发电机定子端部绕组振动特性测试作业指导书.doc

发电机定子端部绕组振动特性测试 作业指导书 新疆天基恒电力工程有限公司 二〇一六年四月 1概述 发电机定子绕组端部承爱着正常运行时的交变电磁力和出口或内部短路时巨大的瞬态电磁力作用。随着发电机单机容量的增加，这个电磁力的作用也迅速增大，定子绕组端部在机械上的可靠固定和防止两倍频电磁振动造成的危害成为一个重要课题。国产大型发电机制造初期，由于对这一问题重视不足，安装运行后一些定子绕组端部振动磨损大，发生了不少绕组短路、漏水、股线断裂等事故，具统计，截止到1991年6月底，国产102台200MW发电机发生了十六台次定子端部短路事故，为此机械部和原能源部专门召开了“防止国产大型汽轮发电机定子端部短路事故专题讨论会议”，提出了加强定子绕组端部固定和振动特性测量的要求。事实表明，发电机定子绕组槽内固定、端部支撑、绑扎固定结构和工艺不满足要求，特别是当端部线棒的固有频率接近100HZ，运行中就可能因振动磨损大而引发事故的发生。在端部绕组谐振的情况下，即使较小的激振力也会诱发较大的振动，往往机组投运后不久就会出现端部绝缘的磨损现象。 定子绕组端部所受电磁振动力的频率为两倍的电网频率，对基于电网频率为60HZ设计的某些进口发电机来说，其端部结构的谐振频率可能在制造中避开了120HZ，还应考核其是否避开了100HZ。随着发电机组的运行，定子绕组线棒绝缘、绑绳、垫块、支架等绝缘材料受热和电的作用，绝缘和机械强度会逐渐降低，因振动磨损，绑扎紧固构件之间的联接紧度也会有所改变，所以定子绕组的振动特性也随之发生变化，其端部固有频率呈下降的趋势。运行多年的机组，由于绕组端部动态特性的改变,原先远离100HZ的模态可能因下降而接近100HZ，所以在检修中监视这些变化是很有必要的。中华人民共和国电力行业标准 DL/T 735-2000“大型汽轮发电机定子绕组端部动态特性的测量及评定”中，对定子端部绕组振动特性的测量方法做了详细的规定。电力部新颁《电气设备预防性试验规程》中也增加了定子绕组引线的固有频率范围的规定。发电机定子绕组端部结构复杂，并且端部漏磁场受周围金属构件的影响其分布也非常复杂，很难精确计算绕组端部的电磁力，在设计制造阶段也无法准确预知实际运行时的振动响应,因而在新机投运和改动发电机端部绑扎固定结构时，预先知道定子绕组端部的动态特性是十分必要的。 1．2 引用的标准和规范 DL/T 735-2000“大型汽轮发电机定子绕组端部动态特性的测量及评定” 中华人民共和国电力行业标准 《电气设备预防性试验规程》 ＧＢ／Ｔ 2298—1991 机械振动与冲击 术语 2.系统组成及功能 发电机模态振动分析测试系统由便携式计算机、力锤、加速度传感器、电荷放大器、数据采集箱（AZ308）及发电机绕组振动测试软件包组成。具有汽轮机侧模态、励磁机侧模态、定子整体模态、绕组鼻端和引线固有频率测量五项功能。 2.1 术语 2.1.1动态特性测定试验 dynamic characteristic test 为了解结构的动态特性和验证设计时采用的力学模型是否正确所作的试验，如模态试验。 [ＧＢ/Ｔ 2298—1991中的5.29.c] 2.1.2固有频率 natural frequency 由系统本身的质量和刚度所决定的频率，n自由度系统一般有n个固有频率，按大小次序排列，最低的为第一固有频率等。 2.1.3模态试验 modal test 为确定系统模态参数所做的振动试验。通常先由激励和响应关系得出频率响应矩阵，再由曲线拟合等方法识别出各阶模态参数。[ＧＢ/Ｔ 2298—1991中的5.32] 2.1.4模态参数 modal parameter 模态的特征参数，即振动系统的各阶固有频率、振型、模态质量、模态刚度与模态阻尼。 [ＧＢ/Ｔ 2298—1991中的3.60] 2.1.5振型 modal shape 机械系统的某一给定振动模态的振型是指由中性面（或中性轴）上的点偏离其平衡位置的最大位移值所描述的图形。[ＧＢ/Ｔ 2298—1991中的3.63] 2.1.6定子绕组端部椭圆振型 elliptical modal shape on stator end winding 定子绕组端部和支撑结构整体振型为椭圆形状。 频率响应函数 frequency response function a） 简谐激励时，稳态输出相量与输入相量之比。 b） 瞬态激励时，输出的傅里叶变换与输入的傅里叶变换之比。 c） 平稳随机激励时，输出和输入的互谱与自谱之比。 [ＧＢ/Ｔ 2298—1991中的2.40] 2.1.7相干函数 coherence fu