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大型汽轮发电机定子绕组端部模态分析

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全球电机网消息:摘 要:介绍了大型汽轮发电机定子绕组端部模态分析的必要性和影响模态参数的因素,并结合事例对实际应用做了简要介绍。
  关键词:汽轮发电机;定子端部绕组;模态分析;模态参数
  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
  大型汽轮发电机运行时,定子绕组端部的振动主要由两个因素引起:绕组电流与端部漏磁场的相互作用所产生的二倍频振动力;定子铁芯的椭圆振动。定子端部固定元件在电磁力作用下的振幅与电流的平方成正比,故在大容量汽轮发电机中,端部绕组将承受相当大的激振力。发电机定子端部绕组渐开线部分的不规则形状决定它不可能象槽中线棒那样牢靠固定,由于制造工艺等问题,许多垫块与线棒间只是点接触,不能形成刚体结构。如果绕组端部在两倍工频电磁力激励下形成共振,端部绑扎结构和线棒绝缘很容易遭到破坏。实践表明,由于定子绕组端部振动,引起相间短路、漏水、股线断裂等事故发生频繁,该类事故具有突发性和难于简单修复的特点,损失往往极为严重。因此准确测量定子绕组端部的振动特性,预测发电机在实际工作状态下的振动特性,及早采取防范措施尤为重要。
  应用模态分析手段,对发电机绕组端部整体结构进行振动特性分析是近年来发展起来的一种行之有效的方法。对于模态振型为椭圆、振动频率在94~115 Hz范围内的端部结构进行必要处理,可以有效防止共振,避免定子绕组绝缘磨损和端部绑扎结构松垮。JB/T 89901999《大型汽轮发电机定子端部绕组模态试验分析和固有频率测量方法及评定》、DL/T 7352000《大型汽轮发电机定子绕组端部动态特性的测量及评定》、国家电力公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》都对发电机定子绕组端部的振动特性分析做出了具体要求。

1模态分析原理简述
  模态分析是机械结构振动特性分析的有效手段,它通过分析结构的动特性建立结构在已知激励条件下的响应预测模型,进而预测结构在实际工作状态下的动力学特性。通常的做法就是通过试验方法得到机械结构在冲击h(t)下的响应H(ω),构造出机械结构动特性的频响函数矩阵,然后通过曲线拟合手段识别结构的模态参数:模态频率、模态阻尼及模态振型。
  根据频响函数的定义有Hik=Fk/Xi,其物理意义为在k点作用单位力时,在i点所引起的频率响应。根据线性叠加原理可得如下形式的多自由度系统频响关系式:
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