汽輪發(fā)電機(jī)定子端部的固有頻率測(cè)試

劉晶石

(哈爾濱大電機(jī)研究所水力發(fā)電設(shè)備國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外汽輪發(fā)電機(jī)由于定子繞組端部諧振，而引起綁繩、槽內(nèi)緊固件、支架固定螺栓松動(dòng)和線棒絕緣磨損的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，因而開展汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組端部動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試和評(píng)定工作十分必要。

汽輪發(fā)電機(jī)定子端部模態(tài)及引線的固有頻率對(duì)定子的安全運(yùn)行有較大影響。隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增加，定子繞組端部受到的倍頻電磁力隨之增大。汽輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中將受到橢圓形100 Hz電磁力作用，倘若定子橢圓型模態(tài)固有頻率等于或者接近100 Hz，在運(yùn)行中繞組端部將會(huì)產(chǎn)生較大的諧振振幅，進(jìn)而可能引發(fā)共振并產(chǎn)生較大的振動(dòng)，影響機(jī)組的正常運(yùn)行。因此定子端部固有頻率應(yīng)盡量避開100 Hz。

按照有關(guān)測(cè)試規(guī)范要求，對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)定子端部的固有頻率和振型及引線的固有頻率進(jìn)行了測(cè)試以及評(píng)價(jià)。

1 測(cè)試儀器和方法

1.1 測(cè)試儀器

激振器:美國(guó)PCB公司生產(chǎn)的力錘。

拾振器:美國(guó)PCB公司生產(chǎn)的308B加速度傳感器。

分析儀:RT Pro Photon信號(hào)分析儀。

1.2 測(cè)試方法

測(cè)試采用多點(diǎn)激振單點(diǎn)拾振法，即在測(cè)試部件上選一點(diǎn)拾振，并且在端部的壓板上沿周向布置12個(gè)錘擊點(diǎn)，測(cè)量力信號(hào)和加速度信號(hào)。把力信號(hào)、響應(yīng)信號(hào)輸入到信號(hào)分析儀系統(tǒng)中進(jìn)行模態(tài)分析。

2 評(píng)定準(zhǔn)則

本文汽輪發(fā)電機(jī)端部固有頻率測(cè)試的主要評(píng)定準(zhǔn)則是GB/T 20140—2006透平型發(fā)電機(jī)定子繞組端部動(dòng)態(tài)特性和振動(dòng)試驗(yàn)方法及評(píng)定。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，引線固有頻率和端部整體的橢圓固有頻率應(yīng)避開100 Hz，具體要求如表1所示:

表1 透平型發(fā)電機(jī)定子繞組端部引線及整體橢圓固有頻率要求

3 測(cè)試結(jié)果和分析

測(cè)試結(jié)果在RT Pro photon軟件中進(jìn)行分析。該汽輪發(fā)電機(jī)定子端部模態(tài)振型測(cè)試結(jié)果如表2所示。表中顯示了發(fā)電機(jī)勵(lì)端和汽端的固有頻率以及模態(tài)振型。從表中可以看出，在發(fā)電機(jī)勵(lì)端和汽端都存在95 Hz和110 Hz之間的橢圓模態(tài)振型，按照常規(guī)汽輪發(fā)電機(jī)定子端部動(dòng)態(tài)特性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)視為不合格，然而國(guó)外對(duì)該機(jī)型定子動(dòng)態(tài)特性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為定子端部響應(yīng)比值小于440 mm·s-2·N-1為合格。測(cè)試結(jié)果表明該發(fā)電機(jī)定子勵(lì)端和汽端測(cè)試最大響應(yīng)比分別為0.48 mm·s-2·N-1和 0.58 mm·s-2·N-1，因此測(cè)試結(jié)果滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 端部固有頻率和振型測(cè)試結(jié)果

該汽輪發(fā)電機(jī)定子端部引線數(shù)量多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，引線編號(hào)如圖1所示，其中按照端部位置分為1點(diǎn)、3點(diǎn)、5點(diǎn)、7點(diǎn)、9點(diǎn)和11點(diǎn)位置;按照引線上下分為上層引線和下層引線;按照每組引線位置分為1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)。

圖1 發(fā)電機(jī)定子端部引線編號(hào)

發(fā)電機(jī)定子端部引線固有頻率測(cè)試結(jié)果如表3所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，在發(fā)電機(jī)端部引線中存在95 Hz和108 Hz之間的固有頻率，按照常規(guī)汽輪發(fā)電機(jī)定子端引線動(dòng)態(tài)特性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)視為不合格，然而國(guó)外對(duì)該機(jī)型定子動(dòng)態(tài)特性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為定子端部響應(yīng)比值小于440 mm·s-2·N-1為合格。測(cè)試結(jié)果表明該發(fā)電機(jī)定子端部引線測(cè)試響應(yīng)比都小于440 mm·s-2·N-1，因此測(cè)試結(jié)果滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表3 端部引線頻率值和響應(yīng)比值頻率值/Hz;響應(yīng)比/mm·s-2·N-1

4 結(jié)語(yǔ)

該汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)端和汽端都存在95 Hz和110 Hz之間的橢圓模態(tài)振型，而且定子端部引線中存在95 Hz和108 Hz之間的固有頻率，按照常規(guī)汽輪發(fā)電機(jī)定子端部動(dòng)態(tài)特性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)視為不合格。然而由于該機(jī)型的特殊性，需要采用國(guó)外對(duì)該機(jī)型定子動(dòng)態(tài)特性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)定，即認(rèn)為定子端部響應(yīng)比值小于440 mm·s-2·N-1為合格。測(cè)試結(jié)果表明該發(fā)電機(jī)定子勵(lì)端和汽端測(cè)試最大響應(yīng)分別比為0.48 mm·s-2·N-1和 0.58 mm·s-2·N-1，定子端部引線測(cè)試響應(yīng)比都小于440 mm·s-2·N-1，因此測(cè)試結(jié)果滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。