参数校核（共4篇）
参数校核 篇1
随着大倾角、高阻力、大中心距等多种架型的发展, 立柱千斤顶也随之向大缸径、大伸缩比发展, 复杂的地质条件对立柱稳定性的要求也越来越高[1]。立柱千斤顶结构相对比较稳定, 除液压行程外, 其余部件结构可以不变动, 因此可以应用现代化软件和手段, 对千斤顶、立柱进行合理分组, 建立立柱、千斤顶三维参数化模型, 对千斤顶、立柱的安全系数、强度、稳定性等进行计算校核, 并开发简单易用的千斤顶、立柱的分析校核软件, 为优化立柱、千斤顶结构参数提供理论依据, 以提高设计效率和缩短加工制造过程, 进而为企业创造更大效益。
1液压支架立柱参数化设计的概念
三维造型应用软件的使用已经比较普遍, 如Pro/Engineer、Solid/Edge、UG、Solid Works、CAXA、AutoCAD等, 在我国机械企业中都已采用。无论采用哪种三维CAD软件, 都可以较好地完成液压支架零部件的三维造型。利用三维软件建模, 很容易实现参数化、标准化、系列化设计, 是液压支架最理想的建模方式。利用三维实体间的布尔运算 (交、并、补) , 将多个简单零件组合成一体, 生成新的实体等, 生成的实体模型均采用参数化特征造型。
参数化设计是近几年才发展起来的先进造型技术, 从产品设计到制造的整个过程, 产品的几何形状和尺寸不可避免地要反复修改、协调和优化。参数化设计就是利用数值驱动零件和部件的特征尺寸, 在进行系列产品的设计时, 只需添加多组数据;重新设计时, 只需修改部分数据即可。
2参数化建模
本文选取ZY12000/28/63液压支架用直径400 mm的大立柱为对象, 采用Solid/Edge软件进行参数化建模, 利用欧洲标准, 采用有限元分析软件进行强度校核。
建立了立柱各零部件 (中缸、外缸、活柱、导向套等) 的3D模型, 就可以对立柱进行装配。装配好的立柱如图1所示。
完成了立柱的3D建模和装配, 即实现了立柱的参数化设计。在应用中, 如果要修改立柱的某一尺寸, 装配件中此零件的尺寸也会相应改变, 由此生成的工程图的尺寸也会相应产生变化。因此, 通过参数化设计, 可以保证设计的快速性和准确性。
3强度校核
按照欧洲标准, 立柱的强度校核主要是对2种工况下的安全系数进行校核:①立柱承受1.5倍额定载荷时;②活柱顶端承受1.1倍、偏心33 mm的额定载荷时。
立柱的强度校核有很多方式, 可以通过经验公式自行计算, 也可以利用三维设计软件中自带的相关模块进行核算, 如Solid Works和Pro/E等软件都具有相关的功能, 或者基于三维软件进行二次开发, 自行设计立柱强度校核软件, 如基于NX Nastran、UG的二次开发软件, 可将软件设计为界面形式, 由用户直接输入参数, 得出立柱各个部分的挠度, 进而得出立柱的稳定性和安全系数, 免去了繁琐的公式计算, 整个过程简单、明了。
3.1有限元分析法概述
在众多立柱的强度校核方式中, 较为成熟和被广泛采用的是有限元分析校核方式。有限元法是最重要的工程分析技术之一。有限元法在各个工程领域中不断得到深入应用, 现已遍及宇航工业、核工业、机电、化工、建筑、海洋等工业, 是机械产品动、静、热特性分析的重要手段。
3.2中缸的有限元分析
根据以往的经验, 中缸是整个双伸缩立柱当中受力最为复杂的部件, 在这里选取中缸为分析对象。启动UG软件, 导入先前建立的立柱中缸3D模型, 选择高级仿真, 进入有限元分析界面, 对模型进行网格划分, 如图2所示。
按照1.5倍额定载荷施加力, 计算出中缸内部的液体压力, 根据设计计算该数值为36.3 MPa, 对中缸进行底部和缸口部位固定, 内部施加载荷 (液体压力) 。经过计算, 得中缸的位移与应力情况如图3、图4、图5所示。
由分析得出, 中缸内壁最大的应力值为546.7 MPa, 由于中缸的许用应力为700 MPa, 因此, 中缸的安全系数为700/546.7=1.28。以上分析了立柱中缸的最大应力, 利用对立柱的强度校核, 可以验证设计所选的参数。对于立柱来说, 中缸的情况最恶劣, 因此, 在设计中要提高中缸的强度, 从而提高整个双伸缩立柱的稳定性。
4结论
主要对液压支架立柱部件进行了参数化三维造型设计, 针对ZY12000/28/63液压支架用Ø400 mm的大立柱, 依据欧洲标准, 采用有限元分析方式进行了分析, 得出以下结论:
(1) 参数化设计不仅能够更加直观、迅速地进行立柱设计, 而且为以后的修改工作带来很大的方便。只需更改需要改动的尺寸, 总装配图和二维工程图均会相应改变。
(2) 立柱强度校核。通过有限元分析的方法对立柱进行强度校核, 结论表明, 中缸的受力情况最恶劣, 符合其他校核方式的结果。通过立柱的强度校核, 可以对设计的参数进行验证, 从而指导设计。
参考文献
[1]赵宏珠.液压支架工作阻力[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2002.
参数校核 篇2
关键词：深水,钻井船,钻机,校核,海洋
1 概述
深水钻井作业时, 通常采用浮式钻井平台。受海洋环境因素的影响, 深水钻井平台与浅水钻井平台的钻机配置有很大的区别。同时, 考虑到深水油气田开发的高风险和高投资, 更加需要在前期设计阶段, 对钻机性能进行更加细致和全面地分析和校核。本文结合中海油在中国南海的多年作业经验和现有深水钻井标准规范, 对深水钻井平台钻机选型方法进行深入研究, 总结出一套切实可行的分析评估方法。
2 钻井装置主要参数校核方法
2.1 钻机资源调研
浮式钻井平台主要包括钻井船和半潜式钻井平台, 在考虑选择浮式钻井平台时, 主要影响因素主要包括:钻井方式、完井方式、海洋环境条件、钻井平台的技术性能、经济效益, 等。
通过对现有浮式钻井平台资源的调研, 可以了解可动用的钻机资源, 为后续进行钻机技术参数校核和经济比选积累技术资料。目前, 主流的钻机资源数据库主要包括:Rigzone、ODS-Petrodata、infield Rigs, 等。以Rigzone为例, 该数据库可以支持从钻机名称、所属公司、钻机类型、额定水深、当前所在地区、作业状态、作业者等条件进行检索, 得到符合条件的钻机。
2.2 作业水深
深水钻井作业选用浮式钻井平台时, 需要确保与工作水深相适应, 性能可靠。定位方式可以是锚泊定位, 也可以是动力定位。
2.3 最大钩载
校核最大钩载需要根据钻井专业的设计数据, 分析各井段钻进过程中的钩载最大值, 同时, 在深水钻井作业中, 还需要考虑下防喷器作业的钩载要求。钻井作业中, 钻机最大钩载的计算公式如下:
Qmax≥K×Kadd×max (F管柱)
式中, K为钩载储备系数, 取1.2, Kadd为动载荷系数, 取1.15, F管柱为提升管柱载荷。
2.4 钻井液池
在深水钻井作业中, 表层钻进采用的是喷射钻进方式, 即喷射下入Φ914.4mm导管, 使用继续钻进的钻具组合继续进行下一井段 (Φ660.4mm井眼) 的钻进, 在此过程中没有隔水管。而后续井段的钻井作业, 如:Φ444.5mm井眼, 等, 需要先行下入隔水管, 才能进行相应的钻井作业。因此, 在计算钻井液用量时, 计算方法也有相应的区别。同时, 深水钻机的泥浆池配置通常包括日用泥浆池和备用泥浆池, 在进行校核计算时, 也需要分别进行相应工作。
2.4.1 无隔水管段钻井液用量
根据中海油在中国南海的深水钻井作业经验, 无隔水管段钻井液主要包括井底清扫液、钻井清扫液、顶替液、压井泥浆, 其各自的用量需要根据钻井工艺的具体要求分别进行测算。具体情况如下:
·井底清扫液:在钻至Φ914.4mm井眼井深时, 注入31.8m3, 进行清洗井底;
·钻井清扫液:在Φ660.4mm井眼每钻1柱注入15.9m3;
·顶替液:用于Φ660.4mm井眼, 其用量主要考虑Φ660.4mm井眼最大体积 (附加50%) , 同时, 附加地面管汇的钻井液用量;
·压井泥浆:用于Φ660.4mm井眼, 按照200m3进行准备。
2.4.2 隔水管段钻井液用量
隔水管段钻井液用量, 需要根据平台设计水深和最大钻井深度, 确定极限状况下的井身结构, 然后计算各井段需要的钻井液, 并根据设计经验选取相应的放大系数, 得到隔水管段钻井液的工程用量。
其中, 日用泥浆池容积配置计算公式如下:
式中, Va-日用泥浆池体积, m3;Vrh max-隔水管和井眼最大体积, m3;Ca-系数, 取1-1.5。
备用泥浆池容积配置计算公式:
式中, Vr-备用泥浆池体积, m3;Va-日用泥浆池体积, m3;Cr-系数, 一般要求大于等于1.5。
综合比较无隔水管段和隔水管段钻井液用量, 可以对浮式钻井船的钻井液池配置进行校核。
2.5 钻井泵功率
根据不同井段的泵压和排量可计算泵功率, 计算公式如下:
式中, NP为钻井泵总功率, 单位:W;Q为各井段的排量, 单位:Pa;P为各井段与排量相对应的压力, 单位:Pa;ηy为三缸单作用钻井泵的容积效率, 计算时取0.95;ηj为三缸单作用钻井泵的机械效率, 通常为0.90;j为三缸单作用钻井泵稳定工作的经验系数, 通常取0.80。
同时, 在深水钻井作业中, 还需要对隔水管段环空重泥浆的最大返回速度进行测算, 其计算公式如下:
V返≥Qmax/[ (D2-d2) ×10-3/4]
式中, V返为隔水管段环空中泥浆的最大返回速度, 单位为m/s, D为隔水管内径, 单位为mm, d为钻杆直径, 单位为mm, Qmax为最大排量, 单位为l/s。
2.6 转盘静载荷
转盘静载荷必须能够满足悬挂所有隔水管及防喷器、钻柱、套管柱的重量 (含动载荷) , 其具体数值可参考最大钩载的计算结果。
2.7 转盘开口直径
深水钻井用的转盘, 必须能够顺利通过大直径钻井设备、浮力隔水管、大尺寸导管和井口工具。应不小于126cm。
2.8 钻柱升沉运动补偿装置最大静载荷
钻柱升沉运动补偿装置最大静载荷须满足深水环境下的使用要求, 应大于计算的下套管最大重量。
下套管最大重量通过如下公式计算:
下套管最大重量 (T) =1.2×摩阻+60
2.9 顶驱扭矩
根据钻井专业的计算结果, 分析钻井过程中的最大扭矩, 进而校核顶驱扭矩需要满足钻井作业中的最大扭矩要求。
2.1.0顶驱静载荷
校核顶驱静载荷需要根据钻井专业的设计数据, 分析各井段钻进过程中的钩载最大值, 同时, 在深水钻井作业中, 还需要考虑下防喷器作业的钩载要求。钻井作业中, 钻机最大钩载的计算公式如下:
Qmax≥K×Kadd×max (F管柱)
式中, K为钩载储备系数, 取1.2, Kadd为动载荷系数, 取1.15, F管柱为提升管柱载荷。
3 具体应用
以中国南海某深水油气田开发前期设计为例, 其设计基础数据如下:
·所在海域水深:1340m;
隔水导管:Φ914.4mm (下深:泥线以下69m) ;
经对钻机主要参数进行测算, 可得到相应的计算结果如下:
4 结语
随着钻井技术的发展, 钻井施工要求也相应提高, 对钻井工程的科学性、经济性、时效性和HSE的要求日益凸显, 其中, 许多要求需要通过钻机来实现, 因此, 对钻机选型的科学性评估至关重要。通过深入分析深水钻井作业各种影响因素, 本文给出了校核深水移动式钻井平台的主要技术参数校核方法, 可用于深水油气开发中钻机选型的可行性研究和钻机能力评估。
参考文献
[1]郑利军, 段梦兰, 刘军鹏, 等.水下生产系统选型影响因素研究[J].石油矿场机械, 2012 (6) :67-71.
[2]许亮斌, 蒋世全, 谢彬, 等.深水钻井平台钻机大钩载荷计算方法[J].中国海上油气, 2009 (5) :338-342.
参数校核 篇3
本项目属于电力系统自动化领域工程应用系统的研发和推广应用, 具体内容是:
1、针对云南电网运用的三种类型的PSS装置, 总结国内PSS整定计算理论和经验, 结合自身现场试验积累的经验, 在此基础上, 开发一套便于使用的PSS参数整定计算软件, 解决人工计算耗费时间较长的问题, 以提高PSS现场试验效率;在本项目中, 具体做法是基于MATLAB软件的C语言工具, 调用MATLAB的相关函数, 采用遗传优化算法编写了发电机PSS参数整定计算软件, 并在工程实践中验证了该软件的可用性。
2、对运用仿真工具实现这种验证进行了探索, 考虑到PSS的相位补偿环节时间常数有时较小 (十毫秒) , 所以基于精细步长时域仿真工具EMTDC建立包括众多小水电机组在内的完整规模云南电网仿真系统, 在该仿真系统中通过设置重要联络线开断和瞬时故障等扰动等方式激发云南电网低频区域振荡模式, 成功地验证了相关机组PSS对区域振荡模式的正阻尼效果;此外, 在该仿真系统中, 也可以通过发电机定子电压阶跃试验等方式, 验证发电机PSS对其本机振荡模式的正阻尼效果, 综上, 通过电网时域仿真系统验证发电机PSS对区域和本机振荡模式的正阻尼效果是完全可行的。该项目研究成果已实际应用在云南电网发电机组PSS定值现场整定中, 提高了工作效率, 提高了电网动稳水平, 有较大的实用价值。
参数校核 篇4
发电机励磁控制对于电力系统的稳定性起着重要的作用,在研究分析电力系统稳定性时需要掌握励磁控制系统的特性及参数,并建立准确可信的模型。以往计算常常将电力系统暂态过程中励磁系统的作用简化维持暂态电动势不变,不计及励磁系统的具体模型参数,即采用Eq′恒定的模型,许多研究报告已指出,对于快速励磁系统,采用Eq′恒定的模型将导致计算结果偏保守,对于常规三机励磁系统则偏冒进。早在上世纪60年代末IEEE就提出了励磁系统的数学模型,并先后作了三次更新,我国在90年代初提出了稳定计算用的励磁系统模型,并一直在进行改进。
随着全国联网工程的实施,互联电网的动态稳定性及电压稳定性问题越来越突出,电力系统四大元件(发电机、励磁系统、调速系统及负荷)的模型和参数对系统计算结果的影响已变得不容忽视。为了提高电力系统计算分析结果的准确度和可信度,近年来,我国电力系统正积极推进四大元件的实测建模工作,特别是对于励磁控制系统,无论是暂态过程计算还是小干扰稳定分析,其模型参数的准确性对计算结果影响尤为突出。专业工作者已经越来越认识到,通过开展励磁系统参数测试,建立适合于电力系统稳定计算用的真实可信的励磁系统数学模型,是一项迫切的基础工作,是提高系统运行稳定性,挖掘稳定储备和改善系统动态特性的有效手段。2006年国家电网公司颁发了“发电机励磁系统建模导则”,为实施发电机励磁系统建模和模型参数运用提供了指导性的技术原则和基本方法。本文针对实际开展发电机励磁系统建模过程中,现场测试参数处理方法及稳定计算用励磁系统模型的选择,对给定阶跃响应曲线拟合的符合性及仿真与实测结果的误差影响等问题进行了讨论分析,结合某电厂自并励励磁系统模型参数测辨试验,对试验结果进行了仿真计算及校核分析,建立了可运用于电力系统稳定综合计算分析的励磁系统数学模型。
1 励磁控制系统各部件模型参数分析
励磁系统模型由励磁系统各个组成部件的模型按一定的逻辑关系组合而成。励磁系统模型参数是指表示励磁系统硬件结构及软件编程的数学表达式及其逻辑关系的功能方框图,包括相对应的各个系数的实际值(统一以标幺值表示或统一以有名值表示)。电力系统稳定计算程序中使用的励磁系统模型理论上应与励磁系统原始模型完全一致,但实际上在大多数情况下是不可能的,因为电力系统中实际使用的励磁控制系统(主要是AVR装置)种类繁多,不可能将电力系统中实际使用的每一种励磁系统的模型都包括在电力系统稳定计算分析程序内。当出现电力系统稳定计算程序中使用的励磁系统模型与励磁系统原始模型不一致时,首先应在电力系统稳定计算程序中寻找与励磁系统原始模型最接近的励磁系统模型,同时通过各种等值方法,将原始模型参数转换成稳定计算程序中选用的模型参数,并通过仿真计算校核等值结果,使模型参数的误差满足要求。如果等值结果不能满足要求,则可以通过程序的用户自定义功能增加新的励磁系统数学模型,并进行仿真计算校核。
1.1 交、直流励磁机模型参数
对于交流励磁机可控整流器励磁系统,交流励磁机一般均为自励恒压交流发电机,可以用一个恒压源来模拟,不用建立专用模型。交流励磁机不可控整流器励磁系统中,交流励磁机一般均为它励式交流发电机,机端电压随发电机的运行工况的变化而变化,负载电流的电枢反应较大,不能忽略,因此必须建立专用的数学模型。交流励磁机数学模型如图1所示。交流励磁机的模型参数有KE—自励系数,一般取KE=1.0;SE—饱和系数,可根据励磁机空载特性求得;KD—负载电流IFD去磁作用系数,可由励磁机的实测空载特性和负载特性求得,对于无法实测空载特性和负载特性的无刷励磁系统,可以采用制造厂出厂试验数据或设计数据。TE—交流励磁机电枢开路时励磁绕组时间常数,可以用时域响应法或频率响应法测定。采用时域响应法时,交流励磁机电枢应处于开路状态(但容许功率整流器接维持整流器导通的电阻负载),上升和下降各做一次,取平均值。
直流励磁机一般可采用图2所示的数学模型。自励系数KE可通过实际测定励磁机自励安匝AW1和它励安匝AW2求出;KD是反映励磁机负载电流IFD的助磁(或去磁)作用的系数,去磁时KD为正,助磁时KD为负。对于直流励磁机励磁系统,应尽可能把直流励磁机的负载特性调整到与空载特性一致(差别5%左右),如果差别太大(例如大于15%),则应采用图1所示的模型。
1.2 自动电压调节器模型参数
自动电压调节器(简称AVR)是励磁系统最重要的组成部分,一般由电压测量与无功调差单元、误差信号放大单元、校正单元(串联校正、或并联校正、或两种兼用)、功率放大单元和时间常数补偿单元等组成,其模型由这些单元的模型加上限幅器的模型组成。实际电力系统中运行的调节器种类繁多,采用的控制规律及整定的调节品质各不相同,进行电力系统稳定计算分析时,即使在同一种励磁方式下也必须采用不同的模型参数。
1.2.1 电压测量与无功调差单元
电压测量与无功调差单元模型如图3所示。图中,UT、IT分别为发电机端电压和电流;φ为发电机功率因数;TR为电压测量环节的等效时间常数;KR为电压测量环节的增益(在大多数计算程序中选定为1.0 pu);XC为无功调差电抗;UREF为参考(给定)电压;UERR为误差信号。
1.2.2 信号放大单元
误差信号放大单元起信号综合及放大作用,有时直接由串联校正单元放大而省去,其模型大多数可以用一阶惯性环节来模拟,如图4所示。
1.2.3 串联校正单元
串联校正单元又叫做PID调节器。其标准模型如图5所示,由两个环节组成。图中,T1、T2、T3、T4为其时间常数(也称为超前滞后补偿时间常数),K为其增益,KV为积分选择因子,KV=0时为纯积分校正。
1.2.4 并联校正单元
并联校正单元又称为励磁系统稳定器(ESS),其模型如图6所示,其输入信号可以是发电机的励磁电压(仅用于有刷励磁系统)EFD或交流励磁机的励磁电流IFE(有刷系统或无刷系统均有使用)。
1.2.5 功率放大单元
自动电压调节器的功率放大单元大多数为三相可控硅整流桥,其模型如图7所示,其中VRmax、VRmin分别为自动电压调节器的功率放大单元最大输出电压、最小输出电压,K为其增益,T为其等效时间常数。
当自动电压调节器的功率放大单元由同轴副励磁机提供时,VRmax、VRmin由下式求得:
其中:UP、αmin、αmax分别为副励磁机电压(取强励时的输出电压)、最小控制角和最大控制角。当自动电压调节器的功率放大单元由励磁变压器从发电机端取得功率时,VRmax、VRmin可由下式求得:
式中:VRmax N、VRmin N分别为发电机额定电压时功率放大单元的最大、最小输出电压。UN为励磁变压器副边额定电压值。等效时间常数T由调节器特性决定,对三机励磁系统的模拟式调节器可以忽略,对自并励模拟式调节器为0.003~0.02 s,对微机型调节器,其采样计算周期有影响,一般为0.01 s左右,也可由试验测定。
1.2.6 电力系统稳定器
电力系统稳定器(PSS)是现代发电机励磁系统一个必备的附加控制单元,一般由信号测量单元、隔直单元、超前-迟后相位补偿调节单元和限幅等环节组成。目前常用的PSS模型有IEEE PSS1A、IEEE PSS2A、IEEE PSS2B等。IEEE PSS1A的数学模型如图8所示,其输入通常为电功率信号,第一个框图是信号测量环节,第二个框图是隔直环节,第三个框图作用是过滤轴扭转振荡并改善稳定器频率特性,最后是两级超前-迟后环节。较早型号的励磁调节器中大多采用PSS1A模型的电力系统稳定器。
IEEE PSS2A用来模拟以过剩功率积分为信号的电力系统稳定器,其输入为电功率及频率或转速,将它们组合成加速功率的积分信号,再通过超前-迟后环节送入电力系统稳定器,该PSS具有以电功率为信号的稳定器容易调整的优点,且克服了电功率为信号的稳定器的“反调”现象,目前已得到普遍采用。IEEE PSS2A模型如图9所示。IEEE PSS2B模型与IEEE PSS2A模型基本相同,只是多加了一级超前-迟后环节使相位补偿更具灵活性,另外在信号输入端加了两个限幅器以限制稳定器的工作范围。
1.2.7 附加限制环节
励磁调节器中的限制和保护主要有低励磁限制和保护,过励磁限制和保护,过磁通(伏/赫)限制和保护、高起始励磁系统的励磁机磁场电流瞬时过流限制、顶值限制等,这些环节在中长期稳定计算中都应加以考虑,特别是与电力系统机电暂态稳定计算密切相关的高起始瞬时过励限制、顶值限制。在建模时应根据现场实际设定这些限制环节的限制值。低励限制主要有折线型和圆周型两种,均可用图10所示模型描述,过励限制的模型如图11所示。
2 励磁系统模型参数校核内容
在工程应用中,励磁系统线性参数的校核采用发电机空载电压阶跃响应试验,非线性参数可在大扰动条件下校核。仿真计算可采用SME、Matlab或PSASP程序进行。
2.1 小扰动特性校核
空载电压阶跃响应的超调量等指标可与标准要求进行比较核对,如不在规定要求内则需调整参数。空载电压阶跃响应一般采用5%阶跃量,目的是控制扰动不进入励磁系统的非线性区。
(1)在发电机空载电压运行条件下进行一次阶跃响应试验,记录发电机电压、发电机励磁电压、电压调节器输出电压及调节器重要控制环节的输出量的响应波形。
(2)在仿真计算程序中建立单机无限大母线系统,使外电抗为发电机同步电抗的100倍或更大,调整潮流使发电机运行于空载额定状态。
(3)对所建立的励磁系统模型和参数进行阶跃响应仿真计算,0.0 s跳开线路、0.1 s施加阶跃,阶跃量与现场试验时相同,输出发电机电压、励磁电压、电压调节器输出电压等重要参量。
(4)比较阶跃响应试验结果和阶跃响应仿真计算结果,两个结果应基本一致。误差应在下述范围内:(1)电压调节精度相差不大于20%;(2)发电机电压上升时间TR相差不大于0.1 s;(3)峰值时间TP相差不大于0.1~0.2 s;(4)超调量MP相差不大于50%;(5)调整时间Ts相差不大于2 s。
2.2 大扰动特性校核
大扰动条件下的校核按以下步骤进行:
(1)在发电机负载条件下进行一次阶跃响应试验,阶跃量的大小可以为20%或更大一点,扰动的持续时间以发电机励磁电压能达到强励顶值为宜。记录发电机电压、有功功率、无功功率、发电机励磁电压、电压调节器输出电压等重要输出量的响应波形。
(2)对所建立的励磁系统模型和参数,调整潮流与现场试验时基本相同,进行一次阶跃响应仿真计算。
(3)比较仿真计算与试验数据应基本一致。比较的项目主要有:(1)计算强励倍数不小于实际值的80%;(2)励磁电压响应时间(快速励磁系统和高起始励磁系统)相差不大于20%;(3)励磁电压响应比(常规励磁系统)相差不大于20%。
3 工程实际测试建模示例
根据励磁调节器厂家提供的技术资料,建立某电厂发电机励磁系统模型框图如图12所示。通过现场测试,归并计算出发电机转子电压、转子电流、转子电阻标么值,计算出发电机饱和系数SG、和换相电抗的整流器负载因子KC、励磁系统最大输出电压VRMAX和最小输出电压VRMIN等参数。并通过将仿真计算与实际空载阶跃响应结果比对,验证了励磁控制系统模型参数的准确性。
3.1 发电机空载特性及小阶跃试验
试验记录发电机空载特性如图13所示,由发电机空载特性可确定发电机励磁回路的计算基准值及模型参数,选取发电机空载特性曲线气隙线上与发电机额定电压相对应的发电机励磁电流为发电机励磁电流的基准值:IFDB=806 A。励磁回路电阻的基准值RFDB=UFDN/IFDN=353/1540=0.23Ω,励磁电压的基准值UFDB=RFDB*IFDB=185 V。发电机的饱和系数:
对应PSASP程序,a=1,b=0.104,n=7.795 310。
发电机5%空载阶跃响应如图14所示,由图可见,发电机电压超调量Mp=17.3%,峰值时间Tp=0.9 s,上升时间Tr=0.45 s,调节时间Ts=2.5 s,振荡次数N=0.5次。空载阶跃响应性能指标满足国标GB/T7409.3—1997中和行标DL/T 650—1998的要求。
3.2 发电机空载大阶跃响应试验
空载大阶跃响应试验的主要目的是实测计算调节器最小控制角、最大控制角,计算调节器最大输出电压VRMAX和最小输出电压VRMIN。调整发电机电压为60%额定电压,进行20%阶跃试验,如图15(a)、15(b)所示。发电机励磁电压ULD曲线a-b段出现与机端电压成接近线性关系的变化,表明当时的可控硅触发角已达到最小值;同样,图15(b)中发电机励磁电压ULD曲线出现与机端电压成接近线性关系的变化,当时的可控硅触发角已达到最大值。根据录波曲线,可按公式UFD=1.35U2cosα-IFD×Kc(注:Kc为换相电抗的整流器负载因子有名值,U2为励磁变低压侧电压)推算得到可控硅最小控制角、最大控制角分别为20.6°和151.5°。由此可求出最大输出电压为:
对应的标么值为:
3.3 稳定计算用励磁系统模型参数及校核
根据图12所示励磁系统传递函数框图,该发电机励磁模型可选用中国版BPA暂态稳定程序中的FV型、或PSASP程序包中的12型,作为电力系统稳定计算用励磁系统模型。其模型如图16所示,参数见表1。在PSASP电力系统分析综合程序中选12型励磁模型,用BPA暂稳程序时,选用FV型励磁卡,采用表3中的“实用参数”,进行发电机空载5%阶跃仿真。仿真曲线如图17所示,误差分析结果见表2,仿真结果与实测结果接近,误差在允许范围内,建立的励磁系统模型参数可用于电力系统稳定计算。
摘要：针对稳定计算用发电机励磁系统参数测试建模,在分析励磁控制系统各部件模型参数的基础上,提出了适合于工程实际应用的测试建模及校核分析方法,并结合具体的现场试验,给出了试验结果分析及仿真计算校核示例,得到了符合稳定计算要求的发电机励磁系统模型参数。
关键词：稳定计算,励磁系统,模型参数,校核
参考文献
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