大幅度扭转脉动问题,本文提出更换高弹性橡胶联轴器的技术方案,并设计了联轴器参数。应用无线应变法进行了联轴器改造前后传递扭矩的测试分析,改造前的测试数据发现了谐波共振与自激失稳现象,与计算分析的结果基本一致。改造后风机启停过程中扭矩脉动现象得到了有效抑制。建立了引风机轴系的三维模型并进行疲劳寿命分析。计算发现,改造前轴系局部应力超过了扭转疲劳极限,造成轴系损伤;改造后满足轴系安全运行的需要。
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TM343

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