【摘要】：水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分為壓力引水系統(tǒng)、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和調(diào)速器等,是典型水-機(jī)-電耦合的非線性系統(tǒng),其最主要的作用是實(shí)現(xiàn)水能向電能的轉(zhuǎn)化,其次,它還具備區(qū)別于其他間歇性能源(風(fēng)能、太陽能和潮汐能等)的特殊作用:調(diào)峰調(diào)頻。影響水電機(jī)組運(yùn)行特性的兩大主要因素是效率特性和穩(wěn)定性問題,其中,效率特性反映了水能利用率,并能間接反映系統(tǒng)的穩(wěn)定性;振動(dòng)問題是機(jī)組穩(wěn)定性的直接表現(xiàn),關(guān)系到機(jī)組工作壽命和水電站運(yùn)行安全。隨著越來越多大容量、大尺寸和高水頭的機(jī)組建成投運(yùn),水力發(fā)電系統(tǒng)的高效運(yùn)行以及暫態(tài)穩(wěn)定性問題日益突出。因此,非常有必要從能量流動(dòng)角度,探究水力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的隨機(jī)動(dòng)力學(xué)建模與效率特性分析;基于系統(tǒng)的水機(jī)電非線性耦合特性,建立水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和軸系耦合的暫態(tài)模型,探究機(jī)組在暫態(tài)過程中的振動(dòng)特性及其影響因素�？偨Y(jié)整個(gè)研究過程,主要內(nèi)容為:(1)流量隨機(jī)波動(dòng)下水力發(fā)電系統(tǒng)能量損失分布研究。從能量流動(dòng)角度出發(fā),考慮水錘效應(yīng)下水輪機(jī)流量的隨機(jī)波動(dòng)特性,建立水力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)隨機(jī)能量模型,利用切比雪夫多項(xiàng)式逼近方法將隨機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為易于分析的等價(jià)確定性系統(tǒng)。根據(jù)國內(nèi)某電站的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的合理性,基于隨機(jī)動(dòng)力學(xué)理論,數(shù)值仿真隨機(jī)強(qiáng)度從0.01增大到0.6時(shí),系統(tǒng)能量分布、流量、導(dǎo)葉開度和效率的變化規(guī)律,分析了流量隨機(jī)波動(dòng)下水力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)能量損失分布和效率特性,總結(jié)能量流動(dòng)的變化規(guī)律。(2)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)耦聯(lián)機(jī)組軸系暫態(tài)建模�；谔卣骶�法建立引水管道系統(tǒng)暫態(tài)模型,考慮軸系受力,得到水輪發(fā)電機(jī)組軸系模型;結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征與外部關(guān)聯(lián)機(jī)制,分析水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)與機(jī)組軸系之間的耦聯(lián)關(guān)系,通過壓力引水管道系統(tǒng)與軸系之間的耦合關(guān)系,實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)與機(jī)組軸系之間的非線性耦合,建立適用于暫態(tài)分析的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)耦合軸系整體模型;基于某水電站變負(fù)荷振動(dòng)試驗(yàn),對(duì)比驗(yàn)證了所建模型的合理性,并為機(jī)組振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)和測(cè)試系統(tǒng)研發(fā)提供理論指導(dǎo)。(3)甩負(fù)荷過渡過程下機(jī)組振動(dòng)特性及其影響因素研究。基于所建立的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)耦合軸系的暫態(tài)模型,利用理論分析和數(shù)值仿真的方法,分析了甩負(fù)荷過渡過程中機(jī)組軸系的振動(dòng)特性及其影響因素,探究了多振源耦合作用下對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律;著重分析了幾類典型的振源參數(shù)(軸承剛度、葉片排擠系數(shù)、質(zhì)量和質(zhì)量偏心等)對(duì)機(jī)組暫態(tài)振動(dòng)響應(yīng)的影響,并提出改善機(jī)組異常振動(dòng)的措施,為軸系設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供理論參考。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TV734

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本文編號(hào)：2800720