深水半潜式生产平台大功率发电机组适应性研究

摘要

随着陆地石油的存储量不断减少，人类对石油的开发逐渐转向海洋领域。目前，半潜式生产平台已发展成为海洋钻井平台的主流。半潜式生产平台的功能强大，平台负载众多，导致平台电站系统容量很大。对于平台电站系统而言，其核心部分是电站系统的发电部分，电站系统的发电部分能否正常工作，直接影响了整个电站系统能否稳定运行。因此对深水半潜式生产平台大功率发电机组的适应性研究具有重要的意义。 本文首先对深水半潜式生产平台大功率发电机组的各个部分分别进行数学模型的建立，包括柴油机数学模型、同步发电机数学模型、柴油机调速系统数学模型、同步发电机励磁系统数学模型，同时也对平台相关负载进行数学模型的建立。根据所建立的数学模型，在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建出深水半潜式生产平台大功率发电机组的仿真模型，并对柴油机调速系统和同步发电机励磁系统的动静态特性进行了相关的阐述。 其次是对所搭建的仿真模型进行相关的仿真研究。主要包括对发电机组带电阻负载、带PQ负载、带电动机负载运行时的仿真分析，发电机组发生不同故障时的仿真分析，以及柴油机转矩加入扰动信号的仿真分析，最后对两台发电机组同时运行进行了相关仿真分析。其中发电机组故障仿真研究包括短路故障和失磁故障，短路故障采取三相接地短路故障的形式，包括带电阻负载、带PQ负载、带电动机负载三种情况。对两台发电机组做了带电动机负载运行和其中一台发电机组发生失磁故障的仿真研究。 通过对仿真结果的分析，可以看出在突加减三种不同的平台负载时，发电机组都能够稳定运行。发电机组在发生三相接地短路故障和失磁故障时，虽然系统不能够正常工作，但是由于励磁系统和转速调节系统的存在，减缓了故障对系统带来的冲击，并且在故障排除后，发电机组在控制系统的调节下又能够恢复稳定运行的状态。当柴油机转矩加入扰动信号时，发电机组能够稳定运行。两台发电机组同时运行，加减电动机负载时，系统具有良好的动静态特性，其中一台发电机组发生失磁故障时，在另一台发电机组励磁系统的作用下，系统没有一直不稳定，经过调节后能够恢复稳定运行状态，并且在故障排除后依然能恢复到故障前的状态。系统各部分仿真结果表明了所搭建的深水半潜式生产平台大功率发电机组具有良好的适应性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 深水半潜式生产平台概述

1.3 大功率发电机组适应性研究概述

1.4 柴油发电机组概述

1.5 本文研究的主要内容

第2章 大功率发电机组数学模型建立

2.1 发电机组结构组成

2.2 柴油机数学模型

2.3 同步发电机数学模型

2.4 发电机组控制系统数学模型

2.5 平台电站系统负载数学模型

2.6 本章小结

第3章 大功率发电机组运行特性仿真研究

3.1 大功率发电机组仿真模型

3.2 柴油机调速系统和同步发电机励磁系统的动静态特性

3.3 发电机组带电阻负载运行仿真研究

3.4 发电机组带PQ负载运行仿真研究

3.5 发电机组带电动机负载运行仿真研究

3.6 本章小结

第4章 大功率发电机组故障状态仿真研究

4.1 发电机组短路故障仿真研究

4.2 发电机组失磁故障仿真研究

4.3 发电机组柴油机转矩扰动仿真研究

4.4 本章小结

第5章 两台大功率发电机组运行仿真研究

5.1 两台发电机组带载运行仿真研究

5.2 一台发电机组发生失磁故障仿真研究

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢