http:1/www.docin.comfmsn36g JB 中华人民共和国机械行业标准 JB/T 8990-1999 大型汽轮发电机定子端部绕组模态试验 分析和固有频率测量方法及评定 1999-08-06发布 2000-01-01实施 国家机械工业局 发布 http:/www.docin.comfmsn369 http:1/www.docin.comfmsn36g JB/T 89901999 本标准是大型汽轮发电机定子端部绕组动态特性测试和评定的行业标准。 本标准的附录A是提示的附录。 本标准由全国旋转电机标准化技术委员会提出并归口。 本标准负责起草单位：哈尔滨大电机研究所、山东电力科学研究院、广东电力试验研究所、上海汽 轮发电机有限公司、东方电机股份有限公司、北京重型电机厂。 本标准主要起草人：姜尚崇、孙树敏、杨楚明、曹美全、朱世林、秦绍强。 本标准首次制定。 http:www.docin.comfmsn36g http:1/www.docin.comjmsn36g 中华人民共和国机械行业标准 JB/T8990-1999 大型汽轮发电机定子端部绕组模态试验 分析和固有频率测量方法及评定 1范围 本标准规定了大型汽轮发电机定子端部绕组模态试验分析和固有频率的测量方法及评定准则。 本标准适用于额定功率300MW及以上的额定转速为3000r/min和3600r/min的大型汽轮发电机 （包括在空冷、双水冷、全氢冷和水氢冷等定子端部绕组的模态试验分析和固有频率测量及评定。 大型汽轮发电机在制造厂内做型式试验时，应做定子端部绕组模态试验分析。在电厂做固有频率测 量时，如果发现多数线棒有接近电磁干扰力频率的固有频率时，也要做模态试验分析。 大型汽轮发电机产品在出厂前、大修后必须做定子端部绕组的固有频率测量。在电厂，有异常情况 时（例如，承受突然短路、线圈磨损或者松动等），都必须做固有频率测量。 300MW以下的汽轮发电机，根据具体情况决定在大修后是否做固有频率测量。 进口机组也可参照此标准执行。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均 为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T2298—1991机械振动与冲击术语 3术语 术语详见GB/T2298。 3.1固有频率 线性系统自由振动的频率。 3.2频响函数 瞬态激励时，系统的输出傅里叶变换与输入的傅里叶变换之比，或输出和输入的互谱与输入的自谱 之比。 3.3模态试验分析 为确定系统模态参数所作的振动试验分析。通常，先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 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。 3.5振型 机械系统的某一给定振动模态的振型是指由中性面(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。 国家机械工业局1999-08-06批准 2000-01-01实施 http:/www.docin.comfmsn36g http:/www.docin.comfmsn36g JB/T 8990-1999 3.6椭圆振型 形状为椭圆形的振型。 4测量分析方法 4.1测量频响函数的方法 本标准规定，对定子端部绕组做模态试验和固有频率测量时采用锤击法来得到它们的频响函数。用 力锤锤击端部绕组，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电荷放大器或电压放大 器放大后，送到动态信号分析仪进行分析，就可得到结构的频响函数。 在对线棒和引线等做固有频率测量时，对得到的频响函数做进一步分析，就可得到它们的固有频率。 在对端部绕组做模态试验分析时，用适当的模态分析软件对得到的频响函数进行分析、拟合，可得 到模态参数，也就是得到绕组的固有频率、振型和阻尼比等。 4.2力锤，加速度传感器及相应放大器的选用 4.2.1冲击力锤（力锤） 对用于锤击的冲击力锤要带有压电式力传感器。力锤的锤体应有足够的质量，以便能激励起端部绕 组。本标准推荐采用锤体质量1-4kg左右的力锤，这样的力锤能提供适当的锤击力，以激励起端部绕组。 对锤头盖，要选用橡胶或软塑性等材料，这样可以避免损伤端部绕组绝缘材料，在力的适当频带内能保 证足够的能量。 压电式力传感器有两种类型，即电荷型和低阻抗电压型（也称ICP)型，两种类型的力传感器都可采 用，只不过它们要配用不同类型的放大器。 4.2.2加速度传感器 在做锤击试验时，本标准推荐采用压电式加速度传感器测量振动响应。压电式加速度传感器亦有两 种类型：电荷型和低阻抗电压型（ICP型）。可以任选其中一种类型的加速度传感器。一般情况下，通用型 压电式加速度传感器的频率范围和灵敏度都能满足测量要求。 4.2.3电荷放大器和电压放大器 由于电荷型压电式力和加速度传感器输出的是电荷，因此需要配接电荷放大器。电荷放大器的作用 是将电荷型传感器产生的正比于力或加速度的电荷量转变为电压信号输出。 低阻抗电压型压电式力和加速度传感器需要配接电压放大器。这种类型传感器内部装有电荷放大器， 把高阻抗的电荷输出量变为电压量，因此可以直接配接电压放大器。由于传感器内部有电路，需要电源， 因此该放大器既给传感器内部电路供电又起电压放大作用。 4.3端部绕组模态试验或固有频率测量的环境、测点位置、数量和要求。 4.3.1试验环境要求 端部绕组模态试验分析和固有频率测量都要在冷态和不通水（定子绕组为水内冷时)的情况下进行。 4.3.2端部绕阻固有频率测量的测点位置和要求 对定子端部绕组，本标准规定要测量汽端和励端端部绕组线棒鼻端（径向、轴向和切向）及励端6组 上、下层12根鼻端引线（轴向和切向)的固有频率。 过渡引线的固有频率测量只在电厂做。 除非已知某种冷却方式的汽轮发电机端部绕组线棒鼻端的固有频率远离电磁于扰力频率可以不测 外，其余的都应测量其固有频率。 在锤击时，加速度传感器用真空泥或其他粘性材料临时固定在相应的测点位置上。 4.3.3端部绕组模态试验分析的测点位置、数量和要求 在汽端或励端端部绕组锥体上取2个圆周，每个圆周上至少取9个测点做模态试验分析。在内环，按 柱座标设置，r和日方向测量；在线圈鼻端，按球座标设置，β和和三个方向测量。 假如端部绕组模态密集，则要适当增加测点数量。 2 http:fwww.docin.comfmsn36g http:1/www.docin.comfmsn369 JB/T 8990-1999 4.4测量参数 4.4.1锤击力 在用力锤做锤击试验时，锤击力的单位是牛顿(N)。 4.4.2加速度 锤击时，用加速度传感器测量的加速度单位为米每二次方秒（m/s"）。有的动态信号分析仪也以一个 标准重力加速度g。为加速度单位。 4.4.3测量频率范围 在做锤击试验时，测量分析的频带上限频率最低应为160Hz。 5测量分析仪器和模态试验分析软件 5.1对测量分析仪器的基本要求 动态信号分析仪至少应有2个通道，时间域采样点至少1024个，频率分辨率应不少于400线。 动态信号分析仪应有基本的信号分析功能。能对信号做时域、频谱、互相关、传递函数（频响函数）、 相干函数和互功率谱分析等。其所有的窗函数应包括力窗函数（对力信号）和指数窗函数（对加速度响应信 号）。并能对得到的频响函数做线性平均处理。 通常，2通道或2通道以上的便携式动态信号分析仪都能满足端部绕组固有频率测量的要求。用于进 行模态试验分析时，还要求分析仪有内部贮存功能，以贮存得到的频响函数。分析仪应与装载模态试验 分析软件的计算机有数据通讯接口，以便在做模态试验分析时调用贮存在分析仪里的频响函数数据组。 5.2模态试验分析软件 在做模态试验分析前，先用分析仪测量系统的频响函数，再用适当的模态分析软件进行模态试验分 析，以得到系统的模态参数。装载有模态分析软件的计算机应与分析仪有数据通讯接口，以便两者间能 进行数据交换。分析仪采集的频响函数数据格式要与模态分析软件要求的一致。 根据上述原则来选择动态信号分析仪和模态试验分析软件。 6评定准则 6.1评定准测的依据 6.1.1定子端部绕组中的线棒和引线固有频率 汽轮发电机电磁干扰力频率是额定转速频率的2倍。额定转速为3000r/min时，其电磁干扰力频率 为100Hz；额定转速为3600r/min，电磁干扰力频率为120Hz。为了避免定子端部绕组中的线棒和引线 产生共振或较大的振动而引起绕组磨损、松动和其他破坏事故，定子端部绕组中的线棒和引线固有频率 应避开电磁干扰力频率足够远。 通常，端部绕组固有频率测量是在冷态下进行的。在机组运行时，汽轮发电机定子内部有较高的温 度。在这种情况下，端部绕组中的绝缘材料有一定程度的软化，这将使其弹性降低，也就降低了线棒和 引线的刚度，使它们的固有频率下降。在制定本标准时，考虑到了这一因素的影响。 6.1.2端部绕组中的椭圆振型固有频率 在机组运行时，端部绕组受到2倍转速频率的电磁干扰力作用，此力的分布形状接近椭圆型。如端 部绕组有接近2倍转速频率的固有频率，并且振型是椭圆型的，则端部绕组将会产生共振或较大振动。因 此端部绕组要避开接近电磁干扰力频率的椭圆型固有频率。 6.2准则 本标准推荐的端部绕组中的线棒和引线固有频率避开范围为：线棒鼻端（径向、轴向和切向)和鼻端 上、下层引线及过渡引线的固有频率应该小于或等于电磁干扰力频率的94%，大于或等于电磁干扰力频 率的115%。 端部绕组的椭圆型固有频率应避开的频率范围与上述相同