CN106989879A - 一种汽轮发电机机座模态测试方法 - Google Patents

一种汽轮发电机机座模态测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于振动试验技术领域，具体涉及一种汽轮发电机机座模态测试方法，目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种针对性强、试验结果可靠、利于解决机座共振问题的发电机机座水平向模态试验方法。本发明方法能够有针对性地对机组在线运行或机组停机的发电机机座的固有振动性能进行水平方向的模态试验，有效还原发电机定子机座在实际安装状态和工作运行下的固有振动特性；该方法操作简单，具有较好的可执行性；本发明方法通过设定振动的测试方向和关心频率范围等参数，测试结果稳定且准确率高，且有较强的共振故障诊断价值。

Description

一种汽轮发电机机座模态测试方法
技术领域
本发明属于振动试验技术领域，具体涉及一种汽轮发电机机座模态测试方法。
背景技术
根据国家机械行业标准JB/T 10392-2013《透平型发电机定子机座、铁心动态特性和振动试验方法及评定》的规定，在大型发电机机座在正式投入使用前需要进行相关性能的调试与检验，而模态试验是其中的重要环节。然而目前其相关试验的方法众多，但是发电机定子机座的椭圆形固有模态频率对避开2倍的工作转速有一定要求，而对其他频率避开量无明确要求。目前设计或现场测试主要针对机座壳体的椭圆形2倍频的避开，或定子端部模态、铁芯和壳体在机器静止状态下，通过锤击法进行径向振动模态的测试。而对发电机定子机壳横向的固有振动测试，国家在这个方面并没有相应的标准，因此如何才能有效的对发电机机座进行横向固有动态特性试验一直是研究的重点。
大型汽轮发电机定子机座由外机座(包括壳体)、定子线圈与铁芯、内支架与弹簧板、端部绕组、端盖与轴承座等多个部套组成，如采用壳体端部上方安装氢冷器的氢冷式发电机，外接冷却水管路，现场安装运行后整体结构复杂，各种系统影响因素多。此外，设计制造阶段及厂内型式试验无法考虑电厂的实际安装运行状态的影响，一般理论设计计算难以获得准确结果，需要进行机座振动模态频率和振动型式的现场实测。但由于机座系统结构复杂、固有频率繁多，当设备安装运行出现非椭圆型振动模态，影响机组安全运行，且无法用常规的转子动平衡方法消振时，更需要关注与激振力相关的且非正交振型的模态频率，并探索一种方法来测试获得机组运行状态下的影响发电机正常运行的模态频率和振型。
根据施加的振动激励载荷的类型把振动试验分为正弦扫频试验和瞬态激励试验两种，本方法推荐采用瞬态激励法。
通常情况下，一般发电设备在进行振动试验时主要包括设备或装置以及与设备相匹配的试验方法和试验结果判定依据。在进行振动试验时，首先需相应的发电机机座完成底载试验，然后根据与之匹配的试验方法和试验种类对其进行振动试验，具体包括振动的方向、振动的频率及不同边界下频率的变化趋势、振动测试时汽轮发电机组是否运行。振动试验的结果判定，根据发电机机座的安装状态不同主要包括发电机机座在总装完成后固有频率是否避开适当的范围,汽轮发电机组运行时转子振动是否对机座产生共振、以避免机组运行状态的发电机机座振动过大后机座有固件松动和机械损坏、威胁机组安全可靠长期运行。
目前，很多发电设备装置都有相应的振动试验方法，但是却没有针对在发电机机座水平方向模态测试的特定方法，然而发电机机座在动态性能方面有独特的要求，不仅在出厂时就需要满足固有频率避开要求，而且在工作状态下，更需要能够适应环境的振动，保证发电机机座有合理的避开工作转速一定范围而不发生共振。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种针对性强、试验结果可靠、利于解决机座共振问题的发电机机座水平向模态试验方法。
本发明是这样实现的：
一种汽轮发电机机座模态测试方法，具体包括如下步骤：
步骤一：在发电机机座上选取至少20个测点，并将一个测点作为基准点；
步骤二：在测点上安装水平方向速度计或加速度计；；
步骤三：通过锤击法对发电机机座输入瞬态激励信号或者机组在标准运转工况向被测发电机机座输入近似白噪声信号，依次对发电机定子机座进行振动响应试验，并记录振动试验结果；
步骤四：根据振动响应测试结果，选取的基准点作为参考点，进行频响函数分析，根据得到的各测点相对参考点的频响函数进行模态拟合，从而得到机座模态测试的固有频率和振型。根据试验结果判定被试机座的固有振动性能。
所述的步骤三中，试验频率考察范围为10Hz～128Hz。
所述的步骤三中，瞬态激励(锤击法)振动响应试验具体为：
通过在垂直于机组轴线的水平方向上分别进行锤击，通过实时数据显示模块显示振动响应试验过程中被测装置的测量输出，并记录试验结果，判断测量结果是否可信，若是，则执行步骤四，进一步根据试验结果判定被测定子机座固有振动性能是否满足要求；若否，则跳转至步骤二，排查原因并重新测量不可信测点的振动响应。
所述的步骤三中，标准运转工况下发电机机座模态试验具体为：
被测发电机机座处于工作状态，通过机组正常工作转子及各主辅助设备、周围环境产生的近似白噪声振动激励信号在垂直于机组轴线的水平方向上分别进行20次振动响应测试，记录试验结果。执行步骤四，根据试验结果判定被测定子固有振动性能是否满足要求。
标准运转工况下，机组工作状态发电机定子机座模态测试时，机组及周围的环境应保持稳定。
标准运转工况下，工作模态测试时各测点的横向运动振幅不应超过平均振幅的±20％；瞬态锤击时力不应超过平均幅值的±20％；
所述的步骤四中，如步骤三采用瞬态激励(锤击法)振动响应试验，则上述振型中的二阶反向振型偏离发电机工作转速频率大于2％时，判定发电机机座固有振动性能满足要求。
所述的步骤四中，如步骤三采用标准运转工况下发电机机座模态试验，则上述振型中的二阶反向振型偏离发电机工作转速频率大于5％时，判定发电机机座固有振动性能满足要求。
本发明的有益效果是：
本发明方法能够有针对性地对机组在线运行或机组停机的发电机机座的固有振动性能进行水平方向的模态试验，有效还原发电机定子机座在实际安装状态和工作运行下的固有振动特性；该方法操作简单，具有较好的可执行性；本发明方法通过设定振动的测试方向和关心频率范围等参数，测试结果稳定且准确率高，且有较强的共振故障诊断价值。
附图说明
图1是本发明的一种汽轮发电机机座模态测试方法的流程图；
图2是本发明的一种汽轮发电机机座模态测试方法的发电机定子机座模态测试测点布置的俯视图；
图3是本发明的一种汽轮发电机机座模态测试方法的发电机定子机座模态测试测点布置的轴向立面图。
其中：1.测点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
如图1所示，一种汽轮发电机机座模态测试方法，该方法采用瞬态激励或者工作状态环境激励振动试验对停机或在线发电机定子机座进行振动试验，即将被试机座锤击或者以稳定的机组工作状态下环境振动激励，沿与机组轴线垂直的水平方向作激励试验，具体包括以下步骤：
步骤一：如图2和图3所示，在发电机机座上选取至少20个测点1，测点1的选取原则是选择尽量能反映机座模态振型，避免选择在节点，并将一个测点1作为基准点；
步骤二：在测点1上安装水平方向速度计或加速度计；
步骤三：通过锤击法对发电机机座输入瞬态激励信号或者机组在标准运转工况向被测发电机机座输入近似白噪声信号，依次对发电机定子机座进行振动响应试验，并记录振动试验结果；
步骤四：根据振动响应测试结果，选取的基准点作为参考点，进行频响函数分析，根据得到的各测点1相对参考点的频响函数进行模态拟合，从而得到机座模态测试的固有频率和振型。根据试验结果判定被试机座的固有振动性能。
所述的步骤三中，试验频率考察范围为10Hz～128Hz。
所述的步骤三中，瞬态激励(锤击法)振动响应试验具体为：
通过在垂直于机组轴线的水平方向上分别进行锤击，通过实时数据显示模块显示振动响应试验过程中被测装置的测量输出，并记录试验结果，判断测量结果是否可信，若是，则执行步骤四，进一步根据试验结果判定被测定子机座固有振动性能是否满足要求；若否，则跳转至步骤二，排查原因并重新测量不可信测点1的振动响应。
所述的步骤三中，标准运转工况下发电机机座模态试验具体为：
被测发电机机座处于工作状态，通过机组正常工作转子及各主辅助设备、周围环境产生的近似白噪声振动激励信号在垂直于机组轴线的水平方向上分别进行20次振动响应测试，记录试验结果。执行步骤四，根据试验结果判定被测定子固有振动性能是否满足要求。
标准运转工况下，机组工作状态发电机定子机座模态测试时，机组及周围的环境应保持稳定。
标准运转工况下，工作模态测试时各测点1的横向运动振幅不应超过平均振幅的±20％；瞬态锤击时力不应超过平均幅值的±20％；
所述的步骤四中，如步骤三采用瞬态激励(锤击法)振动响应试验，则步骤四得到的振型中的二阶反向振型偏离发电机工作转速频率大于2％时，判定发电机机座固有振动性能满足要求。
所述的步骤四中，如步骤三采用标准运转工况下发电机机座模态试验，则上述振型中的二阶反向振型偏离发电机工作转速频率大于5％时，判定发电机机座固有振动性能满足要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方案，在此说明：基于本发明原理的方法改进和结构调整，都将视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种汽轮发电机机座模态测试方法，具体包括以下步骤：
步骤一：在发电机机座上选取至少20个测点(1)，测点(1)的选取原则是选择尽量能反映机座模态振型，避免选择在节点，并将一个测点(1)作为基准点；
步骤二：在测点(1)上安装水平方向速度计或加速度计；
步骤三：通过锤击法对发电机机座输入瞬态激励信号或者机组在标准运转工况向被测发电机机座输入近似白噪声信号，依次对发电机定子机座进行振动响应试验，并记录振动试验结果；
步骤四：根据振动响应测试结果，选取的基准点作为参考点，进行频响函数分析，根据得到的各测点(1)相对参考点的频响函数进行模态拟合，从而得到机座模态测试的固有频率和振型；根据试验结果判定被试机座的固有振动性能。
2.根据权利要求1所述的汽轮发电机机座模态测试方法，其特征在于：所述的步骤三中，试验频率考察范围为10Hz～128Hz。
3.根据权利要求1所述的汽轮发电机机座模态测试方法，其特征在于：所述的步骤三中，锤击法振动响应试验具体为：
通过在垂直于机组轴线的水平方向上分别进行锤击，通过实时数据显示模块显示振动响应试验过程中被测装置的测量输出，并记录试验结果，判断测量结果是否可信，若是，则执行步骤四，进一步根据试验结果判定被测定子机座固有振动性能是否满足要求；若否，则跳转至步骤二，排查原因并重新测量不可信测点(1)的振动响应。
4.根据权利要求1所述的汽轮发电机机座模态测试方法，其特征在于：所述的步骤三中，标准运转工况下发电机机座模态试验具体为：
被测发电机机座处于工作状态，通过机组正常工作转子及各主辅助设备、周围环境产生的近似白噪声振动激励信号在垂直于机组轴线的水平方向上分别进行20次振动响应测试，记录试验结果；执行步骤四，根据试验结果判定被测定子固有振动性能是否满足要求。
5.根据权利要求4所述的汽轮发电机机座模态测试方法，其特征在于：所述的标准运转工况下，机组工作状态发电机定子机座模态测试时，机组及周围的环境应保持稳定。
6.根据权利要求4所述的汽轮发电机机座模态测试方法，其特征在于：所述的标准运转工况下，工作模态测试时各测点(1)的横向运动振幅不应超过平均振幅的±20％；瞬态锤击时力不应超过平均幅值的±20％。
7.根据权利要求3所述的汽轮发电机机座模态测试方法，其特征在于：所述的步骤四中，步骤四得到的振型中的二阶反向振型偏离发电机工作转速频率大于2％时，判定发电机机座固有振动性能满足要求。
8.根据权利要求4所述的汽轮发电机机座模态测试方法，其特征在于：所述的步骤四中，步骤四得到的振型中的二阶反向振型偏离发电机工作转速频率大于5％时，判定发电机机座固有振动性能满足要求。
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