空冷汽轮发电机近期的绕组端部振动问题

摘要

大型汽轮发电机定子绕组端部区域是发电机设计和制造中最复杂的部分之一，由于定子线棒中的电流，运行时绕组端{音l；承受较高的双倍工频的机械力，以及经铁心和轴承传谨的杌．械力。在电力系统瞬态过程中，绕组端部应力可以高出百倍以上。金属结构件可以抑制这些力带来的定子线棒位移，但所产生的磁场和电场很强，轻此一般情况下避免使用。对于不同的制造厂，这种抑制效果可以催生多种多样的绕组端部支撑结构。如果绕组端部的一个部件或者绕组端部支撑总体的固有频率接近力的频率，振动响应将呈现出谐振状态，其结果将是灾难性的。离线冲击试验是长期以来采用的测试手段，以确定固有频率并判断是否存在谐振状态。该试验不仅能够评价定子绕组端部的状态，还可以判定哪些位置最可能发生振动。为防止过早失效，应该对运行过程中的绕组端部位移进行监控。为加强作用效果，不仅应在最易产生振动的位置安装传感器，传感器的安装应该覆盖足够大的范围以便捕捉到全部结构件的振动频率。关于许可振动水平的导则很少见，因此很关心趋势的增加。尽管已经很明了：最大发电机的绕组端部支撑系统的设计可以达到运行30年以上不发生松动，但最近十年内仍然出现了大量的运行中绕组端部振动事故。甚至更多的电机在外观检查中发现：由于绕组松动端部过早地出现了劣化，这些问题主要出现在与燃气轮机或者联合循环设备配套的空冷发电机组上。或多或少地，大部分发电设备制造厂都受到了影响，有理由怀疑由于竞争原因（尤其是成本）迫使制造厂在设计和制造工艺上打了折扣。