Рассмотрены проблемы применения мощных синхронных машин в электроэнергетических системах, связанные с неблагоприятными воздействиями на валопроводы турбоагрегатов. Представлена методика моделирования переходных процессов, вызванных крутильными колебаниями валопроводов, в том числе с учетом насыщения сердечников и работы систем возбуждения. Показаны результаты расчетов статической устойчивости и переходных процессов при различных возмущениях (короткие замыкания и коммутации, субсинхронный резонанс и т. п.) как в крупных энергообъединениях, так и в автономных электроэнергетических системах с газотурбинными установками. Представлены возможности демпфирования крутильных колебаний валопроводов на основе принципов робастного управления различными силовыми устройствами продольной и поперечной компенсации реактивной мощности. Выполнены расчеты механических напряжений в элементах конструкций турбогенераторов на основе метода конечных элементов. Монография может представлять интерес для инженеров и научных работников, специализирующихся в области разработки и эксплуатации турбогенераторов, сотрудников наладочных организаций, студентов энергетических специальностей вузов и техникумов.

• ОГЛАВЛЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ
• БЛАГОДАРНОСТИ
• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ МОЩНЫХ СИНХРОННЫХ МАШИН В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ
• 1.1. РАЗВИТИЕ СИНХРОННЫХ МАШИН
• 1.1.1. Развитие турбогенераторостроения
• 1.1.2. Развитие гидрогенераторостроения
• 1.2. ВИДЫ НАИБОЛЕЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН БОЛЬШОЙ И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ
• 1.2.1. Воздушное охлаждение турбогенераторов
• 1.2.2. Турбогенераторы с водородным охлаждением
• 1.2.3. Турбогенераторы с водяным охлаждением типа ТЗВ
• 1.3. ОБЗОР МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ЭЭС
• 1.4. НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВАЛОПРОВОДОВ ТУРБОАГРЕГАТОВ
• 1.5 ВИДЫ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ВАЛОПРОВОД ТУРБОАГРЕГАТА
• 1.5.1. Внезапные короткие замыкания
• 1.5.2. Коммутации в сети
• 1.5.3. Крутильные колебания валопровода турбоагрегата, обусловленные действием системы возбуждения
• 1.5.4. Крутильные колебания валопроводов турбоагрегатов, работающих вблизи преобразовательных подстанций
• 1.5.5. Субсинхронный резонанс
• 1.6. ПРИМЕРЫ АВАРИЙ И ОТКАЗОВ ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ ВСЛЕДСТВИЕ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВАЛОПРОВОДА
• ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ, СВЯЗАННЫХ С КРУТИЛЬНЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ ВАЛОПРОВОДА
• 2.1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВАЛОПРОВОДА ТУРБОАГРЕГАТА
• 2.2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ВНЕШНЕЙ СЕТИ
• ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ФОРМ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВАЛОПРОВОДА
• 3.1. ФОРМЫ ЧАСТОТ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВАЛОПРОВОДОВ ТУРБОАГРЕГАТОВ
• 3.2. АНАЛИЗ СОБСТВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ И СОБСТВЕННЫХ ВЕКТОРОВ
• 3.3. АНАЛИЗ ФОРМ КОЛЕБАНИЙ (МОДАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ)
• 3.4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТУРБОАГРЕГАТОВ
• 3.4.1. Турбоагрегат ТВВ-200
• 3.4.2. Турбоагрегаты ТВВ-500 и ТВВ-1000
• ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН
• 4.1. ОБЗОР РАЗВИТИЯ СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ
• 4.2. АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ
• 4.3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЗАВИСИМОЙ ТИРИСТОРНОЙ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ
• 4.4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ БЕСЩЕТОЧНОЙ ДИОДНОЙ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ
• 4.5. ДИОДНЫЕ БЕСЩЕТОЧНЫЕ СИСТЕМЫ ЗАРУБЕЖНЫХ ФИРМ
• ГЛАВА 5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ СИНХРОННЫХ МАШИН С УЧЕТОМ НАСЫЩЕНИЯ СЕРДЕЧНИКОВ
• 5.1. ОБЗОР МЕТОДОВ УЧЕТА НАСЫЩЕНИЯ
• 5.2. МЕТОДИКА УЧЕТА НАСЫЩЕНИЯ СТАЛИ НА ПУТЯХ ОСНОВНОГО МАГНИТНОГО ПОТОКА ЯВНОПОЛЮСНЫХ СИНХРОННЫХ МАШИН
• 5.3. МЕТОДИКА УЧЕТА НАСЫЩЕНИЯ СТАЛИ НА ПУТЯХ ОСНОВНОГО МАГНИТНОГО ПОТОКА НЕЯВНОПОЛЮСНЫХ СИНХРОННЫХ МАШИН
• 5.4. УЧЕТ НАСЫЩЕНИЯ НА ПУТЯХ ПОТОКОВ РАССЕЯНИЯ КОНТУРОВ
• 5.5. ВЛИЯНИЕ НАСЫЩЕНИЯ СЕРДЕЧНИКОВ МОЩНЫХ ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ НА СКРУЧИВАЮЩИЕ МОМЕНТЫ ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ
• ГЛАВА 6. РАСЧЕТЫ И АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ И КОММУТАЦИЯХ В СЕТИ
• 6.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
• 6.2. СКРУЧИВАЮЩИЕ МОМЕНТЫ ПРИ НОРМАТИВНЫХ ВОЗМУЩЕНИЯХ
• 6.3. СКРУЧИВАЮЩИЕ МОМЕНТЫ ВАЛОПРОВОДА МОЩНОГО ТУРБОАГРЕГАТА ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ НЕУДАЛЕННЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ
• 6.4. СКРУЧИВАЮЩИЕ МОМЕНТЫ ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ И КОММУТАЦИЯХ В ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ СЕТИ
• 6.5. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ТОРМОЖЕНИИ РОТОРА ГЕНЕРАТОРА
• 6.6. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ РЕГУЛИРОВАНИИ ТУРБИНЫ
• 6.7. ИССЛЕДОВАНИЕ СКРУЧИВАЮЩИХ МОМЕНТОВ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ НА ВАЛОПРОВОД ТУРБОАГРЕГАТА ПРИ НЕУСПЕШНОМ АПВ ЛИНИИ
• ГЛАВА 7. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ОПАСНЫХ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБА НИЙ ,СВЯЗАННЫХ С СУБСИНХРОННЫМ РЕЗОНАНСОМ
• Без имени
• 7.2. ДЕМПФЕРНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С УПК
• 7.3. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА D-РАЗБИЕНИЯ
• 7.4. ОПТИМИЗАЦИЯ НАСТРОЕК АРВ-СД ГЕНЕРАТОРА
• 7.5. ОПТИМИЗАЦИЯ НАСТРОЕК СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ
• 7.6. ОПТИМИЗАЦИЯ НАСТРОЕК СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УШР
• 7.7. ОПТИМИЗАЦИЯ НАСТРОЕК СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УПК
• 7.8. СОВМЕСТНАЯ КООРДИНАЦИЯ НАСТРОЕК СИСТЕМУПРАВЛЕНИЯ УШР И УПК
• 7.9. ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТОВ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ ПОДАВЛЕНИЯ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ В АЛОПРОВОДА
• 7.10. ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ КОМПЕНСАЦИИ НА ВЕЛИЧИНЫ СКРУЧИВАЮЩИХ МОМЕНТОВ ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ НА ЗАЖИМАХ ГЕНЕРАТОРА
• ГЛАВА 8. ДЕМПФИРОВАНИЕ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ НА ОСНОВЕ РОБАСТНОГО УПРАВЛЕНИЯ
• 8.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
• 8.2. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ
• 8.3. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ РОБАСТНОГО СТАБИЛИЗАТОРА АРВ, УШР И УПК ДЛЯ ДЕМПФИРОВАНИЯ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВАЛОПРОВОДА
• 8.4 РАСЧЕТ ФИЛЬТРА КАЛМАНА
• 8.5. РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНОГО РЕГУЛЯТОРА
• 8.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРА РОБАСТНОСТИ СТАБИЛИЗАТОРА
• 8.8. МЕТОДИКА УМЕНЬШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ПОРЯДКА РЕГУЛЯТОРА
• ГЛАВА 9. СНИЖЕНИЕ СКРУЧИВАЮЩИХ МОМЕНТОВ В СИСТЕМЕ ГАЗОТУРБИННОГО ПРИВОДА ГЕНЕРАТОРОВ АВТОНОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
• 9.1. ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ПОЯВЛЕНИЯ ОПАСНЫХ ВЕЛИЧИН СКРУЧИВАЮЩИХ МОМЕНТОВ В СИСТЕМЕ ГАЗОТУРБИННОГО ПРИВОДА
• 9.2. ПОДАВЛЕНИЕ СЛАБОДЕМПФИРОВАННЫХ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ В АВТОНОМНЫХ ЭНЕРГОСИСТЕМАХ
• 9.2.1. Появление повышенных вибраций в системе газотурбинного привода генераторов автономной электростанции
• 9.2.2. Математическое моделирование переходных процессов, связанных с крутильными колебаниями в автономной электроэнергетической системе
• 9.2.3. Применение управляемого источника реактивной мощности для подавления крутильных колебаний
• 9.2.4. Демпфирование составляющих крутильных колебаний за счет установки активного фильтра на шины станции
• 9.2.5. Изменение показателей демпфирования составляющих крутильных колебаний при присоединении к объединенной энергосистеме
• ГЛАВА 10. РАСЧЕТЫ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИИ ТУРБОГЕНЕРАТОРА НА ОСНОВЕ МЕТОДАКОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
• 10.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
• 10.2. ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ В ПРОЦЕДУРЕ МЕТОДА
• 10.2.1. Дискретизация области
• 10.2.2. Выбор основных неизвестных
• 10.2.3. Построение интерполирующего полинома и условия сходимости МКЭ
• 10.2.4. Получение основной системы разрешающих уравнений
• 10.3. СОВМЕСТНОЕ РЕШЕНИЕ СИСТЕМЫ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ «ВЫХОДНЫХ» ПАРАМЕТРОВ КРАЕВОЙ ЗАДАЧИ
• 10.3.1. Интерполирующие полиномы
• 10.3.2. Прямоугольный параллелепипед
• 10.3.3. Тетраэдр
• 10.3.4. Метод конечных элементов в задачах теории упругости. Основные разновидности МКЭ
• 10.4. МАТРИЦА ЖЕСТКОСТИ И ВЕКТОР УЗЛОВЫХ ВНЕШНИХ НАГРУЗОК
• 10.4.1. Матрица жесткости
• 10.4.2. Вектор узловых внешних нагрузок
• 10.5. ОБЪЕМНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
• 10.6. ОБЩАЯ ТЕОРИЯ МКЭ, РЕАЛИЗОВАННАЯ В ПРОГРАММЕ ANSYS
• 10.7. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ ВАЛОПРОВОДА ГЕНЕРАТОР-ВОЗБУДИТЕЛЬ
• 10.7.1. Вводные замечания
• 10.7.2. Описание модели участка вала генератор-возбудитель
• 10.7.3. Допускаемые напряжения для болтов и валов
• 10.7.4. Расчет болтового соединения с иcпользованием методов сопротивления материалов
• 10.7.5. Расчет вала и фланца на скручивающий момент по МКЭ с иcпользованием программы ANSYS
• 10.7.6. Выводы по расчетной модели участка вала генератор-возбудитель
• 10.8. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ НА УЧАСТКЕ ВАЛА МЕЖДУ ГЕНЕРАТОРОМ И ТУРБИНОЙ
• 10.8.1. Общее описание
• 10.8.2 Допускаемые напряжения для болтов и вала
• 10.8.3 Расчет болтового соединения с иcпользованием методов сопротивления материалов
• 10.8.4. Расчет шпонок
• 10.8.5. Расчет нагрузок на вал и полумуфту
• 10.8.6. Расчет вала по МКЭ с иcпользованием программы ANSYS
• 10.8.7. Расчет полумуфты по МКЭ с иcпользованием программы ANSYS
• 10.8.8. Выводы по результатам расчетов
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ