CN102946163B - 大型发电机端部绕组的无源磁流变减振装置及减振方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型发电机端部绕组的无源磁流变减振装置及减振方法，该减振装置包括设置在发电机端部绕组外壁面上的多个结构相同的无源磁流变阻尼器，多个无源磁流变阻尼器在电机端部绕组外壁面上沿周向均匀布置，每一个无源磁流变阻尼器远离发电机端部绕组外壁的另一端分别通过支架与发电机的机座固定连接，多个无源磁流变阻尼器用来抑制发电机端部绕组所产生的振动。该减振装置利用发电机端部绕组的端部漏磁场，能够有效抑制大型发电机的端部绕组振动，并且具有自适应性。本发明同时公开了大型发电机端部绕组的无源磁流变减振方法，该方法采用上述减振装置，操作方便，能够有效抑制大型发电机的端部绕组振动。
Description
技术领域
本发明涉及火电、核电、联合循环发电机组中大型发电机定子端部绕组减振设备和减振方法，具体是指一种大型发电机端部绕组的无源磁流变减振装置及减振方法。
技术背景
在火电、核电以及联合循环发电机组中都采用了大型发电机。为使感应线圈连续，及散热等功能需要，大型发电机定子端部通常具有一个称之为端部绕组的结构。发电机工作时，励磁电流通过转子绕组形成旋转的感应磁场，定子绕组在此感应磁场作用下产生感应电流，感应电流也会形成一个磁场。不论是转子磁场还是定子磁场都会在电机的端部产生一个漏磁场。在漏磁场作用下端部绕组会受到一个交变的电动力作用。两极发电机端部绕组所受电动力空间分布近似为椭圆，其频率为2倍的转速频率。端部绕组通常为轴对称结构，其第1、2阶固有振型为椭圆型。当电动力频率等于或接近端部绕组固有频率时，端部绕组会发生较大幅值的强迫振动，甚至共振。端部振动导致定子绕组绑扎、支架固定螺栓、槽内紧固件等松动和线棒绝缘磨损等故障，甚至引起电机严重事故。在国产和进口的大型发电机中，由于端部绕组振动产生的事故都时有发生。
目前，为了防止端部绕组发生振动，常用的方法主要是加强端部绕组的固定。不同企业的固定方案有所不同，总体上可分成绑扎式、压板式和灌注式，也有将绑扎式和压板式结合起来的。135MW、150MW、200MW等汽轮发电机大多采用绑扎式固定结构，200MW、300MW等汽轮发电机定子绕组端部采用压板式固定方式，更高电压和容量的电机则采用整体性好和强度高的灌注式固定结构。但是加固之后电机端部绕组的散热性能降低，维护和检修变得困难。因此，如何控制大型发电机端部绕组的振动一直是设计和运行部分持续关注重要问题之一。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种大型发电机端部绕组的无源磁流变减振装置，该减振装置利用发电机端部绕组的端部漏磁场，能够有效抑制大型发电机的端部绕组振动，并且具有自适应性。
本发明的这一目的是通过如下技术方案来实现的：大型发电机端部绕组的无源磁流变减振装置，其特征在于：所述减振装置包括设置在发电机端部绕组外壁面上的多个结构相同的无源磁流变阻尼器，多个无源磁流变阻尼器在电机端部绕组外壁面上沿周向均匀布置，每一个无源磁流变阻尼器远离发电机端部绕组外壁的一端分别通过支架与发电机的机座固定连接，多个无源磁流变阻尼器用来抑制发电机端部绕组所产生的振动，该振动包括径向振动、轴向振动和周向振动等三个方向的振动，但以径向振动为主。
本发明中，所述的无源磁流变阻尼器包括缸体和活塞，所述缸体的底座固定安装在支架上，支架固定安装在发电机的机座上，所述缸体内盛装磁流变液，缸体具有开口，活塞深入到缸体内的磁流变液中，所述活塞具有活塞杆，活塞杆穿过缸体的开口,活塞杆外露于缸体的一端与发电机端部绕组外壁面上的环形端箍固定连接。
本发明中，所述的环形端箍为一个，该环形端箍为发电机端部绕组已有的结构，该环形端箍同时与多个无源磁流变阻尼器的活塞固定连接。
本发明中，所述缸体的开口与活塞杆之间设有密封，以防止磁流变液泄漏。
本发明中，所述缸体的底座通过螺栓固定安装在支架上，所述支架通过螺栓固定安装在发电机的机座上。
本发明中，所述活塞杆与环形端箍通过螺栓固定连接。
本发明的减振装置，在电机端部绕组振动幅值较大的位置，沿周向均匀布置若干个无源磁流变阻尼器。磁流变阻尼器的活塞端与端部绕组相连接，磁流变阻尼器的缸体与电机的机座相连接。当端部绕组在电动力作用下产生振动时，将带动磁流变阻尼器活塞相对于阻尼器缸体运动，活塞运动使磁流变液流过活塞和缸体的间隙。具有较大粘性的磁流变液在流动过程中消耗振动能量，这样就通过活塞给端部绕组施加了阻尼力，从而抑制了端部绕组的振动。通常磁流变阻尼器上需加装励磁线圈，产生感应磁场，磁场使磁流变液产生磁流变效应；还需要外部供电给励磁线圈。而本发明直接利用电机端部的漏磁场使磁流变液产生磁流变效应，不同与以往磁流变阻尼器需要外部供电和加装励磁线圈，因此，这种控制端部绕组振动的方法是一种无源的磁流变控制方法。当漏磁场变强时，端部绕组振动变大，而此时磁流变阻尼力也变大，抑制了绕组的振动。
本发明的目的之二是提供一种大型发电机端部绕组的无源磁流变减振方法，该方法操作方便，能够有效抑制大型发电机的端部绕组振动。
本发明的这一目的是通过如下技术方案来实现的：大型发电机端部绕组的无源磁流变减振方法，其特征在于：在发电机端部绕组外壁面上沿周向均匀布置多个结构相同的无源磁流变阻尼器，每一个无源磁流变阻尼器远离发电机端部绕组外壁的一端分别与发电机的机座固定连接，当发电机端部绕组发生振动时，多个无源磁流变阻尼器共同消耗发电机端部绕组振动所产生的能量，从而抑制发电机端部绕组所产生的振动。
本发明的减振方法，在电机端部绕组振动幅值较大的位置，沿周向均匀布置若干个磁流变阻尼器。当端部绕组发生振动时，磁流变阻尼器消耗振动能量，抑制了端部绕组的振动。该减振方法直接利用了电机端部的漏磁场使磁流变液产生磁流变效应，不同与以往磁流变阻尼器需要外部供电和加装励磁线圈，因此，这种控制端部绕组振动的方法是一种无源的磁流变控制方法。当漏磁场较强时，端部绕组振动较大，而此时磁流变液的粘性变大，阻尼消耗的能量也变大，因此，该减振方法还具有自适应性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明无源磁流变减振装置中无源磁流变阻尼器在发电机端部绕组上的布置示意图；
图2是本发明无源磁流变减振装置中无源磁流变阻尼器安装在发电机端部绕组上的结构示意图，显示无源磁流变阻尼器的结构;
图3是图2的局部结构示意图，显示活塞与环形端箍之间的连接关系。
图中标号分别表示：1、端部绕组形成的圆锥壳面，2、径向支撑板，3、无源磁流变阻尼器，4、端部绕组的固定端，5、定子端部绕组，6、环形端箍，7、螺栓，8、密封，9、缸体，10、活塞，11、磁流变液，12、端部漏磁场，13、支架，14、机座
具体实施方式
参见图1至图3，对本发明的具体实施例进行说明如下：
如图1所示，大型发电机电机端部绕组沿周向均匀分布的相邻两个径向支撑板2之间的圆锥壳面上均匀布置若干个无源磁流变阻尼器3，用来控制端部绕组产生的振动，其中，大型发电机的端部绕组包括端部绕组形成的圆锥壳面1、沿周向均匀分布的多个径向支撑板2、端部绕组的固定端4、定子端部绕组5以及环形端箍6，端部绕组形成的圆锥壳面1为发电机端部绕组的外壁面，环形端箍6环套紧箍在定子端部绕组5上。
如图1至图3所示的大型发电机端部绕组的无源磁流变减振装置，减振装置包括设置在发电机端部绕组外壁面上的七个结构相同的无源磁流变阻尼器3，七个无源磁流变阻尼器3在电机端部绕组外壁面上沿周向均匀布置，每一个无源磁流变阻尼器3远离发电机端部绕组外壁的一端分别通过支架13与发电机的机座14固定连接，七个无源磁流变阻尼器3均位于发电机端部绕组端部漏磁场12的区域范围内，七个无源磁流变阻尼器3共同用来抑制发电机端部绕组所产生的振动，发电机端部绕组所产生的振动包括径向振动、轴向振动和周向振动等三个方向的振动，但以径向振动为主。
无源磁流变阻尼器3包括缸体9和活塞10，缸体9的底座固定安装在支架13上，支架13固定安装在发电机的机座14上，具体连接结构为：缸体9的底座通过螺栓7固定安装在支架13上，支架13通过螺栓7固定安装在发电机的机座14上，缸体9内盛装磁流变液11，缸体9具有开口，活塞10深入到缸体9内的磁流变液11中，活塞10具有活塞杆，活塞杆穿过缸体9的开口,缸体9的开口与活塞杆之间设有密封8，以防止磁流变液11泄漏，活塞杆外露于缸体9的一端与发电机端部绕组外壁面上的环形端箍6固定连接，其中，环形端箍6为发电机端部绕组已有的结构，该环形端箍6同时与多个无源磁流变阻尼器3的活塞杆通过螺栓7固定连接。
作为本实施例的变换，设置在发电机端部绕组外壁面上的结构相同的无源磁流变阻尼器3为多个，比如4个、5个、6个、8个等等，多个无源磁流变阻尼器3在电机端部绕组外壁面上沿周向均匀布置。
大型发电机工作时，电机端部存在端部漏磁场12，使磁流变液11产生磁流变效应，黏度增大；定子端部绕组5受到交变的电动力作用产生振动，带动了活塞10相对于缸体9做往返运动。活塞10与缸体9的相对运动迫使磁流变液11在缸体9中通过活塞10与缸体9之间的间隙产生流动。具有较大黏度的磁流变液11在流动过程中消耗了能量，抑制了发电机端部绕组所产生的振动。当端部漏磁场12的磁场强度增大时，定子端部绕组5受到的电动力增大，磁流变液11的黏度也增加，磁流变液11在流动过程中就能消耗更多的能量来抑制端部绕组的振动，具有自适应性。
本发明直接利用端部漏磁场作用于磁流变液产生阻尼力，不需要设计励磁线圈和外部供电，结构简单可靠；大型电动机的端部绕组振动产生原理与发电机相同，本发明同样也可以用于大型电动机的端部绕组振动的控制。
采用上述减振装置的大型发电机端部绕组的无源磁流变减振方法，在发电机端部绕组外壁面上沿周向均匀布置多个结构相同的无源磁流变阻尼器3，每一个无源磁流变阻尼器3远离发电机端部绕组外壁的一端分别与发电机的机座14固定连接，当发电机端部绕组发生振动时，多个无源磁流变阻尼器3共同消耗发电机端部绕组振动所产生的能量，从而抑制发电机端部绕组所产生的振动。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.大型发电机端部绕组的无源磁流变减振装置，其特征在于：所述减振装置包括设置在发电机端部绕组外壁面上的多个结构相同的无源磁流变阻尼器，多个无源磁流变阻尼器在电机端部绕组外壁面上沿周向均匀布置，每一个无源磁流变阻尼器远离发电机端部绕组外壁的一端分别通过支架与发电机的机座固定连接，多个无源磁流变阻尼器用来抑制发电机端部绕组所产生的振动；所述的无源磁流变阻尼器包括缸体和活塞，所述缸体的底座固定安装在支架上，支架固定安装在发电机的机座上，所述缸体内盛装磁流变液，缸体具有开口，活塞深入到缸体内的磁流变液中，所述活塞具有活塞杆，活塞杆穿过缸体的开口,活塞杆外露于缸体的一端与发电机端部绕组外壁面上的环形端箍固定连接。
2.根据权利要求1所述的大型发电机端部绕组的无源磁流变减振装置，其特征在于：所述的环形端箍为一个，该环形端箍同时与多个无源磁流变阻尼器的活塞固定连接。
3.根据权利要求1所述的大型发电机端部绕组的无源磁流变减振装置，其特征在于：所述缸体的开口与活塞杆之间设有密封，以防止磁流变液泄漏。
4.根据权利要求1所述的大型发电机端部绕组的无源磁流变减振装置，其特征在于：所述缸体的底座通过螺栓固定安装在支架上，所述支架通过螺栓固定安装在发电机的机座上。
5.根据权利要求1所述的大型发电机端部绕组的无源磁流变减振装置，其特征在于：所述活塞杆与环形端箍通过螺栓固定连接。
6.大型发电机端部绕组的无源磁流变减振方法，其特征在于：在发电机端部绕组外壁面上沿周向均匀布置多个结构相同的无源磁流变阻尼器，每一个无源磁流变阻尼器远离发电机端部绕组外壁的一端分别与发电机的机座固定连接，当发电机端部绕组发生振动时，多个无源磁流变阻尼器共同消耗发电机端部绕组振动所产生的能量，从而抑制发电机端部绕组所产生的振动。
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