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随着制造水平的提高及电网运行稳定性的提高,发电机单机容量逐渐增加,大型发电机的安全运行对整个电网的安全、稳定运行将起到越来越重要的作用。发电机定子绕组端部承受着正常运行时的交变电磁力和出口或内部短路时巨大的瞬态电磁力作用。发电机单机容量的增加,使得发电机定子绕组端部所受电磁力、机械力越来越大。由于端部所受电磁振动力的频率是电网频率的两倍,切向、轴向分量较少,以径向为主,为类椭圆形,因此当端部绕组的固有频率接近二倍工频(100Hz)时,尤其当端部绕组振形为椭圆形时,绕组将发生谐振。如果发电机定子绕组槽内固定、端部支撑、绑扎固定和工艺不符合要求,则即使是较少的激振力也会诱发较大的振动。长时间处于谐振状态,运行中就可能因振动幅值增大而发生端部绕组和结构件松动、磨损、绝缘损坏,进而造成事故。因而对大型汽轮发电机定子绕组端部振动特性监测并采取预防措施十分必要。 随着发电机容量的日益增大,发电机的电负荷达到很高数值,使得定子线棒绕组线棒所受的电磁力也越来越大,由于定子绕组端部结构复杂,不仅要设法牢靠固定以抵御强大的电磁作用,同时也应注意将其本身振动的频率远离电磁力的频率来防止发生可怕的共振,由于线棒出槽后弯曲成空间曲线,几何形状较复杂,给计算模型的建立带来很大的困难。据资料介绍,大型汽轮发电机定子端部的双层圆锥形编织网可简化为连续锥壳-梁组合结构或叠层加筋圆锥壳模型,经过试验模态分析识别各参数,最终获得当量力学模型。这种建模方法计算起来非常繁琐、复杂,而且随着高阶模态频率阶数的增高,计算工作量将成级数倍增加。因此一般借用实验测量的方法。 二十世纪八十年代以来,大型汽轮发电机定子端部振动问题逐渐受到了国内外制造、运行及有关科研部门的重视。国内从二十世纪九十年代也开始了此项工作的研究。相关部门自行研制或引进了测量定子绕组端部固有频率和在线监测振幅的设备。有关的电力研究部门对200MW以上的发电机开始进行测试工作。目前测试定子绕组端部模态及固有频率的方法主要是利用锤击进行激振的方法,该方法实施方便,且激励能量能够满足要求。测试系统主要包括力锤、加速度感应器、电荷(电压)放大器、信号采集与处理模块、模态分析软件等。一般来说,力锤的锤头中包含一个压电式力传感器,端部绕组还要安装用于采集振动响应信号的加速度传感器,对两个传感器的信号一起进行频响函数估计,并进行曲线拟合,最后得到被测物的模态参数,根据得到的