火电厂变频引风机轴系扭振特性的初步研究

摘要

大型风机是煤电机组的重要辅机，同时也是火力发电生产过程中耗能较大的设备。为解决此问题，近年来发电企业逐步开展了变频电动机驱动、变速运行的风机技术改造，取得了一定的节能降耗效果。然而，随着变频技术改造的实施，一些风机出现了叶片断裂、大轴断裂、联轴器损伤等设备运行故障，严重影响机组的发电生产和运行安全，因此本文拟有针对性的开展研究工作。变频辅机扭振问题的研究，对于确保热力发电设备的安全、经济运行具有重要意义。
　　本文首先分析了火电厂引风机的运行工况和负载，明确了变频改造后引风机的运行状态和机械特性，为引风机轴系扭振的机理分析提供了理论参考。建立轴系扭振模型，并通过数值分析方法，求解轴系扭振的固有特性。然后结合电厂扭振故障现场案例，研制扭振物理试验台，对比分析扭振试验结果和数值仿真结果，主要为验证仿真分析结果的有效性，支持后续的研究。
　　从引风机几何结构和变速调节两个方面，研究火电厂变频改造后引风机轴系扭振故障机理。分析了几何结构对引风机轴系扭振固有特性的影响，有利于合理设计引风机轴系转子;结合台山电厂变频辅机的扭振故障案例，对实际变频驱动下的引风机系统，进行了轴系扭振响应特性分析，得到了扭振的共振频率点以及不同轴位置的扭转位移。通过电机恒速运行与变速调节下引风机轴系响应特性的对比分析，电厂辅机在变频改造之后，使得引风机轴系发生共振现象，扭转位移远远大于变频改造之前的情况，易导致变频引风机轴系断裂。并从机械和电气两个方面，提出引风机轴系扭振抑制方法。
　　论文工作对促进我国大型变频辅机的安全经济运行，具有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 变频调节下引风机扭振现象

1．3 国内外研究现状

1．4 论文研究目标与主要内容

第2章 火电厂引风机系统的运行工况与负载分析

2．1 恒速驱动下引风机的运行状态

2．1．1 运行工况分析

2．1．2 运行工况的调节方法

2．2 变频调速引风机系统的运行状态

2．2．1 引风机额定工况与管路特性曲线

2．2．2 变频调速电动机的运转状态

2．2．3 变频调速电动机的机械特性

2．2．4 变频调速电动机的负载

2．3 本章小结

第3章 变速驱动轴系扭振的初步试验研究

3．1 轴系扭振模型的建立

3．1．1 扭振微分方程

3．1．2 轴系扭振固有频率及振型计算

3．2 扭振试验台的研制

3．2．1 试验台技术方案设计

3．2．3 扭振试验台的设计选型与组成

3．2．4 试验台扭振测量系统

3．2．5 扭振监控软件系统

3．3 试验研究及试验数据分析

3．4 本章小结

第4章 变频驱动下引风机轴系扭振机理分析

4．1 几何结构对变频引风机轴系扭振固有特性的影响

4．1．1 转子沿径向的尺寸对轴系扭振固有特性的影响

4．1．2 转子沿轴向的尺寸对轴系扭振固有特性的影响

4．2 恒速运行下引风机轴系响应特性分析

4．3 变速调节下引风机轴系响应特性分析

4．3．1 变频调速电动机的转矩特性

4．3．2 变频调速电动机的动态转矩模型

4．3．3 基于ANSYS的扭振响应特性分析

4．4 变频改造对引风机轴系扭振影响的综合分析

4．5 抑制变频引风机轴系扭振的初步建议

4．5．1 机械角度

4．5．2 电气角度

4．6 本章小结

5．1 主要结论

5．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢