PDF《电气扰动引起的弯曲振动》

10 ≥ O 图2 国产200 MW机组两相短路时的转矩和应力

2 电气扰动对弯曲振动的影响 2.1影响振动的机理 电气扰动引起扭转振动,对弯曲振动的影响有 以下两个原因: (1)破坏联轴器的同心度 ・汽轮发电机组是多转子组成的轴系,轴系是按 联轴器找中心的.通过调整联轴器两侧轴承的标高 使联轴器的同心度在合格范围内.所谓 同心度 是 指联轴器的端面偏差和圆周偏差. 轴器本身就是轴系中较为薄弱的环节,而电气 扰动激发的扭转振动,使联轴器螺栓承受巨大的剪 切应力.这种应力可以达到额定应力的许多倍,而且 是交变的.它可以引起螺栓的变形以至断裂.例如 1970~1971年美国某电厂一台300 Mw机组的发 电机一励磁机联轴器螺栓先后两次断裂;

1973年德 国一台600 MW机组的联轴器变形,螺栓出现裂纹. 调查结果表明,上述事故就是由扭转振动引起的o.中 国多台200 MW也发生过联轴器螺栓因扭振断裂的 事故. 如果螺栓变形,就可能使联轴器的同心度变化, 也就是说破坏了轴系已有的对中.这样将产生附加 的不平衡,引起转子的振动. (2)转子弯曲 振动体存在着耦合效应,所谓耦合就是振动体 同时完成两种不同类型的振动.例如电气不仅使轴 系产生扭转振动,同时还能够产生弯曲振动,这就是 弯扭耦合.这种现象也为现场观察所证实.例如一 台机组甩负荷的瞬间,弯曲振动也有突变. 从转子受力的角度看,不仅产生巨大的扭矩,还 会产生弯矩.其后果是使转子的薄弱环节出现永久 弯曲. 无论是联轴器同心度还是转子弯曲的变化,都 将导致轴系的平衡状态变化,引起弯曲振动. 同心度和弯曲的变化都可以由晃度反映出来. 涡流传感器在低速时(200~400 r/min)测量到的位 移值即为晃度.由后面的例子将会看出,在电气扰动 之后晃度发生变化. 2.2振动特点 基于对振动机理的分析,电气扰动引起的振动 将有以下特点: (1)振动是基频 如上所述,联轴器同心度和转子弯曲的变化,都 将使转子的平衡状态变化,由此引起基频振动.由于 基频振动包括振幅和相位两个要素,这种变化往往 会在这两个要素的变化反映出来.当然有时振幅反 映明显,有时相位反映明显;

(2)振动的突变和不可逆 电气扰动是冲击的瞬态转矩,由于阻尼的存在, 引起的扭转振动一般在数秒内就会消失.对机组振 动的影响也表现为突变, 由于电气扰动引起的联轴器螺栓变形和转子弯 曲属于塑性变形,不可能恢复.因而振动在瞬间上升 一个台阶.

3 案例分析 下面结合具体的例子进一步观察电气扰动对振 ,:O 1屯1 q 万方数据

240 振动工程学报第17卷 动的影响及其特点. 例1元宝山3号机组(国产600 Mw) 该机在2002年先后发生两次电气故障,导致甩 负荷停机.下面分析对轴系振动的影响. (1)副励磁机事故 7月4日凌晨机组在满功率附近运行时,因副励 磁机定子湿度超标甩负荷跳机,抢修后于2002年7 月9日开机,并连续运行到2002年7月13日. 图3是副励磁机事故前后的振动趋势.可以看 出,事故前发电机9~10#轴承的轴振在90弘m左右, 事故后上升到150弘m左右.从振动的频率看,振动的 变化主要反映在基频(1X)成分(见表1中序1~序2). 由于事故后振动已超过报警值(125/lm),重新调 整了发电机的平衡,使其达到合格值(见表1中序3). (2)发电机差动保护动作 8月13日因大风使输电线路的一座电杆倒塌, 线路接地,发电机差动保护动作甩负荷.2002年8月15日重新开机.图4是事故前后9~104轴承基频振