Page 104 - 电力与能源2023年第二期

198 吴亚军，等：某 600 MW 超临界汽轮发电机结构振动分析与治理
( ) 取发电机定子质量 300 t，转子质量 50 t，吸振
x 1
x = x 2 （6） 器质量选取定子质量的 1%，即 3 t，发电机定子固
有频率 50 Hz，转子固有频率 35 Hz，吸振器固有频
x 3
推 导 时 忽 略 阻 尼 ，令 x 1 = X 1 sin ωt，x 2 =
率 50 Hz。 此 时 有 ： μ 2 = 0. 17，μ 3 = 0. 01；s 1 =
X 2 sin ωt，x 3 = X 3 sin ωt，可得： ω 3 ω 3 s 1
( ) M( 2 ) M + k 2( k 3 - m 3 ω 2 ) ) ω 1 s 3 = s 3， 2 = ω 2 s 3 = 1. 4s 3， = 0. 7。
s
F 0 k 2( k 3 - m 3 ω
2
X 1
s 2
X 2 =
此时发电机定子、吸振器的振动幅频特性曲
2
X 3 k 2 - m 2 ω k 2 k 3
线如图 6 所示。当 s 3 = 1 时，β 1 = 1，即沙袋阻尼吸
（7）
振器固有频率和作用在转子上的激振力频率相等
2
2
2
M =( k 1 - m 1 ω )( k 2 - m 2 ω )( k 3 - m 3 ω ) -
时，发电机定子振动为零，此时沙袋阻尼吸振器吸
m 3 k 3 ω ( k 2 - m 2 ω ) - m 2 k 2 ω ( k 3 - m 3 ω )（8）
2
2
2
2
收了发电机定子上的全部能量，将发电机定子上
适当设计吸振器质量 m 3 和弹簧刚度系数 k 3，
的振动抑制为零。
使其固有频率与激励频率相等：
k 3 = m 3 ω 2 （9）
带入式（7）中可使 X 1 = 0，从而颗粒阻尼动力
吸振器 m 3 所产生的惯性力恰好与转子上的激励
力作用在发电机定子上的力平衡，即吸振器 m 3 吸
收了发电机定子 m 1 上的全部能量，从而将发电机
定子上的振动抑制为零。
对式（7）进行无量纲化处理，令： 图 6 幅频特性曲线
m 2 m 3
μ 2 = ，μ 3 = （10） 3 现场治理措施
m 1 m 1
k 1 2 k 2 2 k 3
2
ω 1 = ，ω 2 = ，ω 3 = （11） 由于该机组无足够停机检修时间，为防止结
m 1 m 2 m 3
ω ω ω 构振动大影响机组设备的安全，决定在发电机两
s
s
s 1 = ， 2 = ， 3 = （12） 端氢冷器顶部压重减振。压重步骤如下。
ω 1 ω 2 ω 3
（1）分别在汽端、励端氢冷器顶部各施加约
F 0
X 0 = （13）
0.5 t 沙袋，7 号和 8 号轴承振动有一定程度的下降
k 2
| | | X 1 | | | | | | X 2 | | | | | | X 3 | | |
β 1 =| | | |，β 2 =| | | |，β 1 =| | | | （14） 趋势。
| X 0 | | X 0 | | X 0 |
（2）在励端氢冷器顶部施加约 1.5 t 沙袋，7 号
式 中 X 0—— 转 子 受 静 载 荷 F 0 作 用 的 静 变 形 ；
和 8 号轴承振动出现较大幅度的降低，振动已降至
β 1，β 2，β 3——发电机转子、定子及吸振器的振幅放
合格范围以内。
大因子。 （3）继续在汽端氢冷器顶部施压约 0.5 t 沙袋，
将式（10）~式（14）带入式（2）可得发电机定 7 号和 8 号轴承振动进一步降低。
子及吸振器的振幅放大因子： 7 号和 8 号轴承的振动随压重量变化的情况
)
2 | | |
2
β 1 =| | | | | μ 2 ( s 1 s 2 ) (1 - s 3 | | | | （15） 如图 7 所示。7 号和 8 号轴承压重后某一时刻振
| |
| N | 动 数 据 如 表 2 所 示 。 压 重 后 7 号 、8 号 轴 承 轴 振
2 |
| | | μ 2 ( s 1 s 2 ) | | 及 瓦 振 随 转 速 的 变 化 情 况（Bode 图）如 图 8 所
β 3 =| | | | （16）
| N | 示 ，压 重 前 后 7 号 、8 号 轴 承 振 动 对 比 如 图 9
)
3 (1 - s i - μ 3 s 1(1 - s 2) - μ 2 s 1(1 - s 3) 所示。
2
2
3
2
3
N = ∏ i = 1
（17） 从图 7~图 9 及表 2 可以得出如下结论。