发电机定子绕组端部固有振动频率测试及模态分析

中华人民共和国国家标准隐极同步发电机定子绕组端部动态特性和振动测量方法及评定Measurement method and evaluation criteria of dynamic characteristic and vibration on stator end windings of cylindrical synchronous generatorsGB／T 20140-2016代替GB／T 20140-2006发布日期：2016年2月24日实施日期：2016年9月1日中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布前言本标准按照GB／T 1．1-2009给出的规则起草。

本标准代替GB／T 20140-2006《透平型发电机定子绕组端部动态特性和振动试验方法及评定》。

与GB／T 20140-2006相比，主要差异如下：——修改了标准的名称(见封面，2006年版的封面)；——修改了标准的适用范围(见第1章，2006年版的第1章)；——增加了对转速为1500r／min、1800r／min的4极发电机的评定准则(见6．1)；——增加了响应比的测试方法和用响应比评定动态特性的准则(见6．1)；——增加了对通频(频率范围为大于或等于转频)的振动限值和评定准则(见6．2)；——增加了附录A的内容(见A．3、A．4和A．5)。

本标准由中国电器工业协会提出。

本标准由全国大型发电机标准化技术委员会(SAC／TC 511)归口。

本标准起草单位：哈尔滨大电机研究所、东方电气集团东方电机有限公司、上海电气电站设备有限公司发电机厂、华北电力科学研究院有限责任公司、国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院、国网湖北省电力公司电力科学研究院、北京四方继保自动化股份有限公司、中广核工程有限公司、北京北重汽轮电机有限责任公司、国网山东省电力公司电力科学研究院。

本标准主要起草人：阙广庆、陈昌林、胡建波、钟苏、白亚民、王健军、王劲松、阮羚、刘全、李祚滨、顾俊果、孙树敏。

汽轮发电机定子绕组端部振动模态分析田科技;孙首群;栾本言;曲兆晖【摘要】结构振动问题在大型汽轮发电机中普遍存在，尤其定子端部绕组的振动问题最为突出。

定子绕组端部的振动模态分析是减小端部振动的有效手段。

利用三维有限元法模态分析，通过比较、分析发电机定子绕组端部振动系统的固有频率在不同模型结构和绕组安装工艺条件下的变化，总结出线棒的截面结构和加固结构对电机固有频率的影响规律。

通过比较完整系统的模态分析计算结果和实测结果，证实了模态分析计算的有效性。

分析结果对定子绕组端部结构设计和安装工艺有很大指导意义。

%There usually exists the problem of structural vibration in large turbo-generators, especially the vibration of the stator end winding. In this paper, modal analysis of the stator end winding is done. Three-dimensional finite element model for the stator end winding system is established and its natural frequencies and the corresponding modals are obtained. Then, the natural frequencies of the system with different structure and winding assembly process are analyzed and compared. The influence of the cross-section of the winding bar and the reinforcement of the structure on the natural frequencies is summarized. The validity of modal analysis is proved by comparing the results of the modal analysis with the measured results of a complete structure. The research work is helpful for design and assembly of the stator end winding.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P33-36)【关键词】振动与波;汽轮发电机;定子绕组端部;固有频率;有限元;加固结构【作者】田科技;孙首群;栾本言;曲兆晖【作者单位】上海理工大学机械工程学院，上海 200093;上海理工大学机械工程学院，上海 200093;上海理工大学机械工程学院，上海 200093;上海理工大学机械工程学院，上海 200093【正文语种】中文【中图分类】TH113.1;0241.82随着汽轮发电机单机容量的增大，端部绕组所受的电磁力随之增大，从而激发起端部绕组相应的振动。

机组定子端部模态试验方法与分析发表时间：2020-12-10T05:35:02.758Z 来源：《河南电力》2020年7期作者：周勇[导读] 为保障机组安全稳定运行，机组在出厂前、新机交接、运行时出现线圈磨损或松动等异常时、大修检查时进行定子端部模态试验十分有必要。

（湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司湖南省长沙市 410213）摘要：定子绕组端部结构的优化设计使定子绕组端部的整体固有频率避开95-110HZ，但因制造、安装或运行中的冲击现象，部分机组的定子绕组端部的固有频率可能落入95-110HZ范围之内，容易发生因振动引起的机组定子绕组端部故障。

为保障机组安全稳定运行，机组在出厂前、新机交接、运行时出现线圈磨损或松动等异常时、大修检查时进行定子端部模态试验十分有必要。

关键词：定子端部模态试验；试验方法；数据统计分析1 引言随着电力系统技术发展，装机单机容量不断增加，定子绕组端部受到的两倍频电磁力随之增大。

如果定子绕组端部的固有频率接近100HZ，将发生谐振，从而可能因振幅过大而发生结构松动、磨损、绝缘损坏等现象，甚至断裂等故障，严重威胁机组的安全运行。

因此有必要对机组进行定子端部模态测试定子线棒和引线固有频率测试，检查定子设备状态，及时发现和处理发电机运行中定子绕组潜在或发展中的故障，采取防止振动的有效措施，确保设备安全稳定运行。

以下结合某电站3号机组定子绕组端部模态试验探讨一下试验内容要求、方法和数据统计分析。

2试验内容及要求2.1定子线棒固有频率测量对定子线棒上下两端进行固有频率测量；要求：1）测量每根线棒上端部的径向固有频率。

2）测量每根线棒下端部的径向固有频率。

2.2定子端部模态数据测量及分析在定子线棒上下两端分别进行模态测试，并给出定子端部整体模态；要求：取线棒上、下端部的二个支持环作为试验圆周，每个圆周上取16个测点，共有2×16个测量点。

测量上、下线棒端部的整体模态。

3 试验方法和数据统计分析3.1定子线棒径向固有频率测量测量定子线棒径向固有频率，线棒下端部有300个，线棒上端部有240个。

发电机定子绕组端部模态振型分析1.发电机定子绕组端部的结构特点发电机定子绕组端部是指定子绕组从槽垂直升起，连接到末端的部分。

其主要由绕组导线、绝缘材料、端头及连接器等组成。

在运行中，定子绕组端部容易受到电磁力的作用，从而引起振动和应力的集中。

因此，对于发电机定子绕组端部的振动特性进行分析，可以揭示其结构的强度和稳定性等方面的问题。

2.模态振型的定义和计算方法模态振型是指机械系统在自由振动过程中各部件的振动形态。

对于发电机定子绕组端部而言，其模态振型可以通过有限元方法进行计算。

有限元法是一种基于离散化的数值计算方法，将连续系统离散化为有限个子域，通过计算子域之间的相互作用来描述整个系统的运动规律。

3.模态振型分析的意义模态振型分析可以揭示发电机定子绕组端部在运行过程中的振动特点和模态分布情况。

通过对模态振型进行分析，可以了解发电机定子绕组端部的结构强度、稳定性和振动响应等方面的问题。

同时，模态振型分析还可以为发电机的结构优化和故障诊断等提供参考依据。

4.常见的模态振型分析方法常见的模态振型分析方法主要包括有限元法、模态测试法和解析法等。

其中，有限元法是一种计算机数值方法，通过对有限元模型进行求解，可以得到发电机定子绕组端部的模态振型和频率响应。

模态测试法是通过实际测试，通过检测和分析振动信号，得到发电机定子绕组端部的振动模态。

解析法是通过解析方程，得到发电机定子绕组端部的模态振型和频率响应。

总结起来，发电机定子绕组端部的模态振型分析对于发电机的性能分析和故障诊断具有重要的意义。

通过对发电机定子绕组端部的模态振型进行分析，可以揭示其结构的强度和稳定性等方面的问题，为发电机的结构优化和故障诊断提供参考依据。

常见的模态振型分析方法包括有限元法、模态测试法和解析法等。

DL／T735-2000⼤型汽轮发电机定⼦绕组端部动态特性的测量及评定⼤型汽轮发电机定⼦绕组端部动态特性的测量及评定DL/T735-2000DLLT735-2000前⾔随着发电机单机容量的增加，定⼦绕组端部受到的两倍频电磁⼒随之增⼤。

如果定⼦绕组端部的固有频率接近1001IZ，在运⾏中绕组端部将会产⽣较⼤的谐振振幅，且以绕组端部整体模态频率接近1001z、振型为椭圆时最为严重近年来，国产和进⼝⼤型汽轮发电机由于定⼦绕组端部谐振或其他原因，绑绳、⽀架固定螺栓、槽内紧固件松动和线棒绝缘磨损的现象时有发⽣，因⽽开展发电机定⼦绕组端部动态特性的测量和评定⼯作⼗分必要。

本标准对⼤w汽轮发电机定⼦绕组端部动态特性的fi1量⽅法和评定准则作了具体规定。

本标准从⽣效之⽇起，电⼒⾏业有关规定中所有涉及发电机定⼦绕组端部动态特性的测量及评定的部分，凡与本标准相抵触的，以本标准为准。

本标准的附录A是提⽰的附录。

本标准由电⼒⾏业电机标准化技术委员会提出并归⼝。

本标准负责起草单位:⼭东电⼒研究院;参加起草单位:华北电⼒科学研究院，东北电⼒科学研究院。

本标准主要起草⼈:孙树敏、王⽂琦、⽩亚民、马庆平、⾼波、孟瑜。

本标准由电⼒⾏业电机标准化技术委员会负责解释。

1056DL/T735-2000⽬次前⾔，.....，..，.，...，，...，，....，，，......，，....，.，.....，，，........。

.............，.................，.. (1056)1范围·····································...............................................···········⼀10582引⽤标准 (1058)3定义.....................................................，......，..............，....，， (1058)4测量项⽬和⽅法········，，···························，，··························，，············⼀10595测量设备和模态分析软件要求·····，，······，····························，，，................·⼀10606测量条件.............，............，，....，，.......................................， (1061)7评定准则...................................................，.....，..............................， (1061)附录A〔提⽰的附录)模态分析的⼀般⽅法.，...................44...............，，.....，.. (1061)1057中华⼈民共和国电⼒⾏业标准⼤型汽轮发电机定⼦绕组端部动态特性的测量及评定DL/T735-2000Measurementandevaluationofthedynamiccharacteristic onstatorendwindingsofthelargeturbo-generator范围本标准规定了⼤型汽轮发电机定⼦绕组端部动态特性的测量⽅法及评定准则。

汽轮发电机定子绕组端部模态测试与分析何青;崔志斌;韩泓池【摘要】汽轮发电机的定子绕组端部在运行中受到旋转电磁力的作用而受迫振动,造成安全隐患.因此,新机出厂或大修时,需对发电机定子绕组端部动态特性做出判断,以便及时排除故障,减少经济损失.以模态分析的试验法为指导,对一台汽轮发电机的定子绕组端部进行测试和试验数据分析,进而得出该发电机励端和汽端的模态振型估计结果.在测试和分析过程中发现:模态置信准则矩阵能够为可能的错误模态估计结果指出思考的方向;不理想的激励信号输入或不理想的响应信号试验数据会降低模态估计结果的精度.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】5页(P467-471)【关键词】汽轮发电机;定子绕组;模态测试;模态分析;模态置信准则【作者】何青;崔志斌;韩泓池【作者单位】华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京 102206;华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京 102206;华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TM311在汽轮发电机运转发电过程中，定子线圈电流和转子端部的漏磁通彼此作用，定子端部绕组会受到它们之间所产生的旋转电磁力的作用。

定子绕组端部出现的振动问题，从20世纪90年代起，我国对此问题开展了研究。

模态分析是力学结构动力学特征研究的一种手段，模态参数可通过仿真计算或试验数据分析得到。

在汽轮发电机的研发过程中，利用ANSYS等有限元分析软件进行的计算模态分析，能够为定子端部结构设计提供一定的技术支持[1]。

在汽轮发电机新机出厂、交接及检修过程中，试验模态分析能够为其定子端部的动态特性评判提供依据。

基于多年来工程人员的应用经验及研究人员的研究成果，我国于2006年发布了《透平型发电机定子绕组端部动态特性和振动试验方法及评定》的国家标准。

近些年来，测量按国外先进技术制造的1 000 MW汽轮发电机定子端部的动态特征时，仇明等发现了尽管测试结果不与标准要求相符但被测对象并不存在端部故障的情况，并提出了修订标准的建议[2]。

发电厂电气专业监理工作技术总结发电厂电气专业监理工作技术总结发电厂电气专业监理工作技术总结一、工程简介1、工程为2600m机组，均以发电机-变压器组单元接线方式接入电厂330kv母线，330kv升压站采用一个半断路器接线方式，330kvⅲ、ⅳ母线以联络开关与330kv一期的ⅰ、ⅱ母线相连，属户外配电布置，330kv本期出线2回，并在电厂330kv2回线路出线上各设1组330kv高压并联电抗器，采用单相油浸式，每台容量0kvar。

330kv断路器采用sf6瓷柱式断路器，额定电流4000a，开断电流50ka.330kv隔离开关采用三柱平开式，双断口，额定电流1600a，330kv组合电器采用五柱平开式；隔离开关—隔离开关—电流互感器组合和电流互感器—隔离开关—隔离开关—电流互感器组合方式。

330kv 电容式电压互感器采用油浸式，电流互感器采用sf6式。

本期的330kv线路、母线设备是通过一期原有的网络计算机监控系统（布置在1、4机集控室）来实现监控。

对新增的系统保护、故障录波器、安全自动装置、电能计量柜、网络监控柜是利用一期继电器室备用屏进行布置。

2、发电机与主变之间通过自冷全连式离相封闭母线连接，不设发电机出口断路器。

主变容量为3240mva。

本期两台发电机设一台有载调压分裂变压器作为启动备用变压器，电源来自330kv配电装置，经分裂变直接降压到10kv，变压器容量为7040-40mva。

启备变经二台断路器跨接在330kvⅲ、ⅳ母线上。

变压器高压侧中性点直接接地。

发电机中性点经二次侧接电阻的单相变压器接地（阻值0.398ω）。

发电机励磁方式为机端并励静态励磁。

主变三台单相变压器高压侧中性点连接到一起经隔离开关接地。

每台发电机出口装设三组三相pt、引出线各装设一组三相pt、两条330kv母线上各装设一组三相pt。

3、主要设备参数发电机：额定功率：600m，最大连续输出功率：658m,额定电压：22kv，额定电流：495a，os =0.9，冷却方式：水氢氢，d”:17.97%主变压器：额定容量：3240mva，变比：363 ±25%22kv，联结组别：n,d11，阻抗电压：14%启备变压器：额定容量：7040-40mva，变比：345±81.25%10.5-10.5kv,联结组别：0,0-0，阻抗电压：%厂高变压器：额定容量：6335-35mva，变比:22±25%10.5-10.5kv,联结组别：d,n1,n1,阻抗电压：15%厂高公用变：额定容量：3535mva,变比：22±25%10.2kv,联结组别：d,n1,阻抗电压：10.5%主厂房ups：容量：100kva，交流输入电压:三相四线 380v+10%～15%,交流输出电压：220v，切换＜4ms，事故供电30分钟4、厂用系统：每台发电机出口支接两台高压厂用变（一台工作变，一台公用变），厂用高压10kva、b段，分别接在厂高变低压侧的两个分裂绕组上，全厂公用负荷接在公用变低压侧所连接的10kv段上启动备用变压器可作为任一台变压器故障情况下的备用，满足一台机启动容量，同时满足两台厂高变的快速切换。