一种解决发电机扭振计算问题的控制方法与流程

本发明涉及解决发电机扭振计算问题的控制方法，具体为一种解决发电机扭振计算问题的控制方法。

背景技术：

1、船舶建造涉及到规范、规格书、设备标准、制造工艺以及计算书等等一系列要求。无论哪一个环节出现问题，都将涉及到极大的返工或设备增补，造成经济和人工以及工期的影响。扭振计算就是其中一项极其重要的工作，扭振是关于传动系统激励频率对固有频率影响程度的计算，反映了系统是否存在谐振或共振的危险程度。

2、扭振计算不合格，轻者使作用在轴上的扭应力发生变化，增加轴的疲劳损伤，降低使用寿命，严重扭振会导致机组损坏或断裂，影响机组安全可靠运行。62000吨多用途重吊船发电机组在进行扭振计算时，发现单缸失火的时候，扭振计算不合格，如果需要满足扭振计算等级要求的话，这将导致整个柴油机组及轴的更换，增加极大的成本。

3、针对于发电机组扭振计算的结果，在原有发电机组不更换的情况下，即便单缸失火，扭振计算也要合格。基于此诉求，厂家回复如果发电机的负荷降低了，那计算结果可能就满足要求了。根据厂家的建议，围绕单缸失火，通过降低发电机的负荷来实现扭振计算的合格。

4、对于一直处于高温高压恶劣环境的汽轮机转子，其承受着离心力、气流力、交变热应力等多种载荷的共同作用。转子上的圆角、轴肩以及凹槽等形状突变部位将产生较大的热应力集中，这些部位的热应力有可能会超过材料对应温度下的屈服极限，产生较大的塑性变形，经过一定周次的交变热应力循环作用，在某些应力集中区域就会产生疲劳初始裂纹，而转子上的裂纹不易修复，在此后的循环载荷下，裂纹将进一步扩展直到转子发生断裂，从而造成巨大的经济损失。

5、随着远距离大容量输电的需求上升，特别是大型煤电基地由于远离负荷中心，大多采用远距离厂对网输电模式，为了提高输送容量和系统稳定性，越来越多地采用固定串联电容补偿(fsc)、高压直流输电(hvdc)和一些基于电力电子技术的高速控制装置。然而，这些装置在一定条件下可能引发次同步谐振(ssr)或振荡(sso)问题。轻微的ssr/sso会降低汽轮发电机轴系寿命，严重的ssr/sso可导致汽轮发电机轴系断裂，威胁机组和电力系统的安全稳定运行。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种解决发电机扭振计算问题的控制方法，具备转子优化效率高，钮振计算控制过程简单效率快等优点，解决了转子发生断裂，从而造成巨大的经济损失和威胁机组和电力系统的安全稳定运行的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种解决发电机扭振计算问题的控制方法，包括以下步骤：

5、1)优化转子结构过程；

6、2)转子结构复合设计变量过程；

7、3)转子制作过程；

8、4)使用阻尼器的计算过程；

9、5)发电机组总阻尼的计算过程；

10、6)扭振计算问题控制流程。

11、优选的，所述优化转子结构过程首先确定转子结构优化的设计变量，确定设计变量的取值范围，选定其需要优化的结构，需要n个参数来确定其具体的几何形状，同时，为了避免结构内部发生相互干涉，防止建立几何面等操作发生错误，需要确定设计变量的范围与约束条件，凹槽结构由n＝5个参数来确定其几何形状：h1、h2为高度参数，控制着凹槽的深度，r1、r2、r3为半径参数，决定凹槽底部圆弧过渡的大小，结构的曲率半径变化显著影响其应力水平，转子凹槽具有一定深度，因此调节级右端面的h2不能低于左端面相应段的高度，同时，为了避免结构内部发生相互干涉，防止建立几何面等操作发生错误，各几何点的相对位置需要维持不变，确定的变量范围。

12、优选的，所述转子结构复合设计变量过程采用二水平全因子的中心复合设计安排数据，对n组设计变量所确定的结构实现建模、载荷和边界条件的加载、求解计算和后处理等分析过程，提取后处理结果中的最大等效应力值即为目标函数，记为σ＝(σ1，σ2，...，σn)t，n＝43，采用最小二乘法拟合设计变量与目标函数的二阶多项式回归模型。

13、优选的，所述转子制作过程首先选用镀锡铜丝作为股线编织成连接体，连接体的厚度为20mm，将连接体的一端进行压紧，压紧后，先制造成ω型，确定好长度后在进行另一端的压紧，两端压紧部在初期制造时，需超过设计长度20mm，以便防止打孔时，镀锡铜丝出现空鼓情况，在镀锡铜丝编织压紧完成后，在连接体两端压紧部上分别加工安装孔，并对连接体两端编织的镀锡铜丝进行打磨处理，打磨完成后为防止打孔后，连接体两端编织的镀锡铜丝在离心力的作用下甩出，对连接体两端压紧部及打孔处进行热侵锌处理，使断股的镀锡铜丝编织在压紧部形成统一整体，安装前，为避免出现连接体断丝、断股，使用护套对连接体露出部分进行包裹。

14、优选的，所述使用阻尼器的计算过程实时阻尼的计算采用比较短的幅值数据窗以及逐次移动幅值数据窗的方法来选择数据来源，对于选择好的幅值数据源采用最小二乘曲线拟合技术来实现瞬时阻尼的计算，这样实时阻尼的数据采样率可以做到和幅值数据源相同，曲线拟合的原理如下：信号近似函数为则是x(t)信号的幅值，等式左右两边各取1n，并化简得到从而可以由实验数据进行线性最小二乘法拟合得到模态阻尼值。

15、优选的，所述发电机组总阻尼的计算过程发电机组总阻尼的计算原则是一次扰动记录过程计算一次总阻尼，包含两个过程：一是辨识机组扰动的过程，从其中选取合理的宽数据窗数据来源；二是根据选取的数据源进行曲线拟合，拟合方法还是采用上述的最小二乘法进行拟合，辨识机组的扰动过程需要根据实时阻尼数据和幅值数据趋势来进考虑，假设实时阻尼的数据依次为d(1)、d(2)...d(k-1)、d(k)...d(n)，实时阻尼计算的数据窗的宽度为w，设扰动判断阈值为dqd，则发生一次扰动的判断条件为，d(k)-d(k-w)≥dqd。

16、优选的，所述扭振计算问题控制流程首先在每缸安装一个温度传感器，用于监测每缸的温度，计算每个缸温度的平均值，再与每缸温度进行比对，得出偏差值，当偏差值大于50℃时，输出报警至ams，当偏差值大于80℃时，发送降负荷命令至ams，监测报警接收偏差大于50℃，实现报警，当接收到偏差大于80℃时，输出数字量信号至主配电板侧，配电板侧接收到偏差大于80℃的降负荷命令时，执行失火故障机的降负荷，并停机。

17、本发明要解决的另一技术问题是提供一种解决发电机扭振计算问题的控制方法，包括以下步骤：

18、1)优化转子结构过程；

19、2)转子结构复合设计变量过程；

20、3)转子制作过程；

21、4)使用阻尼器的计算过程；

22、5)发电机组总阻尼的计算过程；

23、6)扭振计算问题控制流程；

24、(三)有益效果

25、与现有技术相比，本发明提供了一种解决发电机扭振计算问题的控制方法，具备以下有益效果：

26、1、该解决发电机扭振计算问题的控制方法，通过扭振计算问题控制流程首先在每缸安装一个温度传感器，用于监测每缸的温度，计算每个缸温度的平均值，再与每缸温度进行比对，得出偏差值，当偏差值大于50℃时，输出报警至ams，当偏差值大于80℃时，发送降负荷命令至ams，监测报警接收偏差大于50℃，实现报警，当接收到偏差大于80℃时，输出数字量信号至主配电板侧，配电板侧接收到偏差大于80℃的降负荷命令时，执行失火故障机的降负荷，并停机，解决了扭振计算不合格会导致机组损坏或断裂的问题。

27、2、该解决发电机扭振计算问题的控制方法，通过转子制作过程首先选用镀锡铜丝作为股线编织成连接体，连接体的厚度为20mm，将连接体的一端进行压紧，压紧后，先制造成ω型，确定好长度后在进行另一端的压紧，两端压紧部在初期制造时，需超过设计长度20mm，以便防止打孔时，镀锡铜丝出现空鼓情况，在镀锡铜丝编织压紧完成后，在连接体两端压紧部上分别加工安装孔，并对连接体两端编织的镀锡铜丝进行打磨处理，打磨完成后为防止打孔后，连接体两端编织的镀锡铜丝在离心力的作用下甩出，对连接体两端压紧部及打孔处进行热侵锌处理，使断股的镀锡铜丝编织在压紧部形成统一整体，安装前，为避免出现连接体断丝、断股，使用护套对连接体露出部分进行包裹，采用一个新的转子结构可尽可能的避免转子发生断裂，从而造成巨大的经济损失的问题。