[发明专利]基于压缩空气储能电站异轴多转速透平机的基础设计方法

说明书

本发明公开了基于压缩空气储能电站异轴多转速透平机的基础设计方法，涉及动力设备基础设计领域，本发明能够有效实现异轴多转速动力设备稳定计算，极大提高了设计效率，既充分利用了现有成熟的通用有限元软件，又采用了振动响应耦合作用计算理论，自行通过数据后处理，求得异轴多转速透平机基础的实际振幅，对基于压缩空气储能电站异轴多转速透平机的动力基础的计算具有较强的适用性，适合在实际工程中进行推广。

技术领域

本发明涉及动力设备基础设计领域，尤其是基于压缩空气储能电站异轴多转速透平机的基础设计方法。

背景技术

压缩空气储能CAES(Compressed Air Energy Storage)是一种利用压缩空气作为介质来储存能量和发电的技术，可以解决可再生能源的间歇性问题，起到电网调节峰谷的作用。考虑到电化学储能设施仍未形成公认的安全性解决方案，工程项目存在发生火灾、爆炸等安全隐患，相比而言压缩空气储能具有储能规模大、放电时间长、使用寿命长、安全性较高、热冷电综合利用面广的优点。因此，有必要继续加强对压缩空气储能的技术研发和应用推广。

目前常规大、中型火电项目中使用的透平机，多为同轴机型，即发电机、高压缸、中压缸及低压缸轴承均为同轴布置，因此各部分转速同步、协调，通常采用动力设备基础有限元软件MFSAP可直接建模分析，对应基础的稳定计算方法成熟、可靠；但对压缩空气储能电站中采用的异轴多转速透平机的新机型，即发电机、高压缸、中压缸及低压缸部分轴承异轴布置，相互之间采用齿轮连接，如仍然采用MFSAP进行建模计算具有局限性，一方面MFSAP软件只能实现同轴或者双轴异轴透平机机型，对多轴异轴透平机机型无法实现动力计算；另一方面，MFSAP对双轴异轴透平机机型的后处理结果显示不够简单、直观。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供基于压缩空气储能电站异轴多转速透平机的基础设计方法，适用于所有异轴多转速透平机基础计算，能够有效实现异轴多转速动力设备稳定计算，极大提高了设计效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：基于压缩空气储能电站异轴多转速透平机的基础设计方法，包括如下步骤：

步骤S1、透平机包括发电机、低压缸、中压缸、高压缸，结合透平机外形尺寸要求，预设定透平机基础的梁、柱截面尺寸，采用Sap2000软件建立计算模型；当透平机的发电机、低压缸、中压缸轴、高压缸部分轴承异轴时，异轴轴承额定转速不同，分别在发电机、低压缸、中压缸和高压缸上设定至少一个扰力点；

步骤S2、在发电机轴承的额定转速工况下，对发电机各个扰力点对应施加发电机轴承额定转速下的扰力值，从而得出发电机、低压缸、中压缸和高压缸各个扰力点在发电机轴承任意转速下的扰力值和振幅；

步骤S3、在低压缸轴承的额定转速工况下，对低压缸各个扰力点对应施加低压缸轴承额定转速下的扰力值，从而得出发电机、低压缸、中压缸和高压缸各个扰力点在低压缸轴承任意转速下的扰力值和振幅；

步骤S4、在中压缸轴承的额定转速工况下，对中压缸各个扰力点对应施加中压缸轴承额定转速下的扰力值，从而得出发电机、低压缸、中压缸和高压缸各个扰力点在中压缸轴承任意转速下的扰力值和振幅；

步骤S5、在高压缸轴承的额定转速工况下，对高压缸各个扰力点对应施加高压缸轴承额定转速下的扰力值，从而得出发电机、低压缸、中压缸和高压缸各个扰力点在高压缸轴承任意转速下的扰力值和振幅；

步骤S6、将S2～S5步骤计算结果数据经过后处理进行耦合，从而得出发电机、低压缸、中压缸和高压缸各个扰力点在任意转速下的实际振幅；

步骤S7、对发电机、低压缸、中压缸和高压缸的各扰力点实际振幅与最大振幅允许值进行比对验算，若某个扰力点实际振幅不满足，则需对步骤S1中Sap2000模型的梁、柱截面尺寸进行增大处理，每次增幅为100mm～200mm，并重复上述步骤S2～S6，直至计算结果满足要求为止。