（免费下载）GB/T 20140-2016 隐极同步发电机定子绕组端部动态特性和振动测量方法及评定
1 范 围
1 范 围
本标准规定了隐极同步发电机定子绕组端部动态特性和振动测量的方法及评定准则。
本标准适用于额定功率200MW及以上，额定转速为1500r／min、1800r／min的4极隐极同步发电机和额定转速为3000r／min及3600r／min的2极隐极同步发电机。
隐极同步发电机在出厂前、新机交接、运行中出现异常情况时(例如，线圈磨损或者松动等)、大修检查时应做定子绕组端部动态特性测量。
隐极同步发电机型式试验、定子绕组端部出现严重松动、绕组端部存在椭圆或四瓣振型的不合格模态时，宜对定子绕组端部进行振动测量。
200MW以下的隐极同步发电机可参照此标准执行。
2 规范性引用文件
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GB／T 2298 机械振动、冲击与状态监测 词汇
3 术 语
3.1
固有频率 natural frequency
线性系统自由振动的频率。
3.2
频率响应函数(频响函数) frequency response function
频响函数定义如下：
a) 简谐激励时，稳态输出向量与输入向量之比；
b) 瞬态激励时，输出的傅立叶变换与输入的傅立叶变换之比；
c) 平稳随机激励时，输出和输入的互谱与输入的自谱之比。
3.3
模态试验分析 modal test analysis
为确定系统模态参数所作的振动试验分析。通常，由激励和响应关系得出频率响应矩阵，再由曲线拟合等方法识别出模态参数。
3.4
模态参数 model parameter
模态的特征参数，即振动系统的各阶固有频率、振型、模态质量、模态刚度和模态阻尼。
3.5
振型 mode shape
机械系统的某一给定振动模态的振动的模型，即由中性面(或中性轴)上的点偏离其平衡位置的最大位移值所描述的图形。各点振型值通常要按选定点的偏离值进行归一化。
3.6
椭圆振型(四节点) elliptical mode shape
形状为椭圆形的振型。
3.7
四瓣振型(八节点) 4-lobe mode shape
形状为四瓣形的振型。
3.8
峰峰值 peak to peak value
给定时间内振动最大正值与最大负值之间的差值。
3.9
响应比 response ratio(acceleration／force)
频响函数中固有频率所对应的频响函数值(加速度／力)。
3.10
相引线 phase connection
并联环与定子相线圈的连接部分。
3.11
主引线 main connection
定子绕组并联环连接至出线套管的引线，将定子电流从并联环引至发电机出线。
4 测量方法
5 测量仪器
6 评定准则
附录A 动态特性测试的基本原理
A.1 固有频率测量
当信号f(t)和x(t)分别为某系统的输入(激励)和输出(响应)信号时，动态信号分析仪通常按下列关系求得系统的频响函数H(f)和相干函数γ2(f)：
式中：
Gf(f)——输入(激励)信号f(t)的自功率谱；
Gx(f)——输出(响应)信号x(t)的自功率谱；
Gfx(f)——输入(激励)信号f(t)和输出(响应)信号x(t)的互功率谱。
相干函数的值总是在0至1之间。当它接近1时，说明f(t)和x(t)间有良好的因果关系；当它明显小于1时，说明信号受到干扰噪声的“污染”，或者系统具有非线性特性。
通常频响函数幅频曲线的峰值或其虚频曲线的极值(在γ2(f)接近1时)就是系统的固有频率。
判定系统的固有频率应结合频响函数幅频曲线、相频曲线、实部和虚部曲线以及相干函数曲线综合确定。
A.2 模态试验分析
所谓模态试验分析就是为确定系统模态参数所做的振动试验分析。模态参数识别方法大体上可分为时域法和频域法两种。时域法是一种从时域响应数据中直接识别模态参数的方法；频域法则是在测量频响函数的基础上，利用最小二乘法估计获取模态参数的方法。频域法是目前公认的比较成熟和有效的方法，大多数模态分析软件采用此法。
通过模态试验分析软件对采集到的时域响应数据或频响函数数据进行分析、拟合，就可得到系统的模态参数，即振动系统的固有频率、主振型和阻尼比等。
A.3 定子端部绕组振幅公式
式中：
F——激振力；
C——静刚度；
A——振动幅值；
w——振动频率；
w0——固有频率；
η——阻尼。
A.4 响应比的测量方法
响应比是频响函数图中对应于固有频率值那一点的纵坐标值。设力锤的灵敏度为S1(mV／N)，加速度传感器灵敏度为S2[mV／(m／s2)]，力锤通道放大倍数为n1，加速度传感器通道放大倍数为n2。则把力锤通道灵敏度设置为n1×S1(mV／V)，加速度传感器通道灵敏度设置为n2×S2[mV／(m／s2)]。
如此设置之后，则频响函数纵坐标的单位可显示为(m／s2)／N。信号拾取方法与锤击法相同，只是要求锤击点与信号拾振点尽可能靠近。定子绕组端部频响函数幅频图见图A.1。
图A.1 定子绕组端部频响函数幅频图
A.5 相引线和主引线测点位置示意图
相引线和主引线测点位置示意图分别见图A.2，图A。3。
图A.2 相引线测点位置示意图
图A.3 主引线测点位置示意图(测量范围见图中虚线，方向参见图中箭头)
