某200MW发电机过渡引线固有频率研究与改良

某200MW发电机过渡引线固有频率研究与改良

张涛

张涛

（茂名臻能热电有限公司广东茂名525011）

摘要：本文针对某200MW发电机的顽固性过渡引线磨损缺陷，通过振动固有频率的分析，提出了改良的固定的措施，消除了重大缺陷，确保了发电机机组的安全运行。对其它同型号的发电机有着重要的借鉴和参考意义。

关键词：发电机；振动；磨损；固有频率

1引言

茂名臻能热电有限公司#5号发电机是哈尔滨电机厂生产的水氢氢汽轮发电机，型号QFSN2-200-2，制造日期2001年12月，投运日期2003年5月。投运以来在2004年、2007先后进行过2次大修。在大修中发现发电机定子励侧过渡引线有明显的磨损迹象（见图1-1）。每次大修都按原来的设计进行修复（见图1-2），但这是治标不治本的手段，下一次大修依然出现严重磨损的情况，给发电机的安全运行带来极大的影响。因此本文对端部过渡引线磨损可能的原因进行分析研究，并对引线鼻部的绑扎进行改造，以期达到减少或消除磨损治标治本的目的。

2缺陷处理

2.1磨损原因分析

发电机在运行中，由于运行电流的存在，发电机的线棒受到了倍频即100Hz的电磁力作用（估算公式2-4），该电磁力在正常运行时虽然不算很大（经计算皆小于100N），但是，如果端部结构存在接近100Hz的固有频率，由于共振的现象，也可能造成较大的振动幅值，久而久之也将使线棒出现松动、磨损等故障现象，甚至导致相间短路的重大设备损坏事故[1]。另外，由于机组工频振动（不平衡等因素引起）的传递也可以造成磨损缺陷，因此也要分析工频振动的情况。

2.2用力锤冲击法测量原理

利用一定质量的“力锤”快速击打（激励）被试物体，通过安装在被试物的拾振传感器拾取信号并传给测量系统，处理系统通过快速付里叶换（FFT）迅速求得振动频率分布的一种快速、简便、有效的方法。测量系统包括：激振锤、振动传感器、采集卡、电脑[2]。

2.3试验以及处理结果

选取磨损严重的端部5点、7点引线作为试验点，传感器装在引线转角处，考虑与磨损方向相同的发电机转子轴向位置。测量各引线端部的固有频率以及阻尼比，分析是否存在50Hz、100Hz附近的固有频率。如果有，则需要采取措施改变该引线鼻端的幅频特性，使得该处的固有频率远离工频电动力频率（100Hz）以改善对引线磨损的影响。

经过试验，发现#5号发电机定子端部引线5点和7点鼻部位置固有频率分别为98.58Hz（图2-1）和106.5Hz（图2-2），阻尼比分别0.025（图2-3）和0.0336（图2-4）。不符合国标《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》的要求。发生磨损的过渡引线正是处于5点和7点钟的鼻端之间，其它位置的过渡引线未见异常，引线鼻端的固有频率也在合格范围。因此主要考虑消除5点和7点钟引线鼻端的电磁力共振问题。

但对于固有频率超标的问题，生产厂家也只能按照原来的图纸要求施工，实际上无法消除这种缺陷。为了消除这个缺陷，本文主要是考虑试用其它绑扎方式固定引线鼻部对固有频率的影响。经过多次试验，发现借助固定支架对引线鼻部进行再次固定能有效提高其固有频率并大大提高阻尼作用。优化绑扎结构如图2-5所示。

图2-5：引线鼻部优化绑扎（试验中，未浸胶固化）

浸胶固化后最终的测量结果显示5点钟引线鼻部固有频率提高到136Hz（图2-6）阻尼比增加到0.112（图2-7），7点钟引线鼻部固有频率提高到125Hz（图2-8）阻尼比增加到0.107（图2-9），对有效降低运行中的振动幅值、减少磨损起到积极的作用。处理前后的对比表见表2-1，同时由于绑扎未涉及其它金属部件绝缘距离也未受影响，因此这个改进也不会影响电机的绝缘水平。改造后，电机经受了大修后的交流耐压试验。

3改良效果后评估

3.1处理后，发电机引线鼻部的固有频率满足了国标《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》的要求，并通过了《DL/T596-1996电气设备预防性试验规程》所规定的所有项目。

3.2改造后发电机于2014年1月10日并网发电，于2017年10月进行大修，经检查原磨损位置未见磨损，缺陷得以彻底解决。

4结论

发电机端部引线磨损的缺陷常见于大型发电机，给发电机的安全运行带来很大的隐患，一般的修复方法不能彻底解决此类磨损缺陷。固有频率分析法和端部加强绑扎方法有效的改变了发电机引线鼻部的固有频率，并提高了阻尼，可以彻底消除类似的缺陷。

参考文献：

[1]白恺，白亚民.发电机定子绕组端部机械振动模态的测量[J]，华北电术.2001.8，P9-10.

[2]《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》[Z]，中国国家标准化管理委员会.2006-03-06.