测试大型汽轮发电机组轴系扭振模态的扫频法

摘要

本发明涉及大型火力发电厂的300MW、600MW、1000MW汽轮发电机组轴系扭振模态测量和试验方法，公开了一种通过激励信号作用于发电机励磁并结合从动态连续调整激励信号获得最优响应的闭环试验实现了在线动态扫频机组轴系扭振模态的检测方法，采用动态在线频率扫频方法输出模态特征激励信号，作用于汽轮发电机组的励磁系统并通过励磁系统在汽轮发电机组中产生可控电气扭矩，进而激发机组轴系扭振，同时测量轴系扭振强度，以此确定机组轴系的固有模态。该方法能够准确测量汽轮发电机组轴系的机械固有频率即扭振模态，准确测试发电机组扭振模态是解决机组次同步振荡危害的基础研究，用于防范、抑制并保护发电机组和电网发生次同步振荡。

主权项

一种测试大型汽轮发电机组轴系扭振模态的扫频法，其特征在于，该方法包括步骤：1)通过扭振激发装置发出4～20mA正弦电流信号，将其转换为2～10V的电压信号作为激励信号注入发电机励磁系统，在励磁系统的电流、电压中产生和注入的激励信号频率相同的信号，其中2V对应励磁的负向顶值输出，10V对应励磁的正向顶值输出，测试过程所输出的电压信号按在励磁输出范围的60％输出、即输出3.6V～8.4V；2)励磁系统随发电机组转子旋转，在发电机组轴系产生与注入信号频率相同的电磁扭矩；3)连续调节注入正弦信号的频率，调节范围为2～48Hz，步长为0.1Hz，发电机组轴系随注入激励信号的频率变化，产生2～48Hz的电气扭矩，扭矩作用在轴系产生扭振；4)实时测量发电机组机端转速传感器信号，实时计算并监视激励信号在轴系产生的扭振的强度，通过安装在轴系的转速传感器实时采集计算轴系的转速变化率dW，记录并显示dW的大小及其变化趋势，生成激励响应曲线；5)识别所述曲线中的局部极大值，局部极大值所对应的频率是机组轴系的模态，在某个频率点附近，实时测量的扭振强度达到局部极大值，则判断这个频率点是发电机组轴系的一个扭振模态；6)在扭振模态频率值附近缓慢改变注入信号频率，反复试验得到精确的扭振模态，精度精确到0.1Hz。