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第1章 绪论 1

1.1 汽轮发电机组扭振问题概述 1

1.1.1 扭转振动现象 1

1.1.2 机电系统扰动类型及轴系扭振基本形式 2

1.1.3 扭振研究的意义 4

1.2 汽轮发电机组扭振研究进展 5

1.2.1 扭振模型 6

1.2.2 扭振的仿真计算 7

1.2.3 扭振的测试与监测 7

1.2.4 预防和抑制机组轴系扭振的措施和对策 10

1.3 本书内容安排 16

参考文献 17

第2章 轴系扭振固有特性计算 19

2.1 连续质量扭振模型 19

2.1.1 连续质量系统的振动分析 19

2.1.2 轴系的连续质量扭振模型模化方法 20

2.1.3 基于连续质量模型的扭振固有特性分析方法 22

2.2 集中质量扭振模型 28

2.2.1 多自由度系统的振动分析 28

2.2.2 轴系的集中质量扭振模型模化方法 32

2.2.3 基于集中质量模型的扭振固有特性分析方法 33

2.3 轴系扭振固有特性分析实例 36

2.4 小结 37

参考文献 37

第3章 轴系扭振动态响应计算 38

3.1 多自由度扭振系统的振动响应 38

3.1.1 多自由度扭振系统的自由振动 38

3.1.2 多自由度扭振系统的强迫振动 43

3.2 汽轮发电机组轴系扭振动态响应计算方法 46

3.2.1 汽轮机蒸汽力矩计算 46

3.2.2 发电机电磁力矩计算 47

3.2.3 轴系扭振动态响应计算 49

3.3 小结 53

参考文献 53

第4章 轴系扭振安全性分析 55

4.1 轴系扭振危险截面应力分析 55

4.1.1 轴系扭振危险截面的确定 55

4.1.2 扭振危险截面应力计算 57

4.2 转子钢材料扭转疲劳特性计算 67

4.2.1 转子钢材料S-N曲线估算 67

4.2.2 疲劳影响因素 70

4.3 轴系扭振寿命损耗计算 73

4.3.1 扭振疲劳破坏的特性 74

4.3.2 局部应力应变法计算疲劳寿命 74

4.3.3 疲劳累积损伤理论 85

4.3.4 扭振疲劳寿命损耗分析模型 87

4.4 机网扰动下汽轮发电机组轴系扭振的评估 89

4.4.1 机网大扰动下轴系扭振的评估指标 89

4.4.2 大扰动对轴系扭振影晌的评估标准 91

4.4.3 长期低幅振荡的评估 93

4.5 小结 93

参考文献 94

第5章 电力系统次同步振荡 95

5.1 电力系统次同步振荡问题概述 95

5.1.1 次同步振荡定义及分类 95

5.1.2 次同步振荡产生机理 97

5.2 次同步振荡分析用数学模型 100

5.2.1 Park变换和Clarke变换 100

5.2.2 同步发电机数学模型 101

5.2.3 励磁系统数学模型 108

5.2.4 汽轮发电机组轴系数学模型 110

5.2.5 汽轮机及其调速系统数学模型 112

5.2.6 交流电力网络数学模型 113

5.2.7 故障／操作模型 117

5.2.8 机网接口模型 119

5.2.9 高压直流输电系统的数学模型 121

5.3 次同步振荡的主要分析方法 124

5.3.1 频率扫描法 125

5.3.2 机组作用系数法 126

5.3.3 时域仿真分析法 127

5.3.4 特征值分析法 130

5.3.5 复转矩系数法及测试信号法 130

5.4 Prony算法在次同步振荡分析中的应用 131

5.4.1 Prony算法描述 131

5.4.2 Prony算法分析次同步振荡的实用化 132

5.4.3 算例 133

5.5 小结 136

参考文献 136

第6章 轴系扭振监测、分析与保护 139

6.1 扭角监测方法 139

6.1.1 测速齿轮扭角测量 139

6.1.2 弯振干扰的消除 140

6.1.3 齿轮安装、加工误差的消除 142

6.2 轴系扭振实时应力分析方法 142

6.2.1 瞬态冲击类故障下轴系应力分析方法 142

6.2.2 次同步振荡故障下轴系应力分析方法 145

6.3 轴系扭振发展趋势分析 152

6.4 轴系扭振监测与保护策略 154

6.4.1 电磁力矩瞬态冲击类扭振的监测与保护方法 155

6.4.2 共振类扭振的监测与保护方法 156

6.4.3 轴系扭振报警与保护逻辑 157

6.4.4 扭振监测、分析与保护装置 162

6.5 小结 165

参考文献 166

第7章 实例分析 167

7.1 机组概况 167

7.2 轴系扭振固有特性分析 167

7.3 转子钢材料S-N曲线计算 170

7.4 轴系扭振危险截面的确定 171

7.5 应力集中系数计算 173

7.6 扭振仿真与安全性评价 174

附录 180