Page 103 - 电力与能源2023年第二期

吴亚军，等：某 600 MW 超临界汽轮发电机结构振动分析与治理 197

要，大多会对发电机底部阶梯垫片进行调整。然
而 ，阶 梯 垫 片 的 调 整 破 坏 了 发 电 机 底 脚 载 荷 分
配，改变了支撑系统的刚度，进而引发剧烈的结
构振动。

综合该发电机的振动情况及轴承形式，认为
工作转速下该发电机存在结构振动故障是由于发
图 4 颗粒阻尼减振模型
电机转子采用端盖式轴承设计，支撑带有较强的
2.4 发电机压重动力学模型
柔性，在定子底部垫片存在接触不均等缺陷情况
结合颗粒阻尼减振技术和动力吸振技术，考
下，支撑刚度会更低，最终导致振动幅度超标。
虑到在不停机情况下减振的特殊性，决定在发电
2.2 动力吸振技术
机顶部进行压沙袋减振，将压重于发电机上的沙
传统的动力吸振器模型如图 3 所示 ［11］ 。设刚
袋视为一种颗粒阻尼动力吸振器。为分析发电机
度 系 数 为 k 1 弹 簧 支 撑 的 物 体 m 1 上 受 到 简 谐 力
压重减振的有效性，将压重模型简化为如图 5 所
F 0 sin ωt 的激励，此物体上安装有小物体 m 2 和刚
示的动力学分析模型。
度系数为 k 2 的弹簧组成的吸振器。适当设计吸振

器的质量和刚度，使其固有频率与激振力的频率
相等，可使吸振器产生的惯性力与激振力平衡，将
主系统的振动抑制为零。

图 5 发电机压重动力学模型
令 发 电 机 定 子 质 量 、刚 度 和 阻 尼 分 别 为
m 1，k 1，c 1，转子质量、油膜等效刚度和阻尼分别为

m 2，k 2，c 2，沙袋阻尼吸振器质量、刚度和等效阻尼
图 3 动力吸振器模型 分 别 为 m 3，k 3，c 3，作 用 在 转 子 上 的 激 振 力 为

2.3 颗粒阻尼减振技术 F 0 sin ωt。
颗粒阻尼减振技术是将一定数量的颗粒放置 则系统的运动微分方程：
在一个腔体中，附着在振动结构上，利用颗粒之间 Mx ̈ + Kx + Cx ̇ = F sin ωt （1）
以及颗粒与边界间的碰撞及摩擦消耗振动能量的 ( m 1 0 0 )
一种被动控制技术 ［12-14］ 。文献［15］借助缩比模型 M = 0 m 2 0 （2）

对颗粒阻尼器对发电机组冷却罩减振的可行性进 0 0 m 3
行了全面的试验研究，结果显示颗粒阻尼器能够 ( k 1 + k 2 + k 3 -k 2 -k 3 )
K = -k 2 k 2 0 （3）
起到良好的减振效果。表明颗粒阻尼技术在汽轮 -k 3 0 k 3
发电机组结构振动抑制上是可行的。 ( c 1 + c 2 + c 3 -c 2 -c 3 )
C = 0 （4）
颗粒与颗粒之间、颗粒与容器内壁面之间的 -c 2 c 2
结构模型如图 4 所示，其中 k j，c j 和k i，c i 分别是颗粒 -c 3 0 0 c 3
与 颗 粒 之 间 、颗 粒 与 容 器 内 壁 面 之 间 的 刚 度 和 ( )
F = F 0 （5）
阻尼。 0