一种大型发电机壳体共振频率测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大型发电机壳体共振频率测试方法及装置。目前，发电机壳体共振频率测试方法主要为模态法，但因发电机体积较大、结构复杂等，测试成本较高，客观上需要一种更准确、更简便的测试方法。本发明专利技术采用的技术方案为：测试机组变转速下的发电机壳体振动，并绘制相应的波特图，可得到发电机壳体的共振转速，计算共振频率、共振避开系数、共振品质因子；在此基础上，再结合现场发电机两侧端盖和发电机两侧机座等的振动情况，对发电机承载不均匀或脱空等故障进行进一步的辨识，为发电机壳体振动大的故障诊断提供参考。本发明专利技术的测试方法简单实用，具有较好的经济效益。

A resonant frequency test method and device for large generator housing

The invention discloses a resonant frequency test method for large generator housing and a device thereof. At present, the main method of measuring the resonance frequency of the generator shell is the modal method, but the test cost is higher because of the large volume of the generator and the complex structure, so it needs a more accurate and more convenient test method. The technical scheme adopted in the invention is to test the vibration of the generator shell under the variable rotational speed of the unit and draw the corresponding Potter diagram. The resonance speed of the generator shell can be obtained, the resonance frequency, the resonance avoidance coefficient and the resonance quality factor are calculated. On this basis, the two side cover of the generator and the two sides of the generator are combined. The vibration of the seat and so on is further identified for the failure of the generator, such as uneven or empty space, and provides a reference for the fault diagnosis of the large vibration of the generator shell. The test method of the invention is simple and practical, and has good economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种大型发电机壳体共振频率测试方法及装置
本专利技术涉及大型发电机振动异常的故障诊断领域，具体地说是一种基于发电机壳体振动随转速变化特性来测试其共振频率方法及装置。
技术介绍
随着发电机往高参数、大容量方向的发展，安装时对发电机定子地脚下的垫片铺设提出了更严格的要求。但由于发电机组基础沉降、安装质量等因素，发电机定子壳体的机械共振，尤其是在共振频率接近50Hz，对安全稳定运行造成严重影响。在大型发电机定子壳体振动大故障中，发电机壳体共振的概率较大。因此，测定发电机定子壳体的共振频率，是对这一故障进行诊断的关键一环。目前，发电机壳体共振频率测试方法主要为模态法，但因发电机体积较大、结构复杂等，测试成本较高，客观上需要一种更准确、更简便的测试方法。
技术实现思路
为了判断现有大型发电机壳体是否存在着50Hz左右的共振现象，本专利技术提供一种更准确、更简便的发电机壳体共振频率测试方法，其通过在变转速实验(包括超速试验)过程中对发电机壳体振动进行测量，根据发电机壳体振动随转速的变化，得出发电机壳体共振频率，以判断出发电机壳体是否存在机械共振。本专利技术采用的技术方案如下：一种大型发电机壳体共振测试方法，其包括：将汽轮发电机组配套的振动监测保护系统(TSI)中的键相信号和在发电机壳体不同部位安装的振动传感器接入振动信号采集仪，测试机组变转速过程中的振动数据，绘制发电机壳体振动的波特图，确定发电机定子壳体共振转速ni，并计算发电机定子壳体共振频率fc、共振避开系数Ωi、共振品质因子Q和阻尼系数ζ；当共振避开系数Ωi<10％且阻尼系数ζ<2％，则判断发电机壳体存在45-55Hz处的机械共振现象。本专利技术测试机组变转速下的发电机壳体振动，并绘制相应的波特图，可得到发电机壳体的共振转速，计算共振频率、共振避开系数、共振品质因子和阻尼系数；在此基础上，再结合现场发电机两侧端盖和发电机两侧机座等的振动情况，对发电机承载不均匀或脱空等故障进行进一步的辨识，为发电机壳体振动大的故障诊断提供参考。作为上述技术方案的补充，对机组进行变无功试验，如机组两端轴振、瓦振和机组无功或励磁电流无正相关，则判断发电机壳体振动的故障属于机械故障，排除其属于电气故障。作为上述技术方案的补充，所述机组变转速的测试包括机组的超速试验。作为上述技术方案的补充，在发电机壳体集控室侧、变压器侧和发电机两侧轴瓦处安装振动传感器。作为上述技术方案的补充，发电机定子壳体共振频率fc的计算公式为：fc＝ni/60，其中，ni的单位为r/min；fc的单位为Hz。作为上述技术方案的补充，共振避开系数的计算公式为：Ωi＝|fc﹣50|/50，其中，fc的单位为Hz；Ωi的单位为％。作为上述技术方案的补充，共振的品质因子Q的计算公式为：Q＝ni/(n2-n1)，其中，Q为共振的品质因子；n1、n2分别为共振幅值的0.707倍(即倍)的低、高转速，单位为r/min。作为上述技术方案的补充，发电机壳体的阻尼系数ζ计算公式如下：ζ＝1/(2*Q)，ζ的单位为％。本专利技术还提供一种大型发电机壳体共振测试装置，其包括：振动数据测试单元：将汽轮发电机组配套的振动监测系统中的键相信号和在发电机壳体不同部位安装的振动传感器接入振动信号采集仪，测试机组变转速过程中的振动数据；波特图绘制单元：根据振动数据绘制发电机壳体振动的波特图；参数计算单元：根据波特图确定发电机定子壳体共振转速ni，并计算发电机定子壳体共振频率fc、共振避开系数Ωi、共振品质因子Q和阻尼系数ζ；共振现象判断单元：当共振避开系数Ωi<10％且阻尼系数ζ<2％，则判断发电机壳体存在45-55Hz处的机械共振现象。本专利技术具有的有益效果如下：本专利技术通过在变转速实验过程中对发电机壳体振动进行测量，根据发电机壳体振动随转速的变化，得出发电机壳体共振频率，从而判断出发电机壳体是否存在机械共振。本专利技术的测试方法简单实用，具有较好的经济效益。附图说明图1为本专利技术实施例1中发电机壳体振动传感器测点布置图；图2为本专利技术实施例1发电机机座、台板、基础振动测点测试图；图3为本专利技术实施例1发电机机座、台板、基础示意图(图中的A表示机座，B表示台板，C表示基础)；图4为本专利技术实施例1中发电机壳体集控室侧振动波特图(高点转速为3090r/min)；图5为本专利技术实施例1中共振品质因子Q计算示意图。具体实施方式下面结合说明附图和具体实施方式对本专利技术的实质性特点作进一步说明。实施例1本实施例为一种大型发电机壳体共振测试方法，具体测试步骤详细描述如下：(1)发电机壳体的变转速振动测试根据现场发电机壳体结构，对发电机壳体安装振动传感器的布置，其发电机壳体振动布置见图1-3。在机组变转速试验及超速试验过程中的发电机壳体振动进行测试。(2)发电机壳体共振频率及其它参数的计算根据机组变转速及超速试验时发电机壳体振动波特图(见图4)的变化，得出发电机壳体共振转速ni，共振频率fc、共振避开系数Ωi利用计算公式：fc＝ni/60(1)Ωi＝|fc﹣50|/50(2)其中，ni单位为r/min；fc的单位为Hz；Ωi的单位为％。共振的品质因子Q、发电机壳体的阻尼系数ζ确定Q＝ni/(n2-n1)(3)其中：Q为共振的品质因子；n1、n2为共振幅值的0.707倍(即倍)的较低、较高转速，单位为r/min，其计算示意图见图5。发电机壳体的阻尼系数ζ计算：ζ＝1/(2*Q)(4)上式中：ζ的单位为％。当共振避开系数Ωi<10％且阻尼系数ζ<2％，则判断发电机壳体存在45-55Hz处的机械共振现象。本专利技术的测试方法已成功应用在600MW、300MW机组的壳体振动大故障诊断中，准确诊断了机组发电机承载不均匀或脱空，处理后，发电机壳体振动大幅降低。实施例2本实施例提供一种大型发电机壳体共振测试装置，其包括：振动数据测试单元：将汽轮发电机组配套的振动监测系统中的键相信号和在发电机壳体不同部位安装的振动传感器接入振动信号采集仪，测试机组变转速过程中的振动数据；波特图绘制单元：根据振动数据绘制发电机壳体振动的波特图；参数计算单元：根据波特图确定发电机定子壳体共振转速ni，并计算发电机定子壳体共振频率fc、共振避开系数Ωi、共振品质因子Q和阻尼系数ζ；共振现象判断单元：当共振避开系数Ωi<10％且阻尼系数ζ<2％，则判断发电机壳体存在45-55Hz处的机械共振现象。应用例某电厂#2发电机选用上海汽轮发电机有限公司生产的QFSN-600-2-2A型水氢冷却发电机。机组振动测试系统配有一套3500的TSI系统、一套本特利公司的SystemOne汽轮发电机组故障诊断系统，可连续采集发电机两端轴承处的轴振、瓦振等参数，发电机两端轴承座45°、135°方向各配置一个涡流传感器，测量轴振，在每个轴承的90°方向安装了1个加速度传感器，测量瓦振。在现场发电机旁，使用VM9502手持式测振仪，测量发电机机座、台板、基础振动；发电机本体两侧布置了美国本特利208P振动采集仪和美国本特利9200型加速度传感器4个，测量发电机两端轴瓦垂直方向的瓦振，发电机壳体水平方向的振动。该发电机在2016年3月一次A级检本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型发电机壳体共振测试方法，其特征在于，包括：将汽轮发电机组配套的振动监测保护系统中的键相信号和在发电机壳体不同部位安装的振动传感器接入振动信号采集仪，测试机组变转速过程中的振动数据，绘制发电机壳体振动的波特图，确定发电机定子壳体共振转速ni，并计算发电机定子壳体共振频率fc、共振避开系数Ωi、共振品质因子Q和阻尼系数ζ；当共振避开系数Ωi

【技术特征摘要】
1.一种大型发电机壳体共振测试方法，其特征在于，包括：将汽轮发电机组配套的振动监测保护系统中的键相信号和在发电机壳体不同部位安装的振动传感器接入振动信号采集仪，测试机组变转速过程中的振动数据，绘制发电机壳体振动的波特图，确定发电机定子壳体共振转速ni，并计算发电机定子壳体共振频率fc、共振避开系数Ωi、共振品质因子Q和阻尼系数ζ；当共振避开系数Ωi<10％且阻尼系数ζ<2％，则判断发电机壳体存在45-55Hz处的机械共振现象。2.根据权利要求1所述的大型发电机壳体共振测试方法，其特征在于，对机组进行变无功试验，如机组两端轴振、瓦振和机组无功或励磁电流无正相关，则判断发电机壳体振动的故障属于机械故障，排除其属于电气故障。3.根据权利要求1或2所述的大型发电机壳体共振测试方法，其特征在于，所述机组变转速的测试包括机组的超速试验。4.根据权利要求1或2所述的大型发电机壳体共振测试方法，其特征在于，在发电机壳体集控室侧、变压器侧和发电机两侧轴瓦处安装振动传感器。5.根据权利要求1或2所述的大型发电机壳体共振测试方法，其特征在于，发电机定子壳体共振频率fc的计算公式为：fc＝ni/60，其中，ni的单位为r/min；fc的单位为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卫军，吴文健，应光耀，张宝，马思聪，蔡文方，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，杭州意能电力技术有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33