盐穴空气储能透平机组轴系动力学分析_曹寒.pdf
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1、26盐穴空气储能透平机组轴系动力学分析曹寒祁乃斌杨培平蒋福东杨灵东方电气集团东方汽轮机有限公司,四川 德阳 618000摘要:本文介绍了储能技术的应用以及空气储能技术的原理,并以盐穴空气储能透平机组轴系为研究对象,首先对轴系转子进行了模化,然后采用有限元方法计算了轴系的横向弯曲无阻尼临界转速、不平衡量响应和轴系的稳定性情况;同时采用连续质量的传递矩阵法计算了轴系的扭振固有频率,计算结果表面透平机组能满足安全运行要求。关键字:空气储能;轴系;动力学分析中图分类号:TM61文献标识码:A文章编码:1001-9006(2022)04-0026-04Dynamic Analysis of Shafti
2、ng System of Salt Cavern Air Energy StorageTurbineCAO Han,QI Naibin,YANG Peiping,JIANG Fudong,YANG Ling(Dongfang Turbine Co.,Ltd.,618000,Deyang,Sichuan,China)Abstract:This paper introduces the application of energy storage technology and the principle of air energy storagetechnology,and takes the sh
3、afting of salt cavern air energy storage turbine unit as the research object.Firstly,the shaftingrotor is modeled,and then the finite element method is used to calculate the undamped critical speed,unbalance responseand stability of the shafting in transverse bending.The natural frequencies of torsi
4、onal vibration of the shafting system arecalculated by using the transfer matrix method of continuous mass.The calculated results show that the surface turbineunit can meet the requirements of safe operation.Key words:air energy storage;shafting;dynamic analysis1收稿日期:2021-12-07作者简介:曹寒(1985),女,2009 年
5、毕业于西安交通大学机械设计与制造专业,工学硕士,高级工程师,现主要从事汽轮机转子与轴承相关研发、设计及汽轮机现场故障处理工作。随着我国电网容量的不断扩张,峰谷差日益增大,可再生能源、分布式供能和智能电网的蓬勃发展,对大规模储能的需求也越来越大。大规模储能技术可以有效地解决风能、太阳能等间歇式可再生能源发电不稳定的问题,实现“削峰填谷”、平滑波动性电能输入,提高可再生能源发电的利用率,增强电网运行的安全性。目前已有的储能技术主要包括抽水蓄能、压缩空气储能(Compressed Air EnergyStorage,CAES)、电池储能、飞轮储能和超导储能等。压缩空气储能由于储能容量大、转换效率高,
6、因而属于适合商业化应用的大规模储能技术,也是解决可再生能源波动性问题的关键技术之一1。1压缩空气储能技术介绍压缩空气储能技术(Compressed Air EnergyStorage,CAES)是基于燃气轮机技术发展而来的能量存储技术,是除抽水蓄能之外另一种能够进行大规模储能的技术,具有储存容量大、运行效率高、使用寿命长、技术成熟和运行成本低等优点。CAES系统一般包括空气压缩机、储气装置、燃烧室(加热装置)、膨胀机(又称透平机或涡轮机)和发电机。系统运行可简述为系统利用弃风电、弃光电或用电低谷期富余的低价电能驱动压缩机,将空气压缩到储气装置中储存起来,在用电高峰期,将压缩DOI:10.136
7、61/ki.issn1001-9006.2022.04.00427空气从储气装置中释放,通入燃烧室与燃料一起燃烧,形成高温高压气体,高温高压气体通入膨胀机膨胀做功,带动发电机发电,其系统工作原理图如图 1 所示。图 1 压缩空气储能系统原理图压缩空气储能作为存储容量大、效率高的储能技术,德国、美国、中国、日本等国家都对其进行了大量的研究。目前能够进行商业化运行的 CAES电站有德国Nordwest Deutsche Kraftwerke公司建造并于 1978 年开始运行的 Huntorf 电站和 1991 年由美国 Alabama Electric Cooperative 公司在 Alabam
8、a建立的 McIntosh 电站。这两个商业化的压缩空气储能电站都将地下盐穴作为储气装置,且都是以天然气为燃料的传统补燃式电站。中国对压缩空气储能技术的研究起步较晚,但发展速度十分迅猛。2013年,中国科学院热物理研究所设计并建立了 1.5MW 级的超临界压缩空气储能系统的示范平台;10MW 级的先进绝热压缩空气示范项目于 2016 年 9月建成,并于 2017 年开始测试工作2。位于江苏省某 60 MW 级盐穴空气储能发电项目是目前国内最大的空气储能项目,该项目于 2019年开工建设,并计划于 2021 年底投产发电。为实现盐穴空气储能发电项目的最优效益,由东汽研制的透平机采用了低根径、多级
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