Simulink的水轮发电机组发电系统运行稳定性分析
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水轮发电机组运行稳定性研究现状分析水轮发电机组是利用水能转化为电能的装置,具有运行稳定性是保证其正常运行的重要指标之一。
为了保证水轮发电机组的运行稳定,需要进行相关的研究和分析。
首先是水轮发电机组的受力分析。
水轮发电机组在运行过程中承受着水流和转子转动的力,受力分析是评估其稳定性的重要手段之一。
研究者通过对水轮叶片、涡轮转子、轴承等部件的受力情况进行理论分析和计算,确定受力是否合理,从而确定水轮发电机组的运行稳定性。
其次是水轮发电机组的振动分析。
振动是水轮发电机组运行中常见的现象,会对其运行稳定性产生负面影响。
研究者通过振动监测和振动分析,确定水轮发电机组的振动情况,分析其原因,并提出相应的改进措施,提高其运行稳定性。
水轮发电机组的流动特性研究也是保证其运行稳定性的重要方面。
水轮发电机组的流动特性包括水流速度、水流压力、水轮叶片的受力情况等。
研究者通过数值模拟和实验研究,分析水轮发电机组流动特性的变化规律,识别问题,并提出相应的改进建议,以提高水轮发电机组的运行稳定性。
还有一些研究关注水轮发电机组的自动控制系统对运行稳定性的影响。
自动控制系统可以通过对水轮发电机组的运行状态进行实时监测和调节,使其保持在稳定的运行状态,提高运行稳定性。
研究者通过实验和仿真分析,研究自动控制系统的性能和稳定性,并提出相应的改进方法和控制策略。
水轮发电机组运行稳定性的研究现状主要包括受力分析、振动分析、流动特性研究和自动控制系统研究等方面。
通过这些研究,可以更好地了解水轮发电机组的运行机理和特性,提高其运行稳定性,进一步推动水能发电技术的发展。
水轮发电机组运行稳定性研究现状分析水轮发电机组是一种广泛应用于水能利用的发电设备,其稳定运行对于确保电力系统的稳定供电至关重要。
目前国内外学者在水轮发电机组的运行稳定性方面开展了大量的研究工作,主要涵盖以下方面。
运行稳定性的评估方法是研究水轮发电机组运行稳定性的前提。
目前国内外学者提出了不同的评估方法,如WAMS系统、稳定等效模型和仿真模型等。
其中,WAMS系统是一种基于广域测量系统的评估方法,可以对系统的状态和控制策略进行实时监测和评估,获得较为准确的系统动态特性。
稳定等效模型是一种建立于系统模型基础上的评估方法,可以通过分析系统状态变化对系统的稳定性进行评估。
仿真模型是一种建立在计算机软件平台上的评估方法,可以通过对水轮发电机组运行稳定性进行数值仿真分析,获得各个参数对系统稳定性的影响程度,为系统优化设计提供参考。
水轮发电机组的运行稳定性受多个因素的影响,其中较为重要的因素包括水头、转速、负荷、调速系统等。
水头是指水轮发电机组水流的垂直落差,是影响机组出力和效率的重要因素,同时也是影响机组运行稳定性的关键因素。
转速是指机组转子的转速,过高或过低都会影响机组的运行稳定性。
负荷是指机组的负荷大小,负荷过大会导致机组不稳定甚至失控。
调速系统是保证机组运行稳定性的关键因素,其性能优劣直接影响机组的控制精度和稳定性。
对于水轮发电机组运行稳定性不佳的问题,一些改善措施也得到了广泛的研究。
如对水头不稳定的机组可以采取改造水利枢纽、扩大水库容量等措施;对于负荷变化大的机组可以采取增加机组数量、削减负荷波动等措施;而对于调速性能不佳的机组则需要加强调速器设计和优化控制策略等方面。
此外,国内外也有学者通过引入智能算法、仿生设计等新兴技术来提高机组运行稳定性。
水轮发电机组运行稳定性研究现状分析水轮发电机组是利用水流能量转换为机械能和电能的装置,是一种重要的水力发电设备。
水轮发电机组的运行稳定性对于发电系统的安全运行和电能的稳定输出具有重要意义。
目前,国内外对水轮发电机组运行稳定性的研究取得了一些进展,但仍然存在一些问题和挑战。
本文将对水轮发电机组运行稳定性的研究现状进行分析,并探讨未来的发展方向和解决途径。
1.水轮发电机组的运行特点水轮发电机组是利用水能转换为机械能和电能的发电设备,具有运行稳定、环保、可再生等特点。
在实际运行中,水轮发电机组的稳定性主要体现在以下几个方面:(1)机械稳定性:水轮发电机组在水力推动下产生旋转力,需要保持稳定的机械结构和动力平衡,以确保发电机组的长期稳定运行。
(3)电气稳定性:发电机组的电气设备需要保持稳定的电压、频率和功率因数,以确保稳定的电能输出和与电网的连接。
近年来,国内外对水轮发电机组的运行稳定性进行了广泛的研究,主要包括以下几个方面:(1)水轮发电机组的动态模拟和仿真研究:利用计算机仿真技术,对水轮发电机组的动态特性进行模拟和分析,以评估水轮发电机组在不同工况下的稳定性能。
(2)水轮发电机组的振动和噪声研究:对水轮发电机组的振动和噪声进行测试和分析,探讨振动和噪声对机组运行稳定性的影响,并提出相应的控制措施。
(3)水轮发电机组的调速调负荷系统研究:研究和优化水轮发电机组的调速调负荷系统,提高机组对电网的稳定性和响应能力。
(4)水轮发电机组的运行监测和故障诊断研究:采用先进的监测技术和故障诊断方法,对水轮发电机组进行实时监测和故障诊断,及时发现和解决运行稳定性的问题。
3.水轮发电机组运行稳定性研究存在的问题和挑战(1)水轮发电机组的复杂性:水轮发电机组由机械、水力和电气等多个系统组成,具有复杂的动态特性和相互作用,对于运行稳定性的研究和分析具有一定的难度。
(2)水轮发电机组的多工况运行:水轮发电机组需要在不同的水流条件下运行,其稳定性受到水流的影响,需要对不同工况下的稳定性进行研究和评估。
水轮发电机组运行稳定性研究现状分析水轮发电机组是利用水能转换成机械能再转换成电能的装置,是一种清洁、可再生的能源发电方式。
在发电系统中,水轮发电机组的运行稳定性显然是至关重要的,它直接关系到发电系统的安全稳定运行和供电的可靠性。
对水轮发电机组运行稳定性进行研究和分析,对于提高水能利用效率和发电系统的运行稳定性具有重要意义。
目前,关于水轮发电机组运行稳定性的研究现状主要包括以下几个方面:发电机组运行状态监测与评估、运行稳定性影响因素分析、运行稳定性提高技术等。
发电机组运行状态监测与评估是研究水轮发电机组运行稳定性的重要内容之一。
随着信息技术的发展,发电机组的运行状态监测与评估技术得到了迅速的发展。
目前,常用的监测手段包括振动监测、温度监测、压力监测等,这些监测手段可以实时监测发电机组的运行状态,发现问题并及时进行处理,从而保证了发电机组的运行稳定性。
运行稳定性影响因素分析是研究水轮发电机组运行稳定性的另一个重要方面。
水轮发电机组的运行稳定性受到多种因素的影响,包括水质、水位、流量、负荷变化等。
通过对这些因素进行深入分析,可以发现各种影响因素之间的关联性,为提高水轮发电机组的运行稳定性提供理论依据。
运行稳定性提高技术是研究水轮发电机组运行稳定性的重要手段。
在当前的技术条件下,通过对水轮发电机组的结构优化、控制系统改进、设备更新换代等方式,可以有效提高水轮发电机组的运行稳定性。
采用先进的控制系统可以更准确地控制发电机组的运行状态,从而提高其运行稳定性。
水轮发电机组运行稳定性的研究现状正在不断发展和完善,这将有助于提高水能利用效率和改善发电系统的安全稳定运行。
但同时也应该注意,当前水轮发电机组运行稳定性研究中存在一些问题和挑战,如如何充分利用监测数据和信息技术手段来提高发电机组的运行稳定性、如何通过综合多种因素分析提高运行稳定性的方法等。
未来的研究还需要在这些方面进行深入探讨,以更好地提高水轮发电机组的运行稳定性。
水轮发电机组轴系运行稳定性及故障分析水轮发电机组是一种重要的发电设备,其轴系的运行稳定性是保证发电性能的关键因素。
水轮发电机组的轴系运行状态具有特殊的特性,需要特别重视维护保养方面的工作,以确保正常的运行和发电效率。
一、水轮发电机组的轴系结构水轮发电机组的轴系结构包括调速器、水轮机轴系、离心泵轴系和润滑系统。
调速器由主机、变速箱和滑移装置组成,其特点是可以实现完全开度控制及恒速调节;水轮机轴系由水轮机轴、滑轮、销轴及其辅助轴承组成;离心泵轴系包括离心泵轴及其辅助轴承,润滑系统实现对轴系各部件的润滑润滑和冷却。
二、轴系运行稳定性水轮发电机组的轴系运行稳定性决定着发电机组的整体状态。
1、轴系动态平衡要求:轴系的转速、力矩、扭力等应符合动态平衡的要求,动态平衡的不合格可能引起转速、力矩等参数变化,进而使轴系工作不正常;2、轴系定位要求:轴系在安装运行过程中,应有良好的定位能力;3、抗振要求:轴系在发电机组运行过程中,应具有良好的抗振能力。
三、故障分析当水轮发电机组出现故障时,应从轴系的运行状态、润滑状态及轴系结构等方面对故障进行分析,确定故障原因:1、轴系动态平衡不好:可能是发电机组轴系结构安装不正确,未进行动态平衡;2、轴系定位不准:可能是发电机组测量部件没有确定轴系的位置;3、润滑不良:可能是没有定期检查和更换润滑油,轴系本身存在磨损;4、轴系结构有故障:可能是因轴系零件质量问题导致的,应及时更换零件,保证轴系的安全性。
四、结论水轮发电机组的轴系运行稳定性对发电性能具有重要的影响,必须将水轮发电机组的轴系维护保养放在重要位置,定期进行检查、维修和更换,以确保轴系的可靠性与发电效率。
当发电机组出现故障时,应立即进行分析,采取有效措施,确保发电机组的正常运行。
水轮发电机组轴系运行稳定性及故障分析水轮发电机组发挥着重要的作用,在发电过程中起到了至关重要的作用,其轴系的运行稳定性和故障的分析也变得极其重要。
本文将以轴系运行稳定性及故障分析为主题,通过对水轮发电机组轴系的相关部件、定子部分以及轴系的故障分析等的介绍,从而分析水轮发电机组轴系运行稳定性及故障分析。
水轮发电机组轴系是由定子安装在支承上,两个端盖固定定子,主轴通过定子中心轴系,轴系圈安装在轴箱中,轴封装置通过轴封密封。
水轮发电机组轴系的安装精度是非常重要的,如果安装精度不合格,就会影响水轮发电机组的运行稳定性,从而影响发电效率。
如果定子安装不合格,就会造成振动,从而影响水轮发电机组轴系运行稳定性。
水轮发电机组轴系定子部分进行分析,定子上装有定子芯片、导磁环和相极芯片,其中定子芯片用于将定子磁感应特性输出,导磁环主要用于对定子芯片的入磁,以确保定子的磁感应特性,相极芯片主要用于改善定子的电磁性能。
如果定子芯片、导磁环和相极芯片的安装质量不佳,会影响定子的电磁性能,从而影响水轮发电机组轴系运行稳定性。
另外,水轮发电机组还会受到外界环境因素的影响,如温度过高或过低,干湿度太大或太小等,都会影响发电机组的运行稳定性,进而影响发电效率。
此外,水轮发电机组轴系的故障分析也是非常重要的,如果发生故障,不仅会影响发电机组的运行稳定性,还会影响发电的效率。
常见的故障有定子故障、发电机振动故障、舱壁渗漏故障等,这些故障都会影响到水轮发电机组轴系的运行稳定性。
针对水轮发电机组轴系所出现的问题,应采取一定的措施,首先应对定子、导磁环、相极芯片等进行质量检查,以确保定子的电磁性能;然后要控制外界环境,使温度和湿度保持合理的水平;最后,如果出现故障,应采用及时维修和更换的方法来解决。
综上所述,水轮发电机组轴系的运行稳定性和故障分析非常重要,基于此,对于安装和维护也应更加重视,以确保水轮发电机组轴系的可靠性和可靠性,使发电机组能够持续稳定运行。
水电工程Һ㊀水力发电中的水轮发电机组稳定分析李㊀京摘㊀要:水轮机发电机组是水电站的重要组成部分ꎬ其稳定运行关系着整个水电站安全ꎬ并且在一定的程度上影响到整个水电站的稳定及经济效益ꎮ水力发电中的水轮发电机组不稳定是电气㊁机械㊁流体等多种原因引起ꎬ为了保障水能动力发电的安全运行ꎬ文章就水力发电中的水轮发电机组稳定策略进行了探讨分析ꎮ关键词:水力发电ꎻ水轮发电机组ꎻ稳定分析㊀㊀水轮发电机组作为水电站中的关键部分ꎬ在实际工作中由于受多方面因素的影响ꎬ使得水轮发电机组常常出现不稳定性ꎬ严重影响了机组的正常运行状态ꎬ给工程施工带来不利的影响ꎮ因此要对水力发电中的水轮发电机组稳定进行详尽分析ꎮ一㊁水轮发电机组简要介绍水轮发电机组主要由水轮机和发电机组成ꎬ水轮机是提供动力的装置ꎬ水库中的水加压进入水轮机ꎬ经过能量转换后ꎬ通过管道排至下游ꎮ水轮发电机是发电设备ꎬ发电机由转子和定子组成ꎬ定子支架上有电缆引出ꎬ发电机发出的电流经该电缆传递出去ꎬ为了预防发电机运行温度过高ꎬ损坏设备ꎬ发电机上设有降温装置ꎮ水轮发电机组除了这两个主要组成部分外ꎬ还有一些辅助部件共同支撑发电机组的正常运作ꎮ二㊁影响水轮发电机安全稳定性的问题分析对其稳定性产生影响的因素ꎬ主要分为:机械振动㊁水力振动㊁电磁振动以及静态稳定㊁暂态稳定㊁动态稳定ꎮ机械振动的干扰力来自机组机械部分的不平衡力㊁摩擦力和其他力ꎬ引起的原因有转子质量不平衡㊁机组轴线不正㊁导轴承缺陷等ꎬ我们在机组的制造㊁选择㊁验收㊁安装㊁调试等方面按照有关依据严格执行ꎬ即可将机械振动降低到允许范围内ꎮ三㊁水力发电中的水轮发电机组不稳定危害性分析(一)造成机组部件损坏各部位紧固连接部件松动ꎬ导致这些紧固连接部件本身的断裂ꎬ加剧被连接部分的振动ꎬ促使它们迅速损坏ꎮ(二)加速机组转动部件的磨损ꎬ如大轴的剧烈的摆动ꎬ使轴与轴瓦的温度升高ꎬ使轴承或轴瓦烧毁ꎻ转子振动过大ꎬ增加滑环与碳刷的磨损ꎬ使碳刷跳火花ꎮ(三)共振引起的后果更严重如机组设备和厂房产生共振时可使整个设备和厂房毁坏ꎻ卡门涡列引起叶片的周期振动ꎬ当卡门涡列的振动频率与叶片固有频率接近时就会发生共振ꎬ将产生严重的噪声ꎬ使叶片产生疲劳断裂ꎮ四㊁提高水轮发电机组稳定性的措施(一)做好水轮机的选型工作机组能否稳定运行主要决定于水轮机的水力设计ꎬ在电站设计阶段应合理地选择各种水头ꎬ这是水轮机稳定运行所做工作的第一步ꎮ水轮机转轮的设计以及选型都是为了确保在设计水头处有较为宽裕的稳定运行区ꎬ减少裂纹和震动对水轮机的危害ꎬ因此都要求水轮机水头的变幅不能过大ꎻ对比转速进行合理选择ꎬ必须根据水头变幅㊁水质状况以及负荷调节范围以及机组台数等进行综合性选择ꎮ(二)改善运行条件翼型设计时只能保证在设计工况附近不发生严重空化ꎬ在这种情况下ꎬ通常不会发生严重的空蚀现象ꎮ但在偏离设计工况较多时ꎬ翼型的绕流条件㊁转轮的出流条件等将发生较大的改变ꎬ并在不同程度上加剧翼型空化和空腔空化ꎮ因此ꎬ合理拟定水电厂的运行方式ꎬ要尽量保持机组在最优工况区运行ꎬ以避免发生空化和空蚀ꎮ对于空化严重的运行工况区域应尽量避开ꎬ以保证水轮机的稳定运行ꎮ在非设计工况下运行时ꎬ可采用在转轮下部补气的方法ꎬ对破坏空腔空化空蚀ꎬ减轻空化空蚀振动有一定作用ꎮ(三)做好监测与诊断工作工作人员首先要对机组运行设备状态加以监测ꎬ以此能够随时了解机组运行是否处于正常状态ꎻ工作人员要对设备故障进行预测ꎬ并作出正确的判断ꎬ尤其是对潜在故障定要在第一时间做出判断ꎬ这样才能避免问题的出现ꎻ领导者要对设备维修进行相应的指导ꎬ并依据设备状态作出正确的决策ꎮ(四)及时清扫在水轮发电机组正常的运行过程当中ꎬ需要对其进行适当的清扫ꎮ适当的清扫工作能够让发电机组保持清洁ꎮ在清扫的过程当中ꎬ需要确认发电机周围的环境ꎬ看其是否存在着积水和杂物的情况ꎮ如果存在一些杂物ꎬ也可能带来安全隐患的问题ꎮ因此ꎬ在清扫的过程当中ꎬ一定要将积水和杂物清理干净ꎮ(五)重视水轮发电机组电路保护水轮发电机组是靠电来工作的ꎬ所以对电路进行维护是必不可少的工作ꎮ工作人员在检查过程中ꎬ发现电路受潮时ꎬ应当对其进行干燥ꎮ工作人员要严格按照规定的干燥时间进行干燥ꎬ切记不可以私自改变干燥的时间ꎬ避免再次发生故障ꎮ其次ꎬ干燥的温度也需要调试ꎬ在水轮发电机组内部的温度不得超过80摄氏度ꎬ避免引起火灾ꎮ(六)加强信息化技术的有效使用结合水轮发电机组各部分组成结构的功能特性ꎬ选择可靠的信息化技术对机组的正常运行进行全程把控ꎬ最大限度地降低水轮发电机组的故障发生率ꎮ在可靠的信息化技术支持下ꎬ构建出功能完善的信息监控系统ꎬ对水轮发电机组不同工作时段的实际概况进行实时地分析ꎬ加强各类故障有效处理的同时全面提升水轮发电机组的维护水平ꎬ为机组的正常运行提供可靠地保障ꎮ(七)重视对水轮发电机组的监测工作在日常工作时ꎬ需要根据水轮发电机在运行中的情况ꎬ制订标准的管理制度与监测计划ꎬ让检修人员能够按照规定工作ꎬ确保监测工作可以开展的更加顺利ꎬ确保监测的效果ꎬ监测工作需要被加以重视ꎮ加强监测工作能够最大程度上避免出现检修问题ꎬ在发电机组出现问题时能够及时检修ꎬ能及时发现问题并解决ꎬ监测技术的完善能够为水轮发电机组工作带来一定帮助ꎬ使工作能够顺利开展ꎮ五㊁结语综上所述ꎬ水轮发电机组不稳定是电气㊁机械㊁流体等多种原因引起ꎬ并且水轮发电机组作为水电站的核心设备ꎬ一旦不稳定ꎬ就会影响水电站的综合效益ꎮ因此为了保障水能动力发电的安全运行ꎬ必须加强对水轮发电机组稳定的策略进行分析ꎮ参考文献:[1]冯翊屾.水轮发电机组运行与维护要点简析[J].科技风ꎬ2015.[2]巴桑.水轮发电机组运行与维护技术措施分析[J].中国新技术新产品ꎬ2018.作者简介:李京ꎬ青海引大济湟工程综合开发有限责任公司ꎮ581。
水轮发电机组轴系运行稳定性及故障分析水轮发电机组的轴系是整个发电机组的核心部分,其正常运行对发电机组的正常运行至关重要。
然而,随着发电机组的整体使用寿命的延长,轴系结构及其运行稳定性可能受到影响,有可能引发病态现象,从而导致轴系结构的损坏和发电机组故障。
为了确保发电机组轴系的正常运行,研究其运行稳定性和故障分析是十分必要的。
首先,要确保水轮发电机组轴系的正常运行,需要分析发电机组轴系结构的特性及其间接受力的源头,进而着重研究轴系内各部件的运行状况、受力状况及其变化规律,依据此做出相应的调整。
具体而言,应针对轴承、连接螺栓和轴套等组成发电机组轴系部件进行合理的设计,此外,定期监测分析发电机组轴系处于运行时各部件的受力状况,确定部件的受力范围,并据此做出适当的调整,以确保发电机组轴系的正常运行稳定性。
其次,水轮发电机组轴系的故障分析也是研究发电机组轴系运行稳定性的一个重要环节。
在发电机组运行中,若发现轴系故障的迹象,则应及时对其进行维护和检修。
具体而言,可以先将轴系图上的部件内向逐一地检查,确定故障所在部位,若发现轴承外观变形、磨损或螺栓松动、轴套磨损严重等故障症状,则可以确定轴系故障的类型。
此外,还要根据轴系图上的结构特征,运用简单的数学分析技术,以验证轴系的受力状况和稳定性,以及轴系可能产生的故障类型,以确定故障原因。
最后,要确保水轮发电机组轴系正常运行,发电机组轴系故障分析也是十分必要的。
轴系运行稳定性及其发生故障的原因及处理措施,要及时进行科学和精准的分析,以确保水轮发电机组轴系正常运行。
综上所述,发电机组轴系的正常运行稳定性和故障分析是研究发电机组轴系的运行状况的关键,也是保障发电机组可靠运行的必要条件之一。
要做到这一点,必须综合运用计算机技术和实验技术,全面分析发电机组轴系构造特征,综合考虑其受力状况和稳定性,以及可能发生的故障,做出合理的调整,以确保发电机组轴系的正常运行稳定性。
水轮发电机组轴系运行稳定性及故障分析水轮发电机组是一种利用风力或水力作源动力,来提供电能的发电机组。
为了确保发电机组安全可靠运行,轴系系统是发电机组的核心零部件,轴系系统的运行稳定性与发电机组的安全可靠运行相关。
本文重点讨论水轮发电机组轴系运行稳定性及故障分析问题。
一、水轮发电机组轴系运行稳定性1.轴系运行稳定性轴系运行稳定性是指发电机组轴系及联轴器在平衡、定位和动力传递三个方面的性能指标。
当发电机组运行过程中,轴系的工作状态应保持动平衡、静平衡和位置的稳定性。
轴系安装完毕后应经过正确的定位和校正,以获得良好的效果。
2.动力传输发电机组的动力传输主要是由轴系的联轴器完成。
联轴器的作用是将水轮机传来的动力准确有效地传递到发电机上,满足发电机的动力要求。
此外,联轴器还具有避免振动、噪音和缓冲的作用。
3.轴系润滑为了确保轴系有良好的密封性和润滑性,必须使轴系保持空气和润滑剂的正确比例和平衡。
此外,在运行过程中,轴系应保持正确的温度,以避免联轴器过热所造成的问题。
二、水轮发电机组轴系故障分析1.轴系振动发电机组轴系的振动是由于轴系部件不匹配或联轴器受力不均匀所造成的。
在发电机组运行过程中,振动越大,轴系越易受损,轴系的运行寿命也会缩短。
因此,必须注意轴系部件匹配和联轴器安装的准确性,以降低轴系的振动。
2.轴系断裂发电机组轴系断裂除了由于轴系部件受力不均匀或强度不足所造成的,还可能是由于轴系润滑系统不正常或轴系材料质量低所引起的。
为了避免此类问题的发生,必须确保轴系材料符合要求,正确安装联轴器,并检查轴系的润滑系统。
三、结论水轮发电机组的轴系是发电机组的核心部件,对发电机组的可靠性有着至关重要的影响。
在发电机组的安装、使用过程中,应注意轴系的安装、润滑、维护保养等问题,以确保轴系的正常运行,提高发电机组的可靠性。
水轮发电机组轴系运行稳定性及故障分析水轮发电机组是发电厂和电网中重要的设备,因其在供电稳定性和可靠性方面发挥着重要作用,因此,对水轮发电机组的轴系系统的运行稳定性及故障进行分析,开展相应的处理措施,是确保发电厂和电网稳定可靠运行的重要环节。
一、水轮发电机组轴系系统的稳定性分析1.由于水轮机轴系系统是一个振荡系统,其运行稳定性由其转速角度和转速振幅之间的振荡差异决定。
因此,在水轮机轴系分析中,需要计算转速角度和转速振幅之间的振荡差异,以确定水轮机轴系系统的稳定性。
2.通过计算水轮发电机组的动载荷可知,水轮机的运行稳定性会随着负荷的变化而发生变化。
当负荷减小时,转速会增加,而转速角度和转速振幅之间的振荡差异会减小,从而减小水轮机轴系系统的振荡差异;当负荷增加时,转速会降低,转速角度和转速振幅之间的振荡差异会增大,从而使水轮机轴系系统的振荡差异增大。
3.在振荡条件下,水轮机轴系系统的稳定性会受到一定的限制,因此,必须利用调速装置、调速器、减振器等,通过调节发电机转速等,来增大水轮机轴系系统的稳定性,以保证水轮发电机组稳定可靠地发电。
二、水轮发电机组轴系系统故障分析1.水轮发电机组轴系系统故障的最常见情况是摩擦力的不均衡,最常见的原因是轴系的损坏或表面的磨损。
2.水轮发电机组轴系系统因非正常工况造成的故障,其最常见的现象是轴承温度升高,轴承损坏或轴承磨损。
3.水轮发电机组轴系系统由于油脂变质失润等故障造成的故障,其最常见的现象是轴系磨损加剧,动态平衡系数变化,以及振动等现象。
4.水轮发电机组轴系系统也可能因轴系转子扭曲或磁体发生分离、短路等故障而发生故障,其最常见的现象是转子振动增大、转子电流偏差、发电机输出功率降低等。
三、水轮发电机组轴系系统处理措施1.检查轴系的表面有无磨损、异常现象,如有则必须及时更换轴系。
2.定期检查油脂,如果油脂变质则应及时更换。
3.定期检查轴系转子有无异常现象,如果有则应及时更复。
《工业控制计算机》2018年第31卷第3期院2017年院级科研项目:水轮发电机组过流部件结构改造及CFD 分析(KY2017-16)水轮发电机组的运行稳定性,是判断机组性能的重要指标之一[1]。
但是,机组是否具有良好的稳定性,只有当机组发生故障以及故障恢复时才能够准确判断。
然而,在实际运行中,一旦机组发生故障,若系统并不稳定,则表明原先的设计方案并不合理,此时的水轮发电机组系统已经无法再进行重新设计,后续的修正也将十分困难。
因此,在完成机组的设计时,提前预判发电机系统的运行稳定性,是非常必要的环节。
通过调研发现,水轮发电机组的发电系统最容易发生的故障为短路。
因此,当完成水轮发电机组的系统设计后,测试系统是否稳定。
可以通过建立系统数学模型,设定故障情形的方式,然后通过数值计算达到监测系统稳定性能的目的。
因此,本文以某大型水轮发电机组为案例,通过建立系统模型并调整故障发生和结束时间,判断不同条件下的机组稳定性,以验证水轮发电机系统设计是否合理。
1数学模型的构建以某电站大型混流式水轮发电机组的发电系统为研究对象,其系统结构包括发电机、变压器、断路器、三相电源等,部分参数如表1所示。
表1系统部分参数水轮发电机组电力系统数学模型的建立步骤为:①确定系统主要模块。
根据系统的主要结构,在Simulink 中添加对应模块,如发电机,则选择标准同步电机模块(Synchronous Ma⁃chine pu Standard );②确定各模块的顺序。
根据水轮发电机组的发电和供配电流程,确定了发电机-升压变压器-线路-降压变压器-三相电源的流程;③连接各模块,并设置示波器、信号采集器等装置,以达到显示结果的目的。
系统主要结构的数学模型,如图1所示。
2参数的设置及算法选择2.1变压器参数设置在图1所示的数学模型中,由于水轮发电机组已经完成设计,故发电机的参数为已知量。
所以,系统主要设置变压器参数。
以升压变压器T-1为例,说明参数计算方式,变压器的参数设置类型为有名值。
内部模块的主要参数有:变压器内阻、电抗、漏感等。
内阻的计算公式[2]为:R T =△P S U 2NS 2N(1)式中,△P S 为电力系统的短路损耗;U N 为额定电压;S N 为变压器容量。
电抗计算表达式[2]为:X T =U S %100×U 2NS N(2)式中,U S %为短路电压。
漏感计算表达式[2]为:L T =X T /2πf(3)式中,f 为电网频率。
2.2故障条件设置在数学模型中,故障模块节点前后设置了断路器,目的在于发现短路故障后,断路器能够断开,确保故障即时切除。
因此,为了验证仿真效果,在故障模块设置短路发生时间之后,可以对断路器采用设置多组时间的方式,以判断故障时间长短对系统稳定性的影响。
数值计算时,故障模块前后断路器的参数设置相同。
2.3算法的选择从文献[3]的研究结论可知,在数值计算中,可以选择的算Simulink 的水轮发电机组发电系统运行稳定性分析∗张慧珍(四川水利职业技术学院电力工程系,四川成都611231)Operation Stability Analysis of Simulink Hydro-generating Unit Power Generation System摘要:为了判断水轮发电机组发电系统的稳定性。
以某大型的混流式水轮发电机组为分析对象,采用Simulink 建立了系统的数学模型并完成了参数的设置。
数值计算结果显示,当短路时间持续较短的情况下,系统能够自动恢复至正常状态,即能够保持稳定性;而短路时间较长的时候,系统又属于非稳定系统。
关键词:Simulink ,水轮发电机组,发电系统,稳定性,短路Abstract 押In order to judge the stability of power generation system of hydroelectric generating units.The mathematical model of the system is established by using Simulink and the parameter setting is completed.The numerical results show that when the short circuit time is short熏the system can automatically return to the normal state熏that is to maintain stability熏and short circuit time is longer熏the system belongs to the unstable system.Keywords 押Simulink熏hydroelectric generating set熏power generation system熏stability熏shortcircuit图1数学模型161Simulink的水轮发电机组发电系统运行稳定性分析(上接第160页) 3实验结果本实验控制系统使用的无刷直流电机是小功率电机,其额定功率为60W,额定转速为3000r/min。
电机的转速n在捕获中断中进行计算,通过改变PWM波形的占空比来实现对电机的转速调节。
在实验过程中,通过反复调试PID的控制参数,使得对转速的控制效果达到最佳。
同时,通过DSP数字I/O扩展的按键来实现1档~4档由低到高的转速调节档位以及电机正反转调节,并在数码管上显示该转速所在档位值。
图8和图9分别是电机的转速波形和相应的霍尔位置波形。
从转速波形图中可以看出,电机的启动非常快,在初始启动阶段的转矩脉动比较大,之后转速逐渐趋于平稳,基本稳定在3000r/min。
两路互差120°相位角的霍尔位置信号,每隔60°产生一次跳变沿,驱动相应的功率管以实现对电机换相。
参考文献[1]张琛.直流无刷电动机原理及应用[M].2版.北京:机械工业出版社,2006[2]顾卫刚.手把手教你学DSP:基于TMS320F281x[M].北京:北京航空航天大学出版社,2011:266-269[3]任志斌.电动机的DSP控制技术与实践[M].北京:中国电力出版社,2012(6):101-107[4]夏长亮,方红伟.永磁无刷直流电机及其控制[J].电工技术学报,2012,27(3):25-34[5]Texas Instruments.DSP solutions for BLDC motor眼A/OL演.http押//.tw/net/pme4209/lesson1215.pdf熏1997 [6]王晓明.电动机的DSP控制穴TI公司DSP应用雪[M].北京:北京航空航天大学出版社,2009[收稿日期:2017.12.1]法有:ode23tb和ode15s。
其中,ode23tb算法是针对刚性微分方程的低阶算法,其特点在于对于刚性方程而言,计算精度较高,且计算周期短;而ode15s是一种步长较多的算法,也比较适用于刚性微分方程。
但是由于ode15s的计算步数较多,仿真结果容易因为累积误差而造成精度偏低的情况。
综上所述,本文拟采用ode23tb算法进行仿真。
3计算结果分析在故障模块中设置两相接地短路故障,故障从0.2s发生,并分别设置0.3s和0.6s结束。
仿真结果如图2和图3所示。
图20.3s故障结束时,机组转速变化规律图30.6s故障结束时,机组转速变化规律如图2可知,当故障在0.3s结束时,机组的转速变化规律虽然基本呈正弦波状,但其标幺值的变化幅度在0.995~1.005之间。
也就是说,转速距离额定值1偏差仅为±0.005,几乎可以忽略不计。
因此,在故障结束后,机组的转速趋于稳定。
按照水轮发电机组的稳定性原则[4-5]:当系统发生故障后,在故障结束时,系统的参数能够恢复至正常运行时的范围,即系统是稳定的。
因此可以认为,该系统在故障结束后能够恢复至额定转速,即该系统属于稳定系统的范畴。
如图3可知,若故障在0.6s结束,则系统的转速呈发散变化规律,随着时间的推移,并没有收敛的迹象。
因此,可以认为当系统的短路故障持续时间比较长时,系统很难再恢复到正常运行的指标。
所以,在该条件下,机组系统又属于不稳定系统。
综上所述,在故障持续时间很短的情况下(<0.2s),当故障结束后,系统能够自行恢复到正常状态,即该条件始于系统的稳定性条件。
而故障持续时间较长的情况下(>0.4s),即使故障消除,系统也无法恢复至正常水平,故该条件下,系统属于不稳定系统。
所以,在后续系统的改进中,可以设计合适的控制策略(如电压控制或无功功率控制等),当系统发生短路故障时,控制系统可以及时对断路器发送指令,使其在最短的时间内断开,确保系统始终处于稳定条件下。
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