CN111458007B - 一种汽轮发电机端部局部振动识别的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种汽轮发电机端部局部振动识别的方法。通过静态时在汽轮发电机汽端和励端的槽口前部、槽口后部、端部前部、端部中部和端部后部，以振动测试分析系统进行固有频率及其响应比的测量，根据测试数据，与动态时发电机机座和基础支撑处测得的振动频率进行对比判别汽轮发电机励端和汽端是否存在端部局部振动。本发明可以应用于汽轮发电机组端部局部振动的识别，这种端部识别方法可有效识别机组端部局部振动的问题，并在制造、安装和检修时及时发现问题的存在，避免运行时产生局部振动造成的绕组磨损和绑扎松动现象，保证发电机组长期稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮发电机领域，尤其涉及一种汽轮发电机端部局部振动识别的方法。
背景技术
汽轮发电机在运行过程中，由于受到电磁力的作用在其端部和槽口位置会存在不同程度的振动现象，当端部模态为椭圆形，且固有频率接近电磁干扰力频率时将产生共振或较大的振动，以致影响到机组的安全稳定运行，当动态额定运行时，机座或基础支撑处的振动频率与端部主要频率接近时，将会引起端部绕组磨损、绑扎松动和其他破坏事故。
在汽轮发电机运行过程中，由于汽轮发电机端部整体为悬臂结构，汽端和励端端部外圆半径处为悬臂梁最远端，运行中所承受的力矩相对较大，且刚度最弱，因此此处出现的磨损现象相对较多。汽轮发电机的线棒出槽口位置相当于悬臂结构的支点，如端部振动加大，必将造成出槽口位置各个部件的磨损。同时，受线棒与铁心的涨差率不同的影响，发电机的调峰运行，加剧了出槽口位置各部件间的磨损。
当汽轮发电机端部存在局部振动磨损现象发生时，如何判断和消除由于机组端部和引线局部振动出现的问题，对于检修和预防此问题的出现具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽轮发电机端部局部振动识别的方法，以解决振动汽轮发电机端部局部振动的问题。本发明技术方案为：
1)在汽轮发电机静态时对汽轮发电机的汽端和励端的槽口前部、槽口后部、端部前部、端部中部和端部后部断面位置布置振动传感器拾取振动信号，以力锤作为击振器，锤击端部绕组，采用一点拾振，多点击振的方式，以振动传感器测量其振动响应；力锤采用压电式力传感器，振动传感器采用压电加速度传感器，将测得的力信号和振动信号经放大后转化成0～5V的电压信号，经过A/D转换后被数据采集器接受，并传送给计算机；
2)将加速度传感器和力锤通过数据连接线接入振动分析数据采集仪，并与计算机相连，对力信号进行施加力窗，对响应信号进行指数加窗，经过快速傅立叶变换后得到结构的频响函数，并进行分析拟合，得到端部绕组的固有频率、振型和响应比；
3)对端部和槽口各个位置采集的固有频率的响应比进行比较分析，确定在不同部位测得的响应比的大小，得出汽轮发电机的汽端和励端的主要频率；
4)在汽轮发电机额定工况，动态运行时在发电机机座和基础支撑处采用振动传感器拾取振动信号将测得的振动信号转化成0～5V的电压信号，经过被数据采集器接受，得出动态时发电机机座和基础支撑位置的主要频率；
5)对静态时端部和槽口各个位置采集的固有频率与动态时发电机机座和基础支撑处的主要频率相比较，判断出汽轮发电机的汽端和励端是否存在局部振动，具体方法如下：
当汽轮发电机端部发生振动时，在静态时端部和槽口测试位置测得的振动频率为端部整体固有频率，响应比超过0.44m/s2/N，与动态时发电机机座和基础支撑处的频率相吻合，将会引起端部整体共振，导致机组产生较大的振动破坏；在静态时当测得的频率不是端部整体固有频率，响应比小于0.44m/s2/N时，端部不会发生整体振动，仅会造成端部的局部振动，产生绝缘磨损和绑扎松动现象；
当汽轮发电机发生局部振动时，通过对采集分析得到的动态时发电机机座和基础支撑处的频率和静态时端部和槽口各个位置响应比进行比较判断，判断标准为：动态时发电机机座和基础支撑处的频率与静态时端部和槽口测试位置测得的振动频率主要频值一致，从槽口到端部后部主要频值的响应比存在从大到小的变化趋势；如果符合判断标准，可判定汽轮发电机端部存在局部振动，测得的主要频率即为局部振动频率；根据测得位置的局部振动响应比，对发电机端部松动部位绑扎后重新测量，当静态时端部的主要频率与动态时的发电机机座和基础支撑处的主要频率离散，且静态时从槽口到端部后部主要频值的响应比不存在从大到小的变化趋势，说明汽轮发电机局部振动已消除，端部不会产生局部振动。
本发明要解决的主要问题有：
1、运用该测量系统能得到静态时汽轮发电机槽口和端部各个位置的固有频率和响应比，以及动态时发电机机座和基础支撑处的主要频率和响应比；
2、通过对动态时发电机机座和基础支撑处的频率和静态时端部和槽口各个位置响应比进行比较分析可以判定是否会引起端部局部振动。
工作原理
汽轮发电机组在运行过程时，由于外部激励的存在，电磁干扰力频率是额定转速频率的2倍，汽轮发电机电磁干扰力的分布形状接近椭圆型，如端部绕组有接近2倍转速频率的固有频率，并且振型为椭圆型，则端部绕组将会产生共振或较大振动。
当汽轮发电机端部发生局部振动时，在静态时端部和槽口测试位置测得的振动频率的响应比较大，与动态时发电机机座和基础支撑处的频率相吻合，测得的振动频率的响应比较小时，端部不会发生局部振动，当振动响应比超过0.44m/s2/N时，测得的频率为端部整体固有频率时将会引起端部整体共振，导致机组产生较大的振动破坏，测得的频率不是端部整体固有频率时，仅会造成端部的局部振动，并因此产生绝缘磨损和绑扎松动现象。
附图说明
图1为汽轮发电机端部振动试验测量系统框图
图2为实现本发明的操作流程
具体实施方式
1)如图1所示，在汽轮发电机静态时对汽轮发电机的汽端和励端的槽口前部、槽口后部、端部前部、端部中部和端部后部断面位置布置振动传感器拾取振动信号，以力锤作为击振器，锤击端部绕组，采用一点拾振，多点击振的方式，以振动传感器测量其振动响应；力锤采用压电式力传感器，振动传感器采用压电加速度传感器，将测得的力信号和振动信号经放大后转化成0～5V的电压信号，经过A/D转换后被数据采集器接受，并传送给计算机；
2)将加速度传感器和力锤通过数据连接线接入振动分析数据采集仪，并与计算机相连，对力信号进行施加力窗，对响应信号进行指数加窗，经过快速傅立叶变换后得到结构的频响函数，并进行分析拟合，得到端部绕组的固有频率、振型和响应比；
3)对端部和槽口各个位置采集的固有频率的响应比进行比较分析，确定在不同部位测得的响应比的大小，得出汽轮发电机的汽端和励端的主要频率；
4)在汽轮发电机额定工况，动态运行时在发电机机座和基础支撑处采用振动传感器拾取振动信号将测得的振动信号转化成0～5V的电压信号，经过被数据采集器接受，得出动态时发电机机座和基础支撑位置的主要频率；
5)对静态时端部和槽口各个位置采集的固有频率与动态时发电机机座和基础支撑处的主要频率相比较，判断出汽轮发电机的汽端和励端是否存在局部振动，具体方法如下：
当汽轮发电机端部发生振动时，在静态时端部和槽口测试位置测得的振动频率为端部整体固有频率，响应比超过0.44m/s2/N，与动态时发电机机座和基础支撑处的频率相吻合，将会引起端部整体共振，导致机组产生较大的振动破坏；在静态时当测得的频率不是端部整体固有频率，响应比小于0.44m/s2/N时，端部不会发生整体振动，仅会造成端部的局部振动，产生绝缘磨损和绑扎松动现象；
当汽轮发电机发生局部振动时，通过对采集分析得到的动态时发电机机座和基础支撑处的频率和静态时端部和槽口各个位置响应比进行比较判断，判断标准为：动态时发电机机座和基础支撑处的频率与静态时端部和槽口测试位置测得的振动频率主要频值一致，从槽口到端部后部主要频值的响应比存在从大到小的变化趋势；如果符合判断标准，可判定汽轮发电机端部存在局部振动，测得的主要频率即为局部振动频率；根据测得位置的局部振动响应比，对发电机端部松动部位绑扎后重新测量，当静态时端部的主要频率与动态时的发电机机座和基础支撑处的主要频率离散，且静态时从槽口到端部后部主要频值的响应比不存在从大到小的变化趋势，说明汽轮发电机局部振动已消除，端部不会产生局部振动，如图2所示，为实现本发明的操作流程。
Claims (1)
1.一种汽轮发电机端部局部振动识别的方法，其特征是：包括如下步骤：
1)在汽轮发电机静态时对汽轮发电机的汽端和励端的槽口前部、槽口后部、端部前部、端部中部和端部后部断面位置布置振动传感器拾取振动信号，以力锤作为击振器，锤击端部绕组，采用一点拾振，多点击振的方式，以振动传感器测量其振动响应；力锤采用压电式力传感器，振动传感器采用压电加速度传感器，将测得的力信号和振动信号经放大后转化成0～5V的电压信号，经过A/D转换后被数据采集器接受，并传送给计算机；
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5)对静态时端部和槽口各个位置采集的固有频率与动态时发电机机座和基础支撑处的主要频率相比较，判断出汽轮发电机的汽端和励端是否存在局部振动，具体方法如下：
当汽轮发电机端部发生振动时，在静态时端部和槽口测试位置测得的振动频率为端部整体固有频率，响应比超过0.44m/s2/N，与动态时发电机机座和基础支撑处的频率相吻合，将会引起端部整体共振，导致机组产生较大的振动破坏；在静态时当测得的频率不是端部整体固有频率，响应比小于0.44m/s2/N时，端部不会发生整体振动，仅会造成端部的局部振动，产生绝缘磨损和绑扎松动现象；汽轮发电机发生局部振动时，通过对采集分析得到的动态时发电机机座和基础支撑处的频率和静态时端部和槽口各个位置响应比进行比较判断，判断标准为：动态时发电机机座和基础支撑处的频率与静态时端部和槽口测试位置测得的振动频率主要频值一致，从槽口到端部后部主要频值的响应比存在从大到小的变化趋势；如果符合判断标准，可判定汽轮发电机端部存在局部振动，测得的主要频率即为局部振动频率；根据测得位置的局部振动响应比，对发电机端部松动部位绑扎后重新测量，当静态时端部的主要频率与动态时的发电机机座和基础支撑处的主要频率离散，且静态时从槽口到端部后部主要频值的响应比不存在从大到小的变化趋势，说明汽轮发电机局部振动已消除，端部不会产生局部振动。
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