模態參數在發電機定子繞組端部故障診斷中的應用

發電機定子繞組端部因振動而誘發的部件磨損、裂紋，甚至斷裂等故障，嚴重威脅機組的安全運行。定子繞組端部結構的優化設計使定子繞組端部的整體固有頻率避開50Hz與100Hz，但因制造、安裝或運行中的沖擊現象，部分機組的定子繞組端部的固有頻率往往落入94～115Hz范圍之內，容易誘發因振動引起的發電機定子繞組端部故障。

模態試驗分析是在機組停機狀態下測試發電機定子繞組端部的結構動態特性參數,包括模態頻率、模態振型及模態阻尼等，實現對其結構動態特性的評估。然而相關標準和試驗只側重單次測量的結果，對機組長期運行過程中頻率變化的研究有所欠缺；同時，大部分試驗依據標準只對頻率是否落入94～115Hz范圍之內做出判斷，而對阻尼在定子繞組端部繞組振動的影響方面探討較少。根據結構動力學理論對發電機定子繞組端部振動進行分析，并結合試驗模態分析及機組運行檢修狀態，探討試驗模態參數的變化對發電機定子繞組端部振動的影響，為其故障診斷及狀態評價提供一定的參考。

當其他參數為定值時，振動幅值與阻尼成反比關系，如若機組端部繞組的初始振動幅值為100μm，阻尼為0.5%，當阻尼提高至1.5%時，振動幅值將降低至約 33μm，降幅很大，減振效果十分明顯。因此，文獻[1][3]提出，當結構的阻尼系數較高時，尤其大于2%，結構的共振峰值已很小，因共振誘發結構損壞的可能性已很小。