励磁绕组短路下关键运行参数差异对汽轮发电机转子动力学特性的影响

分析了励磁绕组短路下,关键运行参数差异对汽轮发电机转子动力学特性的影响。关键运行参数包括短路程度、短路位置,以及电机负载率;转子动力学特性包括转子不平衡磁拉力激励特性、径向振动响应特性,以及转子铁芯动力学响应规律。基于柔性转子不平衡磁拉力激励与振动响应的理论分析、有限元仿真计算,以及动模试验来探索不同运行参数造成动力学特性差异的规律。结果表明：正常情况下转子不平衡磁拉力趋于零,转子振动以常规基频和定子传递过来的各偶次倍频为主;励磁绕组匝间短路下,转子不平衡磁拉力及其振动响应将产生新的奇次倍频成分,且通频振动幅值增大。随着短路程度或负载的增加,转子不平衡磁拉力与振动响应的基频将增大;短路位置越靠近大齿处,转子不平衡磁拉力与振动幅值越大;转子铁芯大齿的外表面和内槽表面边沿为动力学响应的危险位置。     

气隙静态偏心与定子短路复合故障对发电机定子振动特性的影响

分析了汽轮发电机在正常运行、气隙静态偏心故障、定子匝间短路故障、气隙静态偏心与定子匝间短路复合故障下的定子径向振动特性,以及各故障参数发展对定子振动特性的影响。首先对各情况下的气隙磁密进行了推导,得到引发定子振动的单位面积磁拉力表达式。然后分析了复合故障下定子径向振动特性及其与对应故障参数的变化关系。最后实测了SDF-9型故障模拟发电机的定子振动数据,结果与理论分析基本吻合。研究表明,正常情况和气隙静态偏心故障下发电机定子只有二倍频振动,但静偏心对应的二倍频振动幅值较正常情况要大;定子短路故障与复合故障下发电机定子都将产生二倍频、四倍频与六倍频径向振动,但复合故障所对应的振动幅值较大;复合故障下随着定子短路或气隙静态偏心程度的加剧,定子径向变形趋势及二倍频、四倍频与六倍频振动幅值均将增大;随着电机励磁电流的增大,定子径向变形趋势及二倍频、四倍频振动将增大,而六倍频振动则基本不变。     

定子匝间短路位置对发电机定子振动特性的影响

对气隙静偏心和定子短路故障的相对位置对定子振动特性的影响进行解析分析、数值计算和实验研究。首先推导得到了包含定子绕组短路位置信息的作用于定子单位面积的磁拉力解析表达式,分析得到了定子短路位置对磁拉力的影响;然后建立了算例发电机正常运行、气隙静偏心故障、气隙静偏心与定子匝间短路复合故障下的有限元模型,对不同短路位置下的定子磁拉力进行了仿真计算。并实测了MJF-30-6型故障模拟发电机定子不同短路位置的定子振动信号,三者结果相互吻合。结果表明:气隙静偏心与定子匝间短路复合故障下,同等故障程度时,发电机定子振动幅度与短路位置有关,短路位置越接近最小气隙处,各倍频振动幅度越大,越远离最小气隙处,各倍频振动幅度越小。     

气隙轴向静偏心对发电机定子-绕组受载及振动的影响

通过理论推导、有限元计算和实验验证,研究了气隙轴向静偏心前后同步发电机定子及绕组的受载与振动特性变化。与其他大部分气隙径向偏心的研究不同,本文重点关注气隙轴向静偏心下定子-绕组的受载及振动特性。在分析气隙磁密变化的基础上,推导得到了正常和气隙轴向静偏心下定子径向及轴向不平衡磁拉力、绕组电磁力的表达式。以CS-5型发电机为分析对象,进行了有限元仿真计算和实验验证。结果表明,气隙轴向静偏心会在减小定子径向磁拉力和转子抽空端定子绕组电磁力的同时增加定子轴向不平衡磁拉力和转子伸出端定子绕组电磁力,对应地,定子径向振动和转子抽空端定子绕组振动将减小,但定子轴向振动和转子伸出端定子绕组振动将增大;定子轴、径向磁拉力和绕组电磁力及振动均以二倍频为主,夹杂其他各偶次倍频。在定子磁拉力作用下,定子铁芯齿槽端部为最大变形位置;在定子齿槽变形挤压和电磁力共同作用下绕组直线段与端部的连接处易发生磨损,在制造及运行中需给予特别注意。     

气隙偏心对汽轮发电机定转子振动特性的影响

分析了气隙偏心故障时汽轮发电机定转子径向振动特征。首先通过分析发电机气隙偏心时气隙磁场变化,计算得到气隙磁导和气隙磁密表达式,然后得到作用于转子的不平衡电磁力特性和作用于定子的脉振电磁力特性,最终得到定转子径向振动特征。对于转子,静偏心将激发转子2倍机械转频的振动;动偏心将激发转子与转子机械转频同频的振动。对于定子,静偏心将激发定子2倍机械转频的振动;动偏心或动静复合偏心将激发定子1倍、2倍、3倍、4倍机械转频的振动。并实测了SDF-9型故障模拟发电机静偏心时振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

某300MW发电机转子异常振动分析及预防

通过对某公司#1发电机发生误强励前后发电机空载特性参数及转子绕组的交流阻抗和功率损耗等测试数据分析,论述了强励电流冲击对发电机转子绕组的影响以及机组异常振动与发电机转子绕组匝间短路的关系,并提出相应的防范措施。     

1000MW汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的诊断研究

对邹县电厂1000 MW汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的检测和诊断方法进行了介绍和分析,从发电机转子匝间短路的发现和匝间短路的定位两个方面,对各种转子匝间短路试验技术进行了分析和探讨,重点介绍了一种RSO试验在邹县电厂的实际应用,论述了RSO1试验方法的优点,并提出几点建议。     

不同种类气隙偏心故障对汽轮发电机转子不平衡磁拉力的影响

结合理论推导和数值仿真计算分析了径向气隙偏心对汽轮发电机转子径向不平衡磁拉力及其振动特性的影响。首先通过分析气隙静偏心、气隙动偏心以及气隙动静混合偏心情况下气隙磁场的变化,分别推导得到不同气隙偏心所引起的转子径向不平衡磁拉力表达式,并分析了转子的振动特征,然后利用电机有限元软件Ansoft Maxwell建立了实验室SDF-9型隐极故障模拟发电机的二维模型,计算得到了转子水平及竖直方向的径向不平衡磁拉力变化情况,并与理论分析和部分实验振动响应进行了对比,结果基本吻合。结果表明,气隙静偏心将产生二倍频不平衡磁拉力作用于转子上;气隙动偏心根据转子表面凹凸数量分为合外力为零及合外力不为零两种情况,当合外力不为零时,将产生一倍频不平衡磁拉力作用于转子;气隙动静混合偏心将同时产生一倍频和二倍频不平衡磁拉力作用于转子上(考虑动偏心时合外力不为零的情况)。同时随着偏心程度的增大,不平衡磁拉力也随之增大。     

200MW汽轮发电机匝间保护误动的原因分析及处理方法

1引言 我国现运行的200MW汽轮发电机一般每相绕组有两个以上并联分支,同一相两个分支之间短路或同一分支的匝间短路。均称为匝间短路故障。汽轮发电机保护用以反映定子绕组相间短路的纵差动保护,不能灵敏反映匝间短路故障,需要装设专门的保护装置。如匝间保护误动作,切除正常运行的发电机,不但对汽轮发电机造成不必要损害,而且也影响电力系统的稳定性。因此。对匝问保护产生误动进行分析和探讨,就显得十分重要。     

RBF神经网络在发电机转子匝问短路故障研究中的应用

发电机转子绕组匝间短路故障在转子电气绝缘事故中占较大比例。对大型汽轮发电机来讲,转子匝间短路故障会产生很大的危害,短路点局部过热会导致绝缘烧损接地、线棒过热会导致变形或烧熔,故障的进一步发展会造成烧坏护环、大轴磁化,或烧伤轴颈和轴瓦等,甚至会造成转子烧损事故。     

发电机定子铁芯基频振动故障分析

就600MW发电机端部绕组振动的幅值和固有频率接近基频50Hz,造成端部振动、定子线棒损坏故障,对此进行了分析,并提出防范措施。     

一种负荷突变情况下异步电机转子断条故障在线检测新方法

异步电机发生转子断条故障时,其定子电流故障特征频率分量容易被电流基频淹没,加之实际工作中电机负荷突变的干扰,极大地增加了故障特征频率提取及检测的难度。为解决该问题,将解析小波和定子电流谱减法结合,提出一种有效的故障检测新方法。该方法首先利用解析小波变换来判断负荷突变点,然后通过谱减法来消除定子电流频谱中的基频分量,突出故障特征频率,进一步定义故障程度因子来量化转子断条故障程度。仿真和实验分析结果表明,该方法对于负荷突变情况下转子断条故障特征频率更加敏感,能够定量地描述转子故障程度。     

Time-stepping finite-element analysis of eddy currents in the form-wound stator winding of a cage induction motor supplied from a sinusoidal voltage source

The eddy-current effects of multi-conductor form-wound stator winding because of the fundamental and high-frequency magnetic flux in a cage induction motor are studied. The time dependence of the field and circuit variables and the motion of the rotor are modelled by the backward Euler time-stepping method. The motor was supplied from a sinusoidal voltage source. The series and parallel connected stator bars are strongly coupled with the circuit and field equations. The Newton-Raphson method is applied to solve the system of non-linear equations. The eddy-current loss distribution of the stator bars and the quantitative results of eddy-current losses are studied. The radial distance of the stator bars from the air gap has a remarkable effect on the losses and the hot spots. Methods to minimise the losses and to avoid the local hot spots are studied.     

Modeling and Simulation of a salient-pole synchronous Generator with dynamic eccentricity using modified winding function theory

This paper models and simulates a salient-pole synchronous generator using a modified winding function theory and more precise stator and rotor winding distribution with dynamic eccentricity between the stator and rotor. Air-gap permeance is also computed more accurately compared to currently available methods. Inductances with this method are compared to those obtained from other methods and it is shown that the results are closer to those obtained from finite element computations. Finally, the calculated inductances are used in a coupled electromagnetic model for simulation and studying the frequency spectrum of the stator line current in the presence of dynamic eccentricity.     

利用机体表面振动信号诊断活塞环失效的研究

建立了活塞环失效时活塞－缸套撞击的力学模型，通过理论计算证明活塞环失效后活塞组的撞击参数将会改变。分析了活塞环振动和悬浮的条件。给出了活塞环径向振动固有频率范围的计算式。通过两种机型对活塞环失效故障诊断进行了模拟试验。得到了利用机体表面振动信号诊断活塞环失效的方法；当从机身外表面监测到的振动参数在低频段出现了与单环径向振动固有频率相近的特征频率，该特征频率处谱值显著增大，含该特征频率的窄带内功率也显著增大，可认为有活塞环（通常是第一道环）失效了。     

Jeffcott转子碰摩故障试验研究

针对工种实际中遇到的机组转子摩故障开展了试验研究,通过大量的试验,观测到了工作转子速低于一阶临界转速时,转子定子局部碰摩引起的倍频振动,高于一阶临界转速时,局部碰摩引起的分频振 及某些转速内出现的异频伪共振现象,试验民其于碰摩力模型和仿真结果定性一致,试验还表明,异频伪共振是高速工作的转子发生碰摩时的主要振动成分,这一结论对诊断和抑制高速转子的异常超标振动有积极意义。     

基于温度场变化的发电机定子端部绕组振动主动控制

针对引进型大型发电机定子绕组端部振动超标问题,提出一种基于温度场变化的定子绕组端部振动主动调频控制方法。采用两端固定-铰支直梁,研究温度场变化对结构固有频率的影响机制。据此设计试验方案,结果表明,通过调整定子冷却水、冷氢温度,达到定子绕组端部固有频率远离电磁激振频率的目的,避开了共振区,从而有效地降低了定子绕组端部的振动。最后,开发了基于温度场热应力主动调频控制逻辑模块,为控制汽轮发电机定子绕组端部的振动提供一种新方法。     

旋转机械动静碰摩机理研究

通过引入混沌理论对碰摩的非线性特征进行了理论分析及数值求解，研究不平衡力和转速等条件发生变化时，碰摩的发展历程。结果表明，随控制参数转速的变化，碰摩出现从稳定周期运动经过倍周期分叉到达混沌的特征。文中对某电厂200MW机组出现的碰摩故障进行了实际分析和理论对照，得到的一般规律和理论定性分析结果一致。