汽轮机故障分析和反事故措施.pptVIP

次同步振荡 SSO 次同步振荡 SSO 即subsynchronous oscillation 指由于汽轮发电机组与HVDC、SVS（静补）和PSS等有源快速控制装置的耦合作用而产生的机电振荡行为，因为系统对该振荡所呈现的弱阻尼、无阻尼、甚至负阻尼特性，使这种振荡的振幅呈逐渐增大的趋势。由于系统中不存在电气谐振回路且振荡频率低于电网频率，称为次同步振荡。 * SSO和SSR的区别 当电气谐振频率与轴系固有扭振频率接近以基波频率为模的互补关系时，才可能出现SSR现象。SSO则不受频率互补关系的约束。 出现SSR时，有相当大的次同步电流，而SSO时没有很大次同步电流。 出现SSR时，由于电气回路中存在互补的次同步谐振频率，因此次同步电流远大于超同步电流，而SSO时，线路电流中次同步分量与超同步分量相差不大。 案例：伊敏3#,4#两台600MW机SSO造成破坏 08年3-5月在投切固定串补,可控串补试验中发生次同步振荡,电频21.33与机械2阶频率28.67互补,TSR测得机头模态有效值0.3rad/s机尾0.5rad/s,历时778小时。扭振使发电机联轴器及轴伸产生10多条裂纹。现4#转子巳修复,3#转子因轴伸有很深裂纹而不得不报废。 这是国内首次由SSR引起的发电机事故,引起了有关方面的重视。业主委托钢铁总院进行失效和材质分析,清华大学进行网机关系的分析,HEC在此基础上又作了些补充。 振型图（某一固有频率下的相对振幅） 当发生机电扰动使得轴系转矩平衡关系被破坏时，柔性轴系将产生叠加于平均转速整体旋转趋势上的相对扭转振动；尤其是当某些条件下受到频率与轴系扭振固有频率接近或“合拍”的交变转矩作用时，轴系将出现强烈的扭转共振现象。 ● 多模态振荡特性 ● 弱阻尼特性 3#机头、机尾模态录波图 裂纹源自联轴器的销子顶端 发电机联轴器和轴伸上裂纹 同上 钢铁总院分析结论 1.联轴器、圆键材料化学成分、力学性能符合设计规定要求 2.主轴和联轴器材料各区域硬度分布和组织分布均匀,为基本正常的回火索氏体组织 3.联轴器和主轴裂纹均为多源疲劳裂纹 4.联轴器裂纹先于主轴中裂纹形成于键槽顶端与主轴接触的表面。联轴器裂纹呈X形,受到双向扭转疲劳应力的作用,其形成和扩展是结构发生扭振的结果 5.主轴裂纹形成于键槽圆柱面与球形顶面交界线上是主轴扭转应力最大和因此产生应力集中最严重的区域 清华大学研究报告的内容  哈尔滨电机厂(HEC)在钢铁总院、清华大学分析报告基础上对联轴器和轴进行了应力分析,热套公盈为实测值。 主要计算了下列几种工况： 1.静态工况 2.额定工况 3.两相短路工况 4.次同步振荡(假设振幅P=325MW)工况 结果证明原设计能承受前3种工况而不能承受第4种工况。 HEC的计算分析汇总 轴疲劳寿命曲线 联轴器疲劳寿命曲线 印度KSK3#机停机后检查情况和事故初析哈尔滨大电机研究所 沈梁伟2013.8 诚信致远 创造客户价值! B低压转子损坏情况 转子出现裂纹部位 从图2阻抗－转速曲线看出：在转速上升过程中，当转速上升至2100r/min以后阻抗有一个向上的“阶跃突变”（即匝间短路消失）阻抗变化3.6%（2100r/min和2400r/min阻抗比较）。在转速下降过程中，当转速下降到300r/min后阻抗又有一个现下的“阶跃突变”，表明匝间短路又出现。阻抗变化7.0%（300r/min和600r/min阻抗比较）。 转子匝间短路检测 以上两种情况是典型的动态不稳定匝间短路，从短路点的阻抗变化看，在出现匝间短路时，阻抗变化在2.6%～7.0%之间。因此我们的经验是：不管阻抗变化多少，只要阻抗有突变就怀疑有匝间短路的可能。用连续测量阻抗－转速曲线，可以非常直观的看到匝间短路点出现在哪个转速下。因此它是判断转子动态匝间短路最有效、最灵敏的方法之一。探测线圈法测量转子动态匝间波形 2极转子： 取一个磁极上的一个线圈电压与另一磁极上相对应的同号线圈电压之差值与两者较大值之比。（JB／T 8446推荐方法） 4极转子：最低平均值与其他三个值的平均值比较。（Alstom推荐方法） 例3：两极转子波形分析（JB／T 8446方法） 转子匝间短路检测 例4：4极转子波形分析（ Alstom推荐方法） 转子匝间短路检测 线 圈 号 A极 B极 C极 D极 最小值 /其他 3个 平均值 每 槽 匝 数 等效 匝数 g d m g d m g d m g d m 1 9.54 9.85 9.7 9.5 9.86 9.68 9.6 9.85 9.73 9.5 9.85 9.68 0.997 6 5.98 2 5.85 6