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大型汽輪發電機定子繞組端部模態分析

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全球電機網消息:摘 要:介紹了大型汽輪發電機定子繞組端部模態分析的必要性和影響模態參數的因素,并結合事例對實際應用做了簡要介紹。
  關鍵詞:汽輪發電機;定子端部繞組;模態分析;模態參數
  Abstract:Based on actual examples and associated with practical applications, this article briefly introduces the necessity of model analysis for stator endwinding of large turbogenerators and the factors affecting model parameters.
  Keywords:turbogenerator;stator endwinding;model analysis;model parameter


0引言
  大型汽輪發電機運行時,定子繞組端部的振動主要由兩個因素引起:繞組電流與端部漏磁場的相互作用所產生的二倍頻振動力;定子鐵芯的橢圓振動。定子端部固定元件在電磁力作用下的振幅與電流的平方成正比,故在大容量汽輪發電機中,端部繞組將承受相當大的激振力宏发彩票登录。發電機定子端部繞組漸開線部分的不規則形狀決定它不可能象槽中線棒那樣牢靠固定宏发彩票登录,由于制造工藝等問題,許多墊塊與線棒間只是點接觸,不能形成剛體結構。如果繞組端部在兩倍工頻電磁力激勵下形成共振,端部綁扎結構和線棒絕緣很容易遭到破壞。實踐表明,由于定子繞組端部振動,引起相間短路、漏水、股線斷裂等事故發生頻繁,該類事故具有突發性和難于簡單修復的特點,損失往往極為嚴重。因此準確測量定子繞組端部的振動特性,預測發電機在實際工作狀態下的振動特性,及早采取防范措施尤為重要。
  應用模態分析手段,對發電機繞組端部整體結構進行振動特性分析是近年來發展起來的一種行之有效的方法。對于模態振型為橢圓、振動頻率在94~115 Hz范圍內的端部結構進行必要處理,可以有效防止共振,避免定子繞組絕緣磨損和端部綁扎結構松垮。JB/T 89901999《大型汽輪發電機定子端部繞組模態試驗分析和固有頻率測量方法及評定》、DL/T 7352000《大型汽輪發電機定子繞組端部動態特性的測量及評定》、國家電力公司《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》都對發電機定子繞組端部的振動特性分析做出了具體要求。

1模態分析原理簡述
  模態分析是機械結構振動特性分析的有效手段,它通過分析結構的動特性建立結構在已知激勵條件下的響應預測模型,進而預測結構在實際工作狀態下的動力學特性。通常的做法就是通過試驗方法得到機械結構在沖擊h(t)下的響應H(ω),構造出機械結構動特性的頻響函數矩陣,然后通過曲線擬合手段識別結構的模態參數:模態頻率、模態阻尼及模態振型。
  根據頻響函數的定義有Hik=Fk/Xi宏发彩票登录,其物理意義為在k點作用單位力時宏发彩票登录,在i點所引起的頻率響應。根據線性疊加原理可得如下形式的多自由度系統頻響關系式:
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