Impacto de las desviaciones de instalación en las características dinámicas del sistema de ejes para una unidad hidroeléctrica de 1 gigavatio
Autores: Song, Gangyun; Huang, Xingxing; Li, Haijun; Wang, Zhengwei; Wang, Dong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Impacto de las desviaciones de instalación en las características dinámicas del sistema de ejes para una unidad hidroeléctrica de 1 gigavatio
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Sistema de ejes
Desviaciones de instalación
Características dinámicas
Unidad hidroeléctrica
Frecuencias naturales
Velocidades críticas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
El sistema de ejes, que transfiere la energía cinética del flujo de agua en energía eléctrica, es el componente más crítico en las plantas hidroeléctricas. Las desviaciones en la instalación del sistema de ejes para una unidad de hidro-generador gigante pueden tener impactos significativos en sus características dinámicas y rendimiento general. En esta investigación, se establece una geometría tridimensional del sistema de ejes de un prototipo de unidad de hidro-generador en funcionamiento con una potencia nominal de 1 GW. Luego, se genera el modelo de cálculo del sistema de ejes de acuerdo con elementos tetraédricos y hexaédricos. Al aplicar diferentes condiciones de contorno, se utiliza el método de elementos finitos para analizar las influencias de las desviaciones de instalación, incluyendo el desalineamiento radial del eje y el desalineamiento angular, en las características dinámicas del sistema de ejes. Los resultados del cálculo revelan que las desviaciones de instalación cambian las frecuencias naturales, las velocidades críticas y las formas de modo del sistema de ejes hasta cierto grado. Las frecuencias naturales del movimiento de precesión hacia atrás con desviaciones de instalación se reducen en un 23% y un 38% para la velocidad nominal y la velocidad máxima de descontrol. Además, para el movimiento de precesión hacia adelante, aumentan en un 30% y un 48%, respectivamente. Las velocidades críticas para el sistema de ejes con desviaciones radiales y angulares son un 3.2% y un 3% mayores que la velocidad crítica del sistema de ejes sin ninguna desviación de montaje. Las desviaciones de instalación radiales y angulares por debajo de los valores máximos permisibles no resultarán en la degradación del rendimiento estructural del sistema de ejes del hidro-generador de 1 GW. La conclusión extraída en esta investigación puede ser utilizada como una referencia valiosa para la instalación de otras maquinarias rotativas.
Descripción
El sistema de ejes, que transfiere la energía cinética del flujo de agua en energía eléctrica, es el componente más crítico en las plantas hidroeléctricas. Las desviaciones en la instalación del sistema de ejes para una unidad de hidro-generador gigante pueden tener impactos significativos en sus características dinámicas y rendimiento general. En esta investigación, se establece una geometría tridimensional del sistema de ejes de un prototipo de unidad de hidro-generador en funcionamiento con una potencia nominal de 1 GW. Luego, se genera el modelo de cálculo del sistema de ejes de acuerdo con elementos tetraédricos y hexaédricos. Al aplicar diferentes condiciones de contorno, se utiliza el método de elementos finitos para analizar las influencias de las desviaciones de instalación, incluyendo el desalineamiento radial del eje y el desalineamiento angular, en las características dinámicas del sistema de ejes. Los resultados del cálculo revelan que las desviaciones de instalación cambian las frecuencias naturales, las velocidades críticas y las formas de modo del sistema de ejes hasta cierto grado. Las frecuencias naturales del movimiento de precesión hacia atrás con desviaciones de instalación se reducen en un 23% y un 38% para la velocidad nominal y la velocidad máxima de descontrol. Además, para el movimiento de precesión hacia adelante, aumentan en un 30% y un 48%, respectivamente. Las velocidades críticas para el sistema de ejes con desviaciones radiales y angulares son un 3.2% y un 3% mayores que la velocidad crítica del sistema de ejes sin ninguna desviación de montaje. Las desviaciones de instalación radiales y angulares por debajo de los valores máximos permisibles no resultarán en la degradación del rendimiento estructural del sistema de ejes del hidro-generador de 1 GW. La conclusión extraída en esta investigación puede ser utilizada como una referencia valiosa para la instalación de otras maquinarias rotativas.