（免費(fèi)下載）GB/T 20140-2016 隱極同步發(fā)電機(jī)定子繞組端部動(dòng)態(tài)特性和振動(dòng)測(cè)量方法及評(píng)定
1 范 圍
1 范 圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了隱極同步發(fā)電機(jī)定子繞組端部動(dòng)態(tài)特性和振動(dòng)測(cè)量的方法及評(píng)定準(zhǔn)則。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于額定功率200MW及以上，額定轉(zhuǎn)速為1500r／min、1800r／min的4極隱極同步發(fā)電機(jī)和額定轉(zhuǎn)速為3000r／min及3600r／min的2極隱極同步發(fā)電機(jī)。
隱極同步發(fā)電機(jī)在出廠前、新機(jī)交接、運(yùn)行中出現(xiàn)異常情況時(shí)(例如，線圈磨損或者松動(dòng)等)、大修檢查時(shí)應(yīng)做定子繞組端部動(dòng)態(tài)特性測(cè)量。
隱極同步發(fā)電機(jī)型式試驗(yàn)、定子繞組端部出現(xiàn)嚴(yán)重松動(dòng)、繞組端部存在橢圓或四瓣振型的不合格模態(tài)時(shí)，宜對(duì)定子繞組端部進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量。
200MW以下的隱極同步發(fā)電機(jī)可參照此標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
2 規(guī)范性引用文件
2 規(guī)范性引用文件
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GB／T 2298 機(jī)械振動(dòng)、沖擊與狀態(tài)監(jiān)測(cè) 詞匯
3 術(shù) 語
3.1
固有頻率 natural frequency
線性系統(tǒng)自由振動(dòng)的頻率。
3.2
頻率響應(yīng)函數(shù)(頻響函數(shù)) frequency response function
頻響函數(shù)定義如下：
a) 簡(jiǎn)諧激勵(lì)時(shí)，穩(wěn)態(tài)輸出向量與輸入向量之比；
b) 瞬態(tài)激勵(lì)時(shí)，輸出的傅立葉變換與輸入的傅立葉變換之比；
c) 平穩(wěn)隨機(jī)激勵(lì)時(shí)，輸出和輸入的互譜與輸入的自譜之比。
3.3
模態(tài)試驗(yàn)分析 modal test analysis
為確定系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)所作的振動(dòng)試驗(yàn)分析。通常，由激勵(lì)和響應(yīng)關(guān)系得出頻率響應(yīng)矩陣，再由曲線擬合等方法識(shí)別出模態(tài)參數(shù)。
3.4
模態(tài)參數(shù) model parameter
模態(tài)的特征參數(shù)，即振動(dòng)系統(tǒng)的各階固有頻率、振型、模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度和模態(tài)阻尼。
3.5
振型 mode shape
機(jī)械系統(tǒng)的某一給定振動(dòng)模態(tài)的振動(dòng)的模型，即由中性面(或中性軸)上的點(diǎn)偏離其平衡位置的最大位移值所描述的圖形。各點(diǎn)振型值通常要按選定點(diǎn)的偏離值進(jìn)行歸一化。
3.6
橢圓振型(四節(jié)點(diǎn)) elliptical mode shape
形狀為橢圓形的振型。
3.7
四瓣振型(八節(jié)點(diǎn)) 4-lobe mode shape
形狀為四瓣形的振型。
3.8
峰峰值 peak to peak value
給定時(shí)間內(nèi)振動(dòng)最大正值與最大負(fù)值之間的差值。
3.9
響應(yīng)比 response ratio(acceleration／force)
頻響函數(shù)中固有頻率所對(duì)應(yīng)的頻響函數(shù)值(加速度／力)。
3.10
相引線 phase connection
并聯(lián)環(huán)與定子相線圈的連接部分。
3.11
主引線 main connection
定子繞組并聯(lián)環(huán)連接至出線套管的引線，將定子電流從并聯(lián)環(huán)引至發(fā)電機(jī)出線。
4 測(cè)量方法
5 測(cè)量?jī)x器
6 評(píng)定準(zhǔn)則
附錄A 動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的基本原理
A.1 固有頻率測(cè)量
當(dāng)信號(hào)f(t)和x(t)分別為某系統(tǒng)的輸入(激勵(lì))和輸出(響應(yīng))信號(hào)時(shí)，動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀通常按下列關(guān)系求得系統(tǒng)的頻響函數(shù)H(f)和相干函數(shù)γ2(f)：
式中：
Gf(f)——輸入(激勵(lì))信號(hào)f(t)的自功率譜；
Gx(f)——輸出(響應(yīng))信號(hào)x(t)的自功率譜；
Gfx(f)——輸入(激勵(lì))信號(hào)f(t)和輸出(響應(yīng))信號(hào)x(t)的互功率譜。
相干函數(shù)的值總是在0至1之間。當(dāng)它接近1時(shí)，說明f(t)和x(t)間有良好的因果關(guān)系；當(dāng)它明顯小于1時(shí)，說明信號(hào)受到干擾噪聲的“污染”，或者系統(tǒng)具有非線性特性。
通常頻響函數(shù)幅頻曲線的峰值或其虛頻曲線的極值(在γ2(f)接近1時(shí))就是系統(tǒng)的固有頻率。
判定系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)結(jié)合頻響函數(shù)幅頻曲線、相頻曲線、實(shí)部和虛部曲線以及相干函數(shù)曲線綜合確定。
A.2 模態(tài)試驗(yàn)分析
所謂模態(tài)試驗(yàn)分析就是為確定系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)所做的振動(dòng)試驗(yàn)分析。模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法大體上可分為時(shí)域法和頻域法兩種。時(shí)域法是一種從時(shí)域響應(yīng)數(shù)據(jù)中直接識(shí)別模態(tài)參數(shù)的方法；頻域法則是在測(cè)量頻響函數(shù)的基礎(chǔ)上，利用最小二乘法估計(jì)獲取模態(tài)參數(shù)的方法。頻域法是目前公認(rèn)的比較成熟和有效的方法，大多數(shù)模態(tài)分析軟件采用此法。
通過模態(tài)試驗(yàn)分析軟件對(duì)采集到的時(shí)域響應(yīng)數(shù)據(jù)或頻響函數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、擬合，就可得到系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，即振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率、主振型和阻尼比等。
A.3 定子端部繞組振幅公式
式中：
F——激振力；
C——靜剛度；
A——振動(dòng)幅值；
w——振動(dòng)頻率；
w0——固有頻率；
η——阻尼。
A.4 響應(yīng)比的測(cè)量方法
響應(yīng)比是頻響函數(shù)圖中對(duì)應(yīng)于固有頻率值那一點(diǎn)的縱坐標(biāo)值。設(shè)力錘的靈敏度為S1(mV／N)，加速度傳感器靈敏度為S2[mV／(m／s2)]，力錘通道放大倍數(shù)為n1，加速度傳感器通道放大倍數(shù)為n2。則把力錘通道靈敏度設(shè)置為n1×S1(mV／V)，加速度傳感器通道靈敏度設(shè)置為n2×S2[mV／(m／s2)]。
如此設(shè)置之后，則頻響函數(shù)縱坐標(biāo)的單位可顯示為(m／s2)／N。信號(hào)拾取方法與錘擊法相同，只是要求錘擊點(diǎn)與信號(hào)拾振點(diǎn)盡可能靠近。定子繞組端部頻響函數(shù)幅頻圖見圖A.1。
圖A.1 定子繞組端部頻響函數(shù)幅頻圖
A.5 相引線和主引線測(cè)點(diǎn)位置示意圖
相引線和主引線測(cè)點(diǎn)位置示意圖分別見圖A.2，圖A。3。
圖A.2 相引線測(cè)點(diǎn)位置示意圖
圖A.3 主引線測(cè)點(diǎn)位置示意圖(測(cè)量范圍見圖中虛線，方向參見圖中箭頭)
