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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