基于弹簧隔振器汽轮机发电机减振性能分析和试验研究

一、项目背景与需求
汽轮发电机组是电厂的核心设备，其能否长期安全稳定运行，将直接影响到电力能源的保障和电力设备的安全。随着电站的高速发展，机组容量越来越大，振动控制要求也越来越高。大型发电机组基础作为一种框架结构，其下部结构与扰频重合或接近而产生的共振将导致基础和核心设备汽轮发电机组损坏，从而给电厂带来巨大损失和安全隐患。因此，汽轮发电机组的减振隔振成为急需解决的问题。
案例对某电厂汽轮发电机组的振动问题进行了理论计算和仿真分析，同时，对汽轮机发电机组基础台板安装弹簧隔振器前后的振动进行测试试验。测试结果表明：采用弹簧隔振器隔振后，汽轮机发电机组基础台板振动改善明显，有效地改善了汽轮机发电机组基础振动，为后续大型电机组的性能改进和整体优化提供了设计依据。
 

二、试验难点分析
（1）基础振动采用隔振措施前后振动幅值差别较大；采用隔振措施后，基础振动较小。为保证采样数据的信噪比以及采集数据的准确性，对采集仪的动态范围和传感器的选型有较高的要求。

图1 弹簧阻尼隔振器外观图

（2）发电机组运行后，周围的电磁干扰较大，对采集设备的抗电磁干扰能力有较高的要求。
（3）目前对隔振措施的隔振效果评估方法有：1/3倍频程分析、计算数据的峰-峰值或均方根有效值RMS（root mean square）、频谱峰值以及根据设备自身的需求进行评估等。选择隔振措施的评价参量和评价范围，对反映相关振动控制措施的振动控制效果起着重要的作用。
 

三、难点解决方案
（1）INV3062系列采集系统具有国际主流24位高精度AD，120dB动态范围，本底噪声小于3uV，可极大提高信噪比确保测量的精准性。

图2 不同AD位数动态范围

（2）INV3062系列采集仪器不仅通过了动态信号分析仪检定规程A级认证，同时进行了各种环境试验、耐振试验、抗冲击试验、抗电磁干扰试验的相关检测。
（3）结合发电机隔振系统模态仿真分析结果，确定隔振效果测试分析范围为0.5~60Hz，采用时域峰值和频域峰值进行隔振效果的评价。
 

四、 使用的仪器系统
测量系统包括数据采集仪、振动传感器和数据分析软件。
（1）数据采集仪：采用北京东方振动和噪声技术研究所的INV3062系列采集仪（24位AD，120dB动态范围），如图3及图4所示；目前，INV3062系列采集仪中的INV3062X采集设备单台支持6~144通道可选，且支持双核采集技术，如图5所示。
（2）采集分析软件：DASP工程版分析软件。

图3 INV3062T（4通道）采集仪

图4  INV3062S（16通道）采集仪

图5  INV3062X（单台6~144通道）采集仪

五、结果
通过对该发电机隔振系统进行理论计算和仿真分析以及现场试验测试，得到以下结论：
（1）对整体系统进行理论计算，得出理论隔振效率可达到90%；
（2）对发电机系统安装弹簧隔振器前后振动情况进行现场实测，得出其频谱峰值从原来的0.756m/ss下降到0.0885m/ss；时域峰值由原来的1.669 m/ss下降到0.194m/ss。因此，安装弹簧隔振器后振动降低了88.2%。
由此可知，该发电机隔振系统的理论计算与实测结果一致，安装弹簧隔振器的隔振效果明显，为后续电厂发电机组减振隔振项目提供数据支持。

图6 隔振前发电机基础时域-频域曲线

图7 隔振后发电机基础时域-频域曲线

参考文献：俞林, 范利辉, 孙明昌. 基于弹簧隔振器汽轮机发电机减震性能分析和试验研究[J]. 防爆电机，2023(6): 27-30.