ICS29.160.01 K20 中华人民共和国国家标准 GB/T20140—2016 代替GB/T20140—2006 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 Measurementmethodandevaluationcriteriaofdynamiccharacteristicand vibrationonstatorendwindingsofcylindricalsynchronousgenerators 2016-02-24发布 2016-09-01实施 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目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语 1 ……………………………………………………………………………………………………… 4 测量方法 2 ………………………………………………………………………………………………… 5 测量仪器 4 ………………………………………………………………………………………………… 6 评定准则 5 ………………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 动态特性测试的基本原理 7 ……………………………………………………… ⅠGB/T20140—2016 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准代替GB/T20140—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/T20140—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/TC511)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。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: ———GB/T20140—2006。 ⅢGB/T20140—2016 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 1 范围 本标准规定了隐极同步发电机定子绕组端部动态特性和振动测量的方法及评定准则。 本标准适用于额定功率200MW及以上,额定转速为1500r/min、1800r/min的4极隐极同步发 电机和额定转速为3000r/min及3600r/min的2极隐极同步发电机。 隐极同步发电机在出厂前、新机交接、运行中出现异常情况时(例如,线圈磨损或者松动等)、大修检 查时应做定子绕组端部动态特性测量。 隐极同步发电机型式试验、定子绕组端部出现严重松动、绕组端部存在椭圆或四瓣振型的不合格模 态时,宜对定子绕组端部进行振动测量。 200MW以下的隐极同步发电机可参照此标准执行。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T2298 机械振动、冲击与状态监测 词汇 3 术语 GB/T2298界定的以及下列术语和定义适用于本标准。为了便于使用,以下重复列出了 GB/T2298中的某些术语和定义。 3.1 固有频率 naturalfrequency 线性系统自由振动的频率。 3.2 频率响应函数(频响函数) frequencyresponsefunction 频响函数定义如下: a) 简谐激励时,稳态输出向量与输入向量之比; b) 瞬态激励时,输出的傅立叶变换与输入的傅立叶变换之比; c) 平稳随机激励时,输出和输入的互谱与输入的自谱之比。 3.3 模态试验分析 modaltestanalysis 为确定系统模态参数所作的振动试验分析。通常,由激励和响应关系得出频率响应矩阵,再由曲线 拟合等方法识别出模态参数。 3.4 模态参数 modelparameter 模态的特征参数,即振动系统的各阶固有频率、振型、模态质量、模态刚度和模态阻尼。 1GB/T20140—2016 3.5 振型 modeshape 机械系统的某一给定振动模态的振动的模型,即由中性面(或中性轴)上的点偏离其平衡位置的最 大位移值所描述的图形。各点振型值通常要按选定点的偏离值进行归一化。 3.6 椭圆振型(四节点) ellipticalmodeshape 形状为椭圆形的振型。 3.7 四瓣振型(八节点) 4-lobemodeshape 形状为四瓣形的振型。 3.8 峰峰值 peaktopeakvalue 给定时间内振动最大正值与最大负值之间的差值。 3.9 响应比 responseratio(acceleration/force) 频响函数中固有频率所对应的频响函数值(加速度/力)。 3.10 相引线 phaseconnection 并联环与定子相线圈的连接部分。 3.11 主引线 mainconnection 定子绕组并联环连接至出线套管的引线,将定子电流从并联环引至发电机出线。 4 测量方法 4.1 动态特性测量 4.1.1 测量方法 推荐采用锤击法进行动态特性测量。用力锤锤击定子绕组端部的测点位置,同时用加速度传感器 测量其加速度响应。力信号和加速度信号经放大器放大,送入动态信号分析仪进行分析,就可得到结构 的频响函数。 用适当的模态分析软件对得到的频响函数做进一步分析、拟合,可得到模态参数。 4.1.2 测量参数 测量参数如下: a) 定子绕组端部相引线及主引线的固有频率,单位赫兹(Hz); b) 定子绕组端部整体的椭圆模态或四瓣模态振型; c) 定子绕组端部和引线原点频响函数固有频率所对应的响应比值,单位为:(m/s2)/N。 4.1.3 测量环境 定子绕组端部模态试验分析在室温情况下进行。 4.1.4 测点位置和要求 引线固有频率试验的测点位置主要是励端绕组端部相引线和主引线轴向和切向(可加测径向固有 2GB/T20140—2016 频率)。对于某些机组,当励端相引线与端部连接紧密并与之成为难以区分的整体时,可不测引线固有 频率。制造厂通常只做相引线的测量,制造厂型式试验时做主引线的测量,电厂可做主引线的固有频率 测量。 端部整体模态振型试验的测点位置是在汽侧和励侧绕组端部锥体内截面上,各取如图l所示的三 个圆周,每个圆周上的测点应沿圆周均匀布置,2极发电机测点数至少16个测点,4极发电机测点数至 少32个测点。推荐按圆周1至圆周3(见图1所示)的顺序测量。通常测量圆周1的模态,可根据分析 的需要,加测圆周2和圆周3的数据。 加速度传感器用粘性材料或其他方法临时固定在相应的测点位置上。 说明: 1———定子绕组端部鼻端接头测点组成的圆周; 2———定子绕组端部槽口测点组成的圆周; 3———定子绕组端部渐开线中部测点组成的圆周。 图1 定子绕组端部整体模态试验测点布置图 4.1.5 响应比测量 响应比测量方法如下: a) 与锤击法测量固有频率方法相同,要求测量前对力锤和拾振传感器设置灵敏度参数; b) 测量激振点的原点频响函数; c) 按表1和表2给出的频率范围在频响函数幅频图上读出响应比; d) 具体测量方法见A.4。 4.2 振动测量 4.2.1 测量方法 把振动传感器固定在定子绕组端部的测点位置上,信号传输线引出发电机并连接到动态信号分析 仪上,动态信号分析仪采集绕组端部上各测点的振动响应信号,经分析软件分析处理,得到定子绕组端 部测点的时域波形图和频域波形图,从中确定通频(频率范围为大于或等于转频)和倍频振动位移峰峰 值,同时应记录测量时间和发电机的以下参数:转速、定子电压、定子电流、有功功率和无功功率。 4.2.2 测量参数 定子绕组端部的绝对振动位移幅值,主要是通频(频率范围为大于或等于转频)和倍频振动位移峰 峰值,单位为微米(μm)。 3GB/T20140—2016 4.2.3 测量工况 测量工况如下: a) 发电机额定空转; b) 发电机额定空载; c) 发电机额定短路; d) 发电机额定负载(现场)。 4.2.4 测点布置和安装 可以在定子绕组鼻端接头、定子绕组引出线和定子绕组端部紧固件的适当位置布置测点,或根据需 要在线棒的其他位置上布置测点。应根据定子绕组端部模态试验结果,在振动磨损明显的部位或振动 比较大的位置布置测点。传感器和信号线必须安装牢固,不影响发电机的运行和检修。在氢冷发电机 上应用时,信号线引出机座,应达到发电机气密性试验的要求。 5 测量仪器 5.1 动态特性测量仪器