[其他]電站發(fā)電機(jī)組扭振測(cè)試方法及設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101985000009518
• 申請(qǐng)日: 1985-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN1004941B
• 公開（公告）日: 1989-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張恒濤;王世鍵;許楚鎮(zhèn);危奇;許玉妹;朱利發(fā)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 機(jī)械工業(yè)部上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究所
• 代理公司: 上海專利事務(wù)所
• 代理人: 顧天華

一種涉及機(jī)器轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)的電站發(fā)電機(jī)組扭振測(cè)試方法及設(shè)備相關(guān)器，采用發(fā)電機(jī)或變壓器的任何一相通過加負(fù)載后接地或任何二相之間加負(fù)載作為激振手段，而拾振方法采用了二只拾振器，拾得的信號(hào)都接入相關(guān)器，經(jīng)相關(guān)器的調(diào)解和相加后再輸入扭振儀顯示，這種的測(cè)試方法和專用設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是能夠減少負(fù)序電流，保證機(jī)組的安全，可測(cè)最低頻率為１５Ｈｚ左右，并能消除彎曲振動(dòng)的成份，得到純的扭振信號(hào)。

本發(fā)明涉及機(jī)器轉(zhuǎn)子振動(dòng)試驗(yàn)，更具體地涉及一種電站發(fā)電機(jī)組扭振測(cè)試方法及設(shè)備相關(guān)器。

多年來汽輪機(jī)葉片的安全性只考慮它的低頻振動(dòng)需避開轉(zhuǎn)速的整倍數(shù)，高頻振動(dòng)需避開噴嘴的激振頻率，但是近來許多資料表明，在某些條件下，由于輸電網(wǎng)絡(luò)故障引起的機(jī)組轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的扭振而產(chǎn)生較高的動(dòng)應(yīng)力，甚至?xí)斐蓹C(jī)組的強(qiáng)度薄弱環(huán)節(jié)，例如發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)之間的聯(lián)軸節(jié)的剪斷，而引起汽輪機(jī)飛車將葉片打斷從而造成重大事故，產(chǎn)生重大經(jīng)濟(jì)損失。因此對(duì)電站發(fā)電機(jī)組扭振的測(cè)試是非常必要的，又有重大經(jīng)濟(jì)效益。

做現(xiàn)場(chǎng)扭振試驗(yàn)時(shí)是利用發(fā)電機(jī)作為激振源，基本手段是使發(fā)電機(jī)承擔(dān)不對(duì)稱負(fù)載。當(dāng)發(fā)電機(jī)在承擔(dān)不對(duì)稱負(fù)載時(shí)，由負(fù)序氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子激磁磁勢(shì)，以及由正序氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與定子負(fù)序磁勢(shì)所產(chǎn)生的二倍于轉(zhuǎn)速的交變電磁力矩，該力矩將同時(shí)作用在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸和定子機(jī)座上，從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生扭振。

現(xiàn)有的激振方法首先將機(jī)組與電網(wǎng)脫開，然后將升壓變壓器高壓端中的一相直接短路接地。再把正常的勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電源斷開，接上試驗(yàn)用的勵(lì)磁系統(tǒng)。試驗(yàn)時(shí)，先使勵(lì)磁為零，此時(shí)短路的一相電流較小，然后再逐步增加勵(lì)磁，以便在發(fā)電機(jī)中達(dá)到所需要的負(fù)序電流，由此而產(chǎn)生的不平衡電流就會(huì)引起兩倍于轉(zhuǎn)速的交變扭矩作用到轉(zhuǎn)子珊猓從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生扭振。為了確保機(jī)組安全，短路電流值應(yīng)該低于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子額定的負(fù)序電流值。但是為了保證得到可以測(cè)得出的扭振波形，又應(yīng)該有足夠大的短路電流。但是這種激振的方法有很多不足之處，首先是負(fù)序電流偏大。眾所周知負(fù)序電流在氣隙中產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它給轉(zhuǎn)子帶來了額外的損耗。這些損耗包括在激磁繞組里感應(yīng)的二倍轉(zhuǎn)速附加電流所引起的損耗，以及在轉(zhuǎn)子表面由于感應(yīng)的渦流所產(chǎn)生的附加表面損耗，所有這些損耗都屬于I²R的性質(zhì)，造成轉(zhuǎn)子的溫升。當(dāng)局部接觸電阻上升時(shí)，（如護(hù)環(huán)接觸不均勻等），局部溫度會(huì)有較大的升高，其次升壓變壓器后一相直接接地的做法不安全，而且把與轉(zhuǎn)子扭振無關(guān)的主變壓器也接入了試驗(yàn)線路，增加了不安全因素。第三，由于勵(lì)磁機(jī)發(fā)電的轉(zhuǎn)速特性的限制，不宜做低頻試驗(yàn)。

對(duì)于目前的拾振方法，為了測(cè)量扭振，研制了一種相對(duì)來說比較靈敏的扭振儀，它需要輸入的信號(hào)是轉(zhuǎn)速脈沖，這是利用一只磁性傳感器和一個(gè)裝在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的齒輪來產(chǎn)生所需要的脈沖信號(hào)的。當(dāng)然也可以用光電傳感器配合光通量的有無來達(dá)到同樣的目的。齒輪的齒在通過磁性傳感器時(shí)，在線圈中就感應(yīng)出脈沖。轉(zhuǎn)速不變時(shí)，脈沖頻率也不變，如果此時(shí)軸發(fā)生扭振，那末傳感器輸出的將是轉(zhuǎn)速與扭振的疊加信號(hào)。此時(shí)扭振信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，從而得到了一個(gè)脈沖，它的頻率是在平均頻率附近進(jìn)行變化的調(diào)頻脈沖。由扭振儀將該調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行介調(diào)，經(jīng)積分后產(chǎn)生一個(gè)與扭角成正比的振動(dòng)信號(hào)，這就是所需要的扭振信號(hào)，再配上其他相應(yīng)的儀表后就可以進(jìn)行觀察、分析和記錄了。

但是這種拾振方法，問題在于除了軸的扭振會(huì)產(chǎn)生調(diào)頻脈沖外，由于轉(zhuǎn)子殘存不平衡引起的彎曲振動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生調(diào)頻脈沖，因?yàn)閺澢駝?dòng)同樣會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻，那末扭振儀輸出的將是“彎一扭復(fù)合信號(hào)”將大大影響試驗(yàn)的精度。

本發(fā)明的目的在于尋求一種新的激振方法，從而降低試驗(yàn)時(shí)的負(fù)序電流，減少它給轉(zhuǎn)子帶來的額外的損耗并降低轉(zhuǎn)子的溫升。也要避免主升壓變壓器后一相直接接地的做法帶來的不安全，再則也能進(jìn)行低頻試驗(yàn)。以避免主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)速特性的限制。同時(shí)尋求一種新的拾振方法，它能達(dá)到消除在扭振試驗(yàn)中彎曲振動(dòng)的成份，使輸入扭振儀的信號(hào)，經(jīng)介調(diào)后得到純的扭振信號(hào)。

它是這樣實(shí)現(xiàn)的，我們認(rèn)為在理論上激起扭振的交變力矩是一種機(jī)械力矩，它的大小應(yīng)與電功率有關(guān)，而不是僅僅取決于電流值。因而認(rèn)為：為了確保機(jī)組安全，完全可以用外接負(fù)載，造成端電壓升高，使電功率不變或增加的手段，來達(dá)到減少負(fù)序電流的目的。

我們?cè)O(shè)想可以在發(fā)電機(jī)輸出端的任意二個(gè)相間加載R。若AC相間加負(fù)載R：

那末它的不平衡功率為：