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模态参数在发电机定子绕组端部故障诊断中的应用

发电机定子绕组端部因振动而诱发的部件磨损、裂纹,甚至断裂等故障,严重威胁机组的安全运行。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50Hz与100Hz,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往往落入94~115Hz范围之内,容易诱发因振动引起的发电机定子绕组端部故障。

模态试验分析是在机组停机状态下测试发电机定子绕组端部的结构动态特性参数,包括模态频率、模态振型及模态阻尼等,实现对其结构动态特性的评估。然而相关标准和试验只侧重单次测量的结果,对机组长期运行过程中频率变化的研究有所欠缺;同时,大部分试验依据标准只对频率是否落入94~115Hz范围之内做出判断,而对阻尼在定子绕组端部绕组振动的影响方面探讨较少。根据结构动力学理论对发电机定子绕组端部振动进行分析,并结合试验模态分析及机组运行检修状态,探讨试验模态参数的变化对发电机定子绕组端部振动的影响,为其故障诊断及状态评价提供一定的参考。

当其他参数为定值时,振动幅值与阻尼成反比关系,如若机组端部绕组的初始振动幅值为100μm,阻尼为0.5%,当阻尼提高至1.5%时,振动幅值将降低至约 33μm,降幅很大,减振效果十分明显。因此,文献[1][3]提出,当结构的阻尼系数较高时,尤其大于2%,结构的共振峰值已很小,因共振诱发结构损坏的可能性已很小。

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