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　　汽輪發(fā)電機組軸系扭轉振動測試陳勇（南京林業(yè)大學機械電子工程學院，江蘇南京210037）技術要點。試驗結果表明，穩(wěn)態(tài)不對稱短路變頻激振法不僅能夠測得軸系低階固有頻率，而且能夠測得一些高階頻率。

　　為防止汽輪發(fā)電機組的扭振破壞，從設計制造階段開始就應進行盡可能準確的分析計算，掌握和控制其扭振特性。但由于汽輪發(fā)電機組結構、扭振模式和機理的復雜性，使得任何理論分析和計算都或多或少存在誤差，這就要靠模擬和實機試驗來修正軸系扭振試驗主要測試軸系的固有頻率及振型。測試是通過一定的測量方法在軸系運轉過程中，消除平均角速度影響的基礎上，測取由交變角速度引起的交變弧長（或扭角）及其扭振交變角速度（或頻率）所測得的動態(tài)過程可以是測點處扭振的角位移變化規(guī)律，也可以是該點的扭應變（應力）變化的規(guī)律。

　　測試方法1.1激振現場試驗時，為根據響應測出固有頻率，必須人為激起軸系做扭轉振動。國內外的理論分析與試驗研究表明，主要可采用5種機械或電氣激振方法：盤車起合激振；并網激振；起合串補電容激振；穩(wěn)態(tài)不對稱短路變頻激振；勵磁變頻激振。

　　穩(wěn)態(tài)不對稱短路變頻激振就是在汽輪機升、降速過程中施加遠小于額定值的勵磁電流，再使發(fā)電機直接或通過一外接阻抗進行不對稱短接或負載運行，從而產生一負序電流分量，此分量電流將產生一反向旋轉磁場，它和正向旋轉的轉子磁場相互作用，產生一個兩倍基頻的交變扭矩，從而激起軸系扭振。這是一種穩(wěn)態(tài)激振。

　　采用穩(wěn)態(tài)不對稱短路變頻激振進行測試時只涉及機組本身，與電網無關，因此可以避免在機、網聯*：2001―合運行時給測試帶來的影響。測試時需注意：（1）升降速過程中速度變化不宜太快。至少在可能的固有頻率（計算值）相對應的轉速附近，轉速變化要慢，以便產生有效的共振現象，以利于測量與分析；（2）從測試角度看，希望穩(wěn)態(tài)不對稱短路產生的負序電流大些，較大的負序電流產生較大的電磁轉矩，容易激起軸系扭振。但出于對發(fā)電機的安全考慮，負序電流的大小又必須限定在一定的范圍內。對于200MW機組，通常負序電流的標幺值小于7% ~10%；（3）從電氣故障反推可以知道，能使定子中出現負序磁場的方法有多種。就線路接線方式而言，可以單相接地（或加電阻，或電感負載）兩相短路（或力口電阻，或電感負載）。短路點可以選在升壓變壓器（主變）的高壓側，還可以在廠高變的低壓側；（4）提供勵磁電流的方式有3種，即機組自身勵磁系統、備勵和外接勵磁電源。

　　1.2扭振信號測量扭振信號測量方法有接觸測量和非接觸測量。接觸測量的優(yōu)點是能直接測得軸的應力，缺點是信噪比低，測量精度低，使用壽命有限。國內在現場扭振測量中一般不采用這種方法。非接觸測量則采用的不均勻脈沖信號，通過二次儀表的解調處理后達到測量扭振的目的。在扭振試驗中該方法多被采用，它的優(yōu)點是簡單可靠，可以用于長期監(jiān)測，但該方法測得的是角位移，需經過換算才得到扭應力。

　　1.測點布置測點布置是實機測試中的重要環(huán)節(jié)，測點位置選擇妥當與否，直接關系到測試結果的準確性。由振動分析可知，在機組軸系扭振系統中，各軸段的扭振振幅各不相同，結點附近的扭振角位移幅值很小，而扭應變（應力）很大。采用非接觸測齒輪測量時，往往希望齒輪一探頭拾振裝置置于角位移幅值較大處；而用應變儀直接測取軸段扭應變時，則應將應變片貼在較大扭應變軸段上。因此，在實機測試前最好對該機組軸系進行扭振特性計算，結合其振型來選擇測點，使扭振測量得到較好的效果。但實機測試點布置受到機組軸系結構等因素的限制，上述要求無法全部滿足。因此在測點布置時應根據機組軸系的實際情況，結合軸系扭振特性的理論分析計算綜合考慮多方面問題1.4扭振測試系統測試系統主要由傳感器或應變儀、扭振分析儀、記錄儀和示波器等組成。采用非接觸測齒法測量扭振角位移時，選用磁電式、渦流式或光電式傳感器，扭應變（應力）測試中選用電阻式應變片。扭振分析儀將傳感器或應變片輸出的微弱扭振信號進行整形、放大、濾波等處理后，顯示和輸出扭振角位移或扭應變的幅值。試驗中常用磁帶記錄儀記錄扭振信號。

　　實機測試D發(fā)電廠1機是1984年東方汽輪機廠生產的N200低壓轉子、發(fā)電機轉子和勵磁機轉子。軸系簡圖參見。

　　試驗采用穩(wěn)態(tài)不對稱短路變頻激振。實施時，發(fā)電機與電網解列，在主變高壓側人為造成B、C兩相短路。然后改變轉速以獲得不同頻率的激勵，同時測量記錄軸系扭振響應，從而確定其扭振固有頻率和振型。

　　軸向位置測點特征傳感器類型測速齒輪齒輪磁阻式傳感器盤車齒輪齒輪磁阻式傳感器接長軸4瓦側反光帶光電傳感器5.6瓦間軸段反光帶光電傳感器主勵磁機前對輪反光帶光電傳感器主勵磁機后軸頸齒輪磁阻式傳感器試驗時使用兩通道扭振記錄分析儀，頻率范圍是0.2~2500Hz；磁帶記錄儀為21通道，頻率范圍是0~5kHz，試驗時帶速為19.0cm/s.軸系上采用6個測點布置見表1，測試與計算結果見表2.由試驗結果可以看出，試驗不僅成功地測出低階固有頻率，而且測得了一些高階固有頻率。其中，第4階固有頻率50.70Hz位于要求避開的頻率范圍之內；在97 ~104Hz之內不存在固有頻率，軸系的扭振頻率在2倍頻區(qū)間是合格的。

　　在對發(fā)電機轉子施加2倍頻激振條件下，不僅表2測試與計算結果容易激起低階模態(tài)，16.階次測試值計算值119.17激振方法相比，能激起較多的高階模態(tài)。

　　但出于機組安全考慮，負序電流只能控制在較小值，更高階的模態(tài)不易被激起。進一步分析可知，軸系各階扭振共振響應并非在任意形式的激勵下都可以全部被激起來，和橫向振動一樣。南京：東南大學出版社，1994：劉英哲。汽輪發(fā)電機組扭轉振動。南京：東南大學出版社，1997.陸頌元。汽輪發(fā)電機組振動。南京：東南大學出版社，1998.哈爾濱汽輪機廠。20萬千瓦汽輪機的結構。北京：水利電力出版社，1992陳勇。汽輪發(fā)電機組軸系不平衡振動響應。南京林業(yè)大學學報，2000簡訊（責任編輯李燕文）林木遺傳和基因工程重點實驗室列入江蘇省重點建設計劃根據江蘇省高校重點實驗室項目建設的要求，江蘇省教育廳于2001年10月26日對我校林木遺傳和基因工程重點實驗室進行了專家論證。

　　經專家論證和實地考察，認為該實驗室建設目標和研究方向明確，立足本學科前沿，實驗室布局合理，研究力量雄厚，并具有先進的研究手段和良好的工作基礎。建議列入江蘇省重點實驗室建設計劃。

　　近日江蘇省教育廳正式批準我校“林木遺傳和基因工程重點實驗室”在“十五”期間列入省級重點實驗室建設計劃。

　　（科技處）