600MW等级汽轮发电机定子绕组端部振动监测与分析

发电机的定子绕组端部及线棒、引线的模态及固有频率应避开表1中所列的范围值。
表1透平型发电机定子绕组端部局部及整体椭圆固有频率避开范围
额定转速（r/min）
支撑形式
线棒固有频率（Hz）
引线固有频率（Hz）
椭圆整体固有频率（Hz）
3000
刚性支撑
≤95，≥106
≤95，≥108
≤95，≥110
柔性支撑
≤95，≥106
3）试验结果
表2定子绕组端部整体模态试验结果
阶数
励磁机侧
汽轮机侧
模态频率
模态振型
阻尼比%
模态频率
模态振型
阻尼比%
1
50.041Hz
椭圆
0.139
52.161Hz
椭圆
1.661
2
69.830Hz
三瓣
3.843
64.851Hz
三瓣
1.345
本次测试励磁机侧和汽轮机侧均以六点钟位置为1号槽，顺时针方向进行编号。定子绕组鼻端固有频率试验结果见表3。引线固有频率试验结果见表4。
19
5069 90
52 75 104 130
20
5276 88
52 87 130
21
50 73 88 132
52 64 130 136
22
50 70 122 130
52 75 130
23
50 73 89
52 87 104
24
50 90 123 136
52 75 130
25
50 68 91 125
52 64 87 130
5定子绕组端部振动在线监测系统的应用
大唐景泰发电厂1号发电机于2015年9月安装了一套上海思瑞代理的瑞士MC-Monitoring生产的汽轮发电机定子端部绕组振动在线监测系统PMS-200EW，该系统包括12支光纤加速度传感器FAS-110 M2、数据采集单元和上位机等。选择所需要的测量点，在发电机汽励端各安装了6个测点，安装时用环氧胶和绑带将传感器固定绑牢，光缆用绑带按间隔100mm绑扎固定，通过光电转换器从氢冷器人孔盖板上引出，紧固光电转换器与人孔盖板在气密试验及氢压工况运行时不发生气体泄漏，然后将FAS光纤传感器信号接入PMS-200光纤振动数据采集系统，再将采集系统的每个采集通道输出相应线棒的4～20mA信号送至上位机显示、记录并存盘，同时将各通道状态和二级报警继电器信号送至DCS系统。
13
50 75 89 125 130
52 62 75 87
14
50 69 90 132
52 64 104 132
15
50 74 122
52 64 106 130
16
50 74 106
52 63 75 134
17
5089 124 138
52 64 76 87
18
5076 108 125
52 60 64 130
52 64 104 132
33
50 74 106
52 75 87
34
5089 124
52 75 104 132
35
5076 108 125
52 64 130
36
5069 90 138
52 64 87 132 138
37
5276 88
52 75 130
38
5075 122
52 87 130
39
5089 123
≤95，≥108
≤95，≥112
除了固有频率之外，还应对发电机定子绕组端部的振幅进行要求：
1）发电机正常运行时，定子端部倍频振动位移峰-峰值小于250μm，一般认为，适合无限制地长期运行。
2）发电机正常运行时，定子端部倍频振动位移峰-峰值大于250μm，小于400μm，应发报警信号。一般来说，机组在这种情况，可以继续运行一段时间，在此期间进行研究以找出振动的原因，看振动是否能够稳定在某个范围。
6
5069 123
52 64 78 106
7
50 74 89 106
52 88 130
8
5070 89
52 75 130
9
50 68 90123
52 60 64 87 132
10
50 69 88
52 64 70 104 136
11
50 70 89 106
52 75 130
12
50 69 123
52 64 87 128
26
50 69 123 130
52 75 87 138
27
50 69 124
52 64 104 130
28
50 70 89
52 75 87
29
50 69 123 136
52 64 104 136
30
50 75 130
52 64 87
31
50 69 90 132
52 64 87 132
32
50 74 90 124
5
50 89 123 130
6
50 75 90 123
由以上固有频率测试结果数据可知，景泰1号机定子绕组端部汽、励端整体椭圆模态频率分别为52Hz、50Hz，符合了国家标准中关于避开95~112Hz的要求，但线棒鼻端接头固有频率有个别不合格。而且定子绕组端部及线棒、引线均存在着50Hz左右的固有频率，虽然国家标准中对50Hz固有频率没有明确的要求，但是对于景泰1号机这种端盖式轴承设计的发电机来说，转子及轴承的50Hz激振力会传递到整个定子结构，若是定子中零部件存在50Hz的固有频率，有可能会出现较大50Hz的振动，这显然对于发电机的安全运行是有影响的。为了对运行时的定子绕组端部振动情况有一个具体的了解和实时的监测，我们对景泰1号机加装了一套定子绕组端部振动在线监测系统。
在定子绕组端部相同内径的部位布置测点，定子槽数为42，每隔一个线棒布置一个测点，绕组端部的鼻端共22个测点。
2.2）定子绕组引线固有频率试验方法
用力锤敲击定子绕组引线，测量相应测点的振动响应，经动态信号分析仪分析，得到相应的瞬态激励频率响应函数，在瞬间激励频率响应函数的幅频特性曲线上，相干函数值在0.9以上的极大值点为各引线测点的固有频率值。
52 75 87 136
40
50 90 123
52 64 104 130
41
50 68 125
52 87 130
42
50 69 123 130
52 64 87 130
表4引线固有频率
引线编号
径向固有频率（Hz）
1
50 69 123 130
2
50 69 106 136
3
50 70 89 125
4
50 75 88 132
3）发电机正常运行时，定子端部倍频振动位移峰-峰值大于400μm，应发停机信号一般来说，机组在这种情况，不宜继续运行，应尽快停机检查、处理，或者根据实际情况采取相应的措施（如降低负荷）使振动降低到限值以下。
4景泰1号机模态试验情况
大唐景泰发电厂1号机组于2015年9月进行设备大修，受大唐景泰发电厂委托，中国大唐集团科学研究院有限公司西北分公司在2015年9月进行了1号发电机定子端部模态试验。
表3定子绕组鼻端固有频率
序号
励磁机侧
汽轮机侧
径向固有频率（Hz）
径向固有频率（Hz）
1
50 69 89 128
52 63 86 128
2
5074 106 128
52 66 130
3
50 89 106 130
52 75 88
4
5074 108 123
52 64 130 138
5
5089 132
52 62 87
径向
CH6
15.0031
FAS-110 M2
汽2点钟
径向
CH7
14.1165
FAS-110 M2
励5点钟
径向
CH8
14.1259
FAS-110 M2
励7点钟
径向
CH9
14.1203
FAS-110 M2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
励9点钟
径向
CH10
14.1014
FAS-110 M2
励11点钟
径向
CH11
15.0026
FAS-110 M2
600MW等级汽轮发电机定子绕组端部振动监测与分析
XXX XXX
大唐甘肃发电有限公司景泰发电厂
摘要本文介绍了600MW等级汽轮发电机定子绕组端部振动监测与分析的方法，并在景泰发电机厂1号发电机上得到了成功的应用，获得了满意的结果，准确地判断出了发电机定子绕组端部的振动、模态特性，对发电机定子绕组端部的安全运行起到了良好的监控效果。
1）试验设备
a.MSC-3(IEPE型/LEMO接头)型压电型带传感器力锤
b.INV3062T1型智能信号采集处理分析仪
c.加速度传感器INV-9822
2）试验方法及步骤
2.1）定子绕组端部整体模态试验方法
定子绕组端部整体模态试验采用一点响应多点激励法，用力锤定点敲击定子绕组端部上的某点，向绕组端部提供一个瞬态的冲击力，数据采集器拾取端部绕组上测点的径向振动响应，再对数据进行综合分析处理，得到定子绕组端部整体的模态频率和振型。
测振主机通道
传感器编号
传感器型号
对应位置
测试方向
CH1
14.1328
FAS-110 M2
汽4点钟
径向
CH2
14.1097
FAS-110 M2
汽6点钟
径向
CH3
14.1161
FAS-110 M2