某电厂1机端部模态试验报告
机组定子端部模态试验方法与分析
机组定子端部模态试验方法与分析发表时间：2020-12-10T05:35:02.758Z 来源：《河南电力》2020年7期作者：周勇[导读] 为保障机组安全稳定运行，机组在出厂前、新机交接、运行时出现线圈磨损或松动等异常时、大修检查时进行定子端部模态试验十分有必要。
（湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司湖南省长沙市 410213）摘要：定子绕组端部结构的优化设计使定子绕组端部的整体固有频率避开95-110HZ，但因制造、安装或运行中的冲击现象，部分机组的定子绕组端部的固有频率可能落入95-110HZ范围之内，容易发生因振动引起的机组定子绕组端部故障。
为保障机组安全稳定运行，机组在出厂前、新机交接、运行时出现线圈磨损或松动等异常时、大修检查时进行定子端部模态试验十分有必要。
关键词：定子端部模态试验；试验方法；数据统计分析1 引言随着电力系统技术发展，装机单机容量不断增加，定子绕组端部受到的两倍频电磁力随之增大。
如果定子绕组端部的固有频率接近100HZ，将发生谐振，从而可能因振幅过大而发生结构松动、磨损、绝缘损坏等现象，甚至断裂等故障，严重威胁机组的安全运行。
因此有必要对机组进行定子端部模态测试定子线棒和引线固有频率测试，检查定子设备状态，及时发现和处理发电机运行中定子绕组潜在或发展中的故障，采取防止振动的有效措施，确保设备安全稳定运行。
以下结合某电站3号机组定子绕组端部模态试验探讨一下试验内容要求、方法和数据统计分析。
2试验内容及要求2.1定子线棒固有频率测量对定子线棒上下两端进行固有频率测量；要求：1）测量每根线棒上端部的径向固有频率。
2）测量每根线棒下端部的径向固有频率。
2.2定子端部模态数据测量及分析在定子线棒上下两端分别进行模态测试，并给出定子端部整体模态；要求：取线棒上、下端部的二个支持环作为试验圆周，每个圆周上取16个测点，共有2×16个测量点。
测量上、下线棒端部的整体模态。
3 试验方法和数据统计分析3.1定子线棒径向固有频率测量测量定子线棒径向固有频率，线棒下端部有300个，线棒上端部有240个。
发电机定子绕组端部模态振型分析
发电机定子绕组端部模态振型分析1.发电机定子绕组端部的结构特点发电机定子绕组端部是指定子绕组从槽垂直升起，连接到末端的部分。
其主要由绕组导线、绝缘材料、端头及连接器等组成。
在运行中，定子绕组端部容易受到电磁力的作用，从而引起振动和应力的集中。
因此，对于发电机定子绕组端部的振动特性进行分析，可以揭示其结构的强度和稳定性等方面的问题。
2.模态振型的定义和计算方法模态振型是指机械系统在自由振动过程中各部件的振动形态。
对于发电机定子绕组端部而言，其模态振型可以通过有限元方法进行计算。
有限元法是一种基于离散化的数值计算方法，将连续系统离散化为有限个子域，通过计算子域之间的相互作用来描述整个系统的运动规律。
3.模态振型分析的意义模态振型分析可以揭示发电机定子绕组端部在运行过程中的振动特点和模态分布情况。
通过对模态振型进行分析，可以了解发电机定子绕组端部的结构强度、稳定性和振动响应等方面的问题。
同时，模态振型分析还可以为发电机的结构优化和故障诊断等提供参考依据。
4.常见的模态振型分析方法常见的模态振型分析方法主要包括有限元法、模态测试法和解析法等。
其中，有限元法是一种计算机数值方法，通过对有限元模型进行求解，可以得到发电机定子绕组端部的模态振型和频率响应。
模态测试法是通过实际测试，通过检测和分析振动信号，得到发电机定子绕组端部的振动模态。
解析法是通过解析方程，得到发电机定子绕组端部的模态振型和频率响应。
总结起来，发电机定子绕组端部的模态振型分析对于发电机的性能分析和故障诊断具有重要的意义。
通过对发电机定子绕组端部的模态振型进行分析，可以揭示其结构的强度和稳定性等方面的问题，为发电机的结构优化和故障诊断提供参考依据。
常见的模态振型分析方法包括有限元法、模态测试法和解析法等。
发电机端部模态试验规程
发电机端部模态试验规程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!Download Tip: This document has been carefully written by the editor. I hope that after you download, they can help you solve practical problems. After downloading, the document can be customized and modified. Please adjust and use it according to actual needs. Thank you!发电机端部模态试验规程如下：①前期准备：确保发电机处于冷态，清理端部绕组区域，安装高灵敏度加速度传感器，选择合适的测量仪器与数据采集系统，依据DL/T 735等标准设定试验参数。
②激励与响应：采用锤击或电磁激振方式，对发电机定子绕组端部（包括鼻端、引线、过渡引线）施加激励，记录下振动响应数据。
激励点需均匀分布，覆盖所有关键结构部位。
③数据采集：在0～500 Hz频率范围内，采集振动信号，获取频响函数，确保信号质量清晰无干扰，记录足够的数据点以供后续分析。
④模态分析：运用模态识别软件，基于采集到的振动数据，进行频谱分析，识别出端部绕组的固有振动频率与模态形状，评估其动态特性。
⑤结果评定：根据识别出的模态参数，与设计标准或历史数据比较，判断是否满足振动稳定性要求。
评估是否存在有害共振风险，必要时采取减振措施。
⑥报告编制：整理试验数据，记录测试条件、测量结果、分析结论及建议，形成正式试验报告，为发电机安全运行及维护提供依据。
⑦安全与复原：试验结束后，拆除测试设备，恢复发电机原状，确保所有部件安全回装，无遗留物影响正常运行。
台州发电厂8号发电机定子绕组端部模态试验数据分析
ｌ ＿ ■
兹、 三阶 １ ２赫兹 多瓣 型振 型 ， 图 中可 １ 从 以看 出 ，其 中三 阶 １ ２ 兹多瓣 型振 型 １赫 已接 近于椭 园型 ，考虑 到温度 等因素影 响 ，励端 存在一 个非严格 意义 上的倍频
端 部绕组机 械振动模 态试验数据 汇总 于
产生共振现象，即使较少的激振力也会
诱 发较 大 的 振 动 。
试验前 对励侧 检查 也发 现与汽侧基 本 相 同的现 象 ： 别压板 出现环氧 泥 、 个 部 分槽 口垫 块有松动 迹象 、发 电机过桥 连 接线及 引 出线 固定 夹件 在 ５６点钟位 置 ， 出现松动磨损现象 、 Ｌ型支架普遍 出现 松
果考 虑到外界 因素 的影响 ，仍 落在ｌ 临界 边缘 。 励侧原三 阶 １ ２赫兹多瓣型振 型 ． １ ２
（ 接近 于椭 园型振 型 ）已变 为 １４１ ０ ．赫兹
已明显 呈三角形 。但 汽 、励两侧 均存在 １０赫兹 附近 的非 椭圆型振 动频 率 ， ０ 而且 汽 、 两侧模 态阻尼 整体呈 下降趋势 ， 励 因 此机组运行 时仍有 可能产生诣 振振 幅。 模态 试验数据显示 ， ８号发电机端部 结构 存在安 全隐患 ，局部处理 不能从 根 本上解 决存在 的问题 ，盲 目紧固及增 加 绑绳 不但可 能无效 ， 甚至可 能适得 其反 ， 要彻底 解决 问题 必须 尽早 安排 改造 ｌ 生大 修， 对端 部动 大手 术 ， 出大量 线棒 ， 抬 重
新做端部支架结构。更换工作结束后必
须经模态试验检查合格。■
（ 作者单位 ： 台州发 电厂 ）
动、 固定螺栓存在屈服 变形 。 该侧处 理前
的模态 实测数据 显示 ，存在 二阶 １ ０赫 ０
2021年机械结构实验模态分析实验报告书
开课试验室:汽车结构试验室月日
学院
姓名
成绩
课程
名称
机械结构试验模态分析
试验项目
名称
机械结构试验模态分析
指导老师
老师评语
老师署名:
年月日
机械结构试验模态分析试验汇报
一、试验目和意义
模态分析技术是多年来在中国外得到快速发展一门新兴科学技术,广泛应用于航空、航天、机械制造、建筑、汽车等很多领域,在识别系统动力学参数、动态优化设计、设备故障诊疗等很多方面发挥了日益关键作用。
设 ,则系统对结构物理参数 微分灵敏度为:
(1-10)
、 分别为系统刚度矩阵和质量矩阵, 为物理参数,可为刚度和质量。振型微分灵敏度可表示为:
(1-11)
(1-12)
灵敏度分析意义在于,若你想改变系统动态特征,对每阶振型来说,改变哪一点质量或刚度,其频率和振型改变率最大;一样,若维持系统动态特征不变,改变哪一点质量或刚度,其频率和振型改变率最小。
本试验采取CCDS-1模态分析微机系统,对图1所表示框架结构进行分析。经过该试验达成以下目:
图1框架结构图
具体了解CCDAS-1模态分析微机系统,并熟练掌握使用本系统全过程,包含
了解测量点和激振点选择。
了解模态分析试验采取仪器,试验连接、安装和调整。
1、激励振时各测点力信号和响应信号测量及利用这些测量信号求取传输函数,并分析影响传输函数精度原因。
由式(1-3)可知,每一测点传输函数曲线拟和得到留数 是不一样,留数矩阵 与对应固有频率振型关系为:
(1-4)
是对称矩阵,其中每一行,每一列都是线性相关。其中任意元素为
(1-5)
称为系统模态向量,即固有振型。只要利用留数矩阵某一行或某一列,先将对应角元素包含振型元素求出:
双辽发电厂3号发电机定子线圈端部模态测量试验方案
双辽发电厂3号发电机定子线圈端部模态测量试验方案编写：电科院赵雪松审核：电科院田景武双辽发电厂程木军批准：电科院郑良华双辽发电厂姚恩吉林省电力科学研究院二○○四年十月十九日1试验目的通过测量检验该机自投入运行以来定子绕组处理后端部固定的可靠性，提出整改意见，并对加固后定子绕组端部进行固有振动频率测量，使其端部模态躲开椭圆振型，保证发电机安全、可靠运行。
2试验依据根据中华人民共和国电力行业标准大型汽轮发电机定子绕组端部动态特性的测量及评定（DL/T 735—2000）标准相应的规定。
3试验方法3.1 测量原理测试采用锤击法，激励信号由激振锤自身携带的传感器进行测量，响应信号由固定在被测线棒表面的传感器进行测量，两个信号经传感器信号放大器送入快速傅立叶变换（FFT）实时频率分析仪进行分析处理。
在现场进行测量时的原理图参见图一所示。
图一HP35665A型测频系统原理图图一中所用仪器设备为：ICP1为内置在激振锤内的传感器，拾取激励信号；ICP2为HP PCBI352A型加速度传感器（灵敏度为1000mv/g，无畸变频率响应范围为5Hz~8kHz），拾取响应信号；AMP1、AMP2为HP PCBI-408B02型信号调节器，分别为两个传感器提供电源和前置放大；HP35665A型实时动态信号分析仪能把被测线棒振动频率的FFT波形实时地显示在自带的LCD（夜晶显示屏）上，并能转存在软盘上。
3.2测量要求根据多年经验，测试点应选在定子线棒的鼻端和引线上，鼻端测试方向为径向；对于引线，测量其在径向的振动信号就已经可以满足要求了。
测点分别在发电机励侧和汽侧线棒上选取。
试验时，激振锤的激励方向应注意尽量与传感器接收方向保持一致，同时为保证拾取正确的响应信号，在固定传感器时，应特别注意使传感器的接收面与被测线棒表面充分接触。
用激振锤击打被测线棒表面时应掌握合适的力度，为防止击打时破坏线棒绝缘，应选用有弹性的锤头进行击振。
发电机定子绕组端部固有振动频率测试及模态分析
发电机定子绕组端部固有振动频率测试及模态分析摘要：本文主要介绍发电机定子端部绕组进行固有频率测量及模态试验分析方法，定量分析端部绕组的振动状态，通过每次试验的结论，对比历史数据和比较趋势，发现未来运行中的事故隐患，从而避免由发电机定子绕组端部振动过大引起绝缘磨损进而引发短路事故。
关键词：定子绕组端部固有振动频率模态分析一、前言随着发电机单机容量的增加，定子绕组端部受到的两倍频电磁力随之增大。
如果定子绕组端部的固有频率接近100Hz，在运行中绕组端部将会产生较大的谐振振幅，且以绕组端部整体模态频率接近100Hz，振形为椭圆时最为严重。
发电机定子端部绕组松动、磨损造成发电机定子短路、接地的事故时有发生，造成了巨大的直接经济损失和间接经济损失。
给社会生活和生产带来很大危害。
因此，对发电机定子端部绕组进行固有频率测量及模态试验，定量分析端部绕组的振动状态，成为加强对发电机定子端部绕组松动、磨损的有效检查手段之一，也是预防发电机事故的重要措施之一。
发电机定子绕组端部机械振动模态测量属无损检查性试验，可由试验结果预测发电机实际运行时端部的振动状态，不但每次试验的结论可指导发电机的维护和检修，而且通过对比历史数据和比较趋势，可以帮助发现未来运行中的事故隐患，对避免由发电机定子绕组端部振动过大引起绝缘磨损进而引发短路事故有重要的指导意义。
二、固有频率测量及模态试验1．测点的要求1.1测点位置能够在发电机定子结构变形后明确显示试验频段内所有模态的变形特征和模态间的变形区别。
1.2测点数量测点数量不应少于定子槽数的一半。
根据实际情况在汽励两侧定子绕组端部锥体内截面上取3个圆周，在圆周上均匀选取发电机端部上层线棒做为测试点。
根据测试实现的难易程度选择单点激振法还是多点激振法。
2.加速度传感器的固定用真空泥（或其它粘接物）将加速度传感器临时固定于被试线棒上。
1.4激振方式激振方式是锤击法。
根据测试实现的难易程度选择单点激振法还是多点激振法。
发电机定子绕组端部机械振动模态的测量
发电机定子绕组端部机械振动模态的测量1 发电机定子绕组端部结构及所受电磁力发电机绕组端部的结构设计随着发电机冷却方式以及制造厂的不同而有所不同，其固定方法基本上可分为绑线式、压板式、绑线和压板相结合式等。
由于汽轮发电机的定子绕组端部处在复杂的端部漏磁场中，而且结构上类似于悬臂梁，不易固定得像槽内线棒那样牢靠，因此无论是在正常运行状态还是在系统发生故障时，端部绕组尤其线棒鼻端处振动最大，绝缘容易受伤，特别是槽口绝缘可能出现击穿和接地现象。
因此，各制造厂很重视端部结构设计，以防止发电机因绕组端部振动过大造成绝缘损伤而引起突发的相间短路或对地短路事故。
实践表明，发电机大量的事故源于其端部绕组的振动，如澳大利亚新南威尔士某发电厂安装了4台相同型号的500 mw汽轮发电机，其中3台于1981年的8个月里都发生了汽侧定子绕组端部磨损引发的短路事故，剩下的1台运行到1982年不得不更换了整个定子。
再如，石横电厂某300 mw全氢冷发电机，是上海电机厂引进西屋公司制造技术的第一台产品，由于定子绕组端部固定结构不合理，接连两次发生定子绕组端部短路事故。
可以通过有限元方法计算端部复杂的漏磁场，进而算出在稳态运行和系统发生故障时端部绕组各点的受力情况。
各点受力可用下式表达：＝f0＋f2cos(2ωt＋以一台1 000 mva汽轮发电机为例，图1、2、3给出了额定运行时(满负荷、功率因数0.95)端部绕组上、下层线棒出槽口处三个不同时刻沿周向的径向受力分布情况。
图1中ωt＝0°时，ia＝0，a相相带绕组线棒各点受力为0。
因为磁密沿周向近似正弦分布，b、c相受力沿相带也近似正弦分布。
图2中ωt＝30°时，上、下层线棒受力沿周向近似椭圆分布，两椭圆主轴基本垂直。
图3中ωt＝60°时，ic＝0，c相相带绕组线棒各点受力为0。
可见，上层或下层绕组端部所受的电磁作用力在空间分布上随时间连续变化，呈现旋转的类椭圆形。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通过GB/T19001质量体系认证（证书号：00505Q10437R2M ）
技术报告
日期 XDS/GY.B/122—2008
项目名称
湖南省电力公司试验研究院 投诉电话：5542661
参加工作单位
工作人员
项目负责人
工作时间08年5月8日至08年5月12日报告编写
初审
复审
批准
XXXX电厂#1发电机定子端部模态试验
1 项目来源
该项目属于技术监控项目。
2 试验目的
根据技术监控要求，在XXXX电厂#1发电机大修期间对定子端部模态试验，检验定子绕组端部模态情况。
3 设备概述
该机为300MW的水氢氢冷却方式机组，铭牌参数为：
型号：QFSN-300－2－20 功率：300MW
转速：3000rpm 极数：2P=2
频率：50Hz 电压：20kV
出厂日期：1995年出厂编号：3-60215
生产厂家：哈尔滨电机股份有限公司
4．依据标准
4.1 DL/T 596-1996 《电气设备预防性试验规程》；
4.2 DL/T 735-2000 《大型汽轮发电机定子绕组端部动态特性的测量及评定》。
5．试验设备、试验项目及人员分工
5.1 试验仪器
试验仪器：GMCRAS V7.0型发电机定子线圈端部模态分析系统，准确等
级0.5级，编号5037。
5.2 测点布置
在发电机汽、励端部埋设加速度传感器，锤击端部绕组，测量并分析频率响应函数。
5.3 试验项目
发电机端部绕组模态试验。
5.4 人员分工
试验人员：湖南电力公司试验研究院易浩波何建立杨志强
6 试验方法
根据DL/T 735-2000《大型汽轮发电机定子绕组端部动态特性的测量及评定》的要求，采用专用发电机绕组振动测试系统装置，在发电机端部线圈圆周对采取27个点（平均分布）进行锤激激振，采样，进行模态拟合分析，确定各阶振型及其频率。
7 试验数据分析
7.1在需要分析的频率范围94-115Hz内，该机端部线棒有固有频率，具体模态参数列表如下：
XXXX电厂#1发电机端部线圈模态参数列表
7.2该机各阶固有频率的频响函数总集平均功率分布图如附图1、2；
7.3在有影响的94-115Hz 范围内：汽端有振动频率点振动频率为95.15Hz；
7.4汽端的95.15Hz振型(见附录图3)为椭圆型；励端114.01Hz振型（见附录图
4）为三叶形。
根据DL/T 735-2000《大型汽轮发电机定子绕组端部动态特性的测量及评定》中7.1.3中的规定：已运行的发电机，绕组端部整体模态频率在94～115Hz 范围内，应结合发电机历史情况分析，若绕组端部磨损严重和松动，应及时处理并复测模态；若无明显磨损，应加强监视，在具备条件时对端部进行处理。
本机在94～115Hz范围内汽端有振动频率点，振型为椭圆型；该机汽端的模态试验结果与2007年的试验中94.13Hz频率振动频率相近，说明该机在运行当中振动频率未发生改变及恶化现象。
8结论及建议
本次试验中发现该机汽端仍具有危险固有振动频率，但现场未发现异常情况，因此建议下次检修期间进行复测检查。
9 附录
附图1：汽端频响函数幅值总平均曲线
附图2：励端频响函数幅值总平均曲线
附图3：汽端95.15Hz模态振型图附图4：励端114.01Hz模态振型图。