ICS, 17.160 J 04
中华人民共和国国家标准
GB/T 33199.1—2016/ISO 22266-1:2009
机械振动 旋转机械扭振
第 1 部分：50 MW 以上陆地安装的
透平和燃气轮机发电机组
Mechanical vibration-Torsional vibration of rotating machinery- Part 1: Land-based steam and gas turbine generator sets in excess of 50 MW
(ISO 22266-1:2009, IDT)
2017-07-01实施
2016-12-13 发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T 33199.1—2016/ISO 22266-1 :2009
目 次
前言引言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4扭振基本原理
m
IV
4.1 概述 4.2叶片的影响 4.3 发电机转子绕组的影响评估
5
5.1 概述 5.2 频率边界限值 5.3 动应力评估· 扭振计算
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6.1 概述 6.2 计算参数 6.3 计算结果 6.4 计算报告扭振测量· 7.1 概述 7.2 测量方法 7.3 测量试验报告 8 通用要求 8.1 机组供应商的责任 8.2 质量保证 8.3 责任附录A（资料性附录）扭振测量技术· 附录B（资料性附录）扭振激起的轴系模态的频率边界限值
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(相对于线路频率与2倍线路频率)示例
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附录C(资料性附录) 常见的电气故障参考文献
19 20 GB/T 33199.1—2016/ISO 22266-1 :2009
前言
本部分为GB/T33199《机械振动旋转机械扭振》的第1部分。 本部分按照GB/T1.1一2009 给出的规则起草。 本部分采用翻译法等同采用ISO22266-1:2009《机械振动旋转机械扭振第1部分：50MW以
上陆地安装的透平和燃气轮机发电机组》（英文版）。
与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：
-GB/T2298—2010机械振动、冲击与状态监测词汇（ISO 2041:2009,IDT) -GB/T1883.12005往复式内燃机词汇第1部分：发动机设计和运行术语（ISO2710-1： 2000,IDT) -GB/T1883.2—2005往复式内燃机　词汇第2部分：发动机维修术语（ISO2710-2：1999， IDT)
本部分由全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会(SAC/TC 53)提出并归口。 本部分起草单位：西安热工研究院有限公司、南京燃气轮机研究所、南阳防爆集团股份有限公司、北
京北重汽轮电机有限责任公司、国网河南电力公司电力科学研究院、东南大学、华北电力大学、东方电气集团东方电机有限公司、上海发电设备成套设计研究院。
本部分主要起草人：张学延、葛祥、屠亚力、王泽威、安胜利、罗剑斌、傅行军、付忠广、陈昌林、孙庆、 何国安。
Ⅱ GB/T 33199.1—2016/IS0 22266-1:2009
引言
20世纪70年代，电厂发生了许多由于扭振引起的重大事故，导致发电机转子和一些汽轮机低压转子长叶片的损坏。事故原因通常为转轴和叶片系统的耦合模态频率与电网激励频率一致而发生了共振。随后的详细调查研究表明当时用于预测扭振固有频率的数学模型考虑的因素不够全面，特别是没有足够精确地考虑到长透平叶片和轴系的耦合关系。因此，进一步的研究工作更精确地分析了叶片-叶轮-转轴的耦合效应，建立的分支模型适当地考虑了耦合效应对轴系扭振固有频率计算的影响。
20世纪80年代，为了验证预测的低压转子叶片-叶轮动力学耦合系统的频率，在工厂里开展了扭转动力试验。这些在工厂里开展的试验对于机组服役前确认必要的校正措施是非常有用的。然而，对组装为轴系的所有转子部件都进行试验通常是不可能的。因此，除非试验是在现场整体安装好的情况下进行的，否则整体系统模型与实际安装的机器依然存在差异。
考虑到计算的和实测的扭振固有频率的精度难免存在一定的不确定性，因此，在设计整个系统时，有必要使扭振固有频率与电网系统频率有足够的避开裕度以补偿这些偏差。可接受的避开裕度是变化的，其取决于通过试验确定的扭振频率和计算结果的符合程度。本标准这一部分的目的是为机组设计和现场完全连接好的机器选择频率避开裕度提供一个指导准则。
通常，唯一关心的是某固有频率是否和本部分规定的频率界限内的某个激振频率相一致，以及是否有某种模态分布可使能量供应给相应的振动模态。不满足这两个条件的固有频率不会产生实际后果。 也就是说，如果某特定的振动模态不能被激发起来，则这种振动模态是无关紧要的。本部分内容中，激励是由于在发电机气隙中感应的机电扭矩的变化引起的。轴系中任何对这些激励扭矩不敏感的扭振模态，无论该模态的固有频率值是多少，都不会对整个透平发电机组构成危险（参见4.2和5.2）。
IV GB/T 33199.1-2016/ISO 22266-1:2009
机械振动旋转机械扭振
第 1部分：50MW以上陆地安装的
透平和燃气轮机发电机组
1范围
GB/T33199的本部分规定了正常运行工况下安装了长叶片的透平发电机组耦合轴系的扭振准则，尤其适用于并网运行透平发电机组耦合轴系的扭振固有频率避开电网的线路频率和2倍线路频率的范围。如果扭振固有频率不符合规定的频率范围,还规定了供应商可以采取的措施。
本部分适用于陆地安装的额定功率大于 50MW，额定转速为 1 500r/min、1800 r/min、 3000r/min、3600 r/min的电站透平发电机组和转速为3000 r/min、3600 r/min的电站燃气轮机发电机组。
本部分给出了目前对轴系扭振固有频率进行分析评定和测量验证的方法。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
ISO 2041机械振动、冲击和状态监测词汇(Mechanical vibration，shock and condition monito ring—Vocabulary)
ISO 2710-1　往复式内燃机　词汇　第1部分：发动机设计和运行术语（Reciprocating internal combustion engines--Vocabulary-Part 1: Terms for engine design and operation)
ISO 2710-2　往复式内燃机　词汇　第 2 部分：发动机维修术语（Reciprocating internal combustion engines-Vocabulary-Part 2: Terms for engine maintenance)
3术语和定义
ISO 2041、ISO 2710-1、ISO 2710-2 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
机组 set 由高压、中压、低压透平机和发电机、励磁机中一个或多个部件组装起来形成的系统。
3.2
轴系 shaft system 机组的所有旋转部件完全连接组装好形成的转动系统。 注 1：图1 为一个轴系示例。 注2：在计算扭振固有频率时，整个轴系均需考虑。
3.3
扭振 torsional vibration 旋转轴系扭转角位移(扭曲)的振荡。 GB/T 33199.1—2016/ISO 22266-1:2009
3.15
合成扭应力synthesized torsional stress 在轴系某一截面上,激励扭矩谐波的矢量和所产生的动态扭应力。要考虑每一谐波激励扭矩所产
生应力的大小和方向。
注1：图4中，上面的6幅图是轴系中一个特定点的前六阶激振谐波对应的附加扭应力的时间历程图。最下面一幅
图是所有谐波矢量叠加的合成作用。
注2：当需要精确的合成扭应力时，不能用平均扭矩来计算。 3.16
禁止频率范围 prohibited frequency range 扭振引起的应力值超过机组连续运行允许的应力值的频率范围。 注：虽然机组在该频率范围内连续运行是禁止的，但如果提供了对轴系没有累积损伤危险的说明，则机组在该频率
范围内暂时运行是允许的。
c B T
I
说明： 1 高压转子(HP); 2- 低压转子(LP1); 3——叶片; 4- 低压转子（LP2)； 5—低压转子(LP3); 6— -发电机转子；
一激励扭矩； 8—励磁机。
7.
图1六转子构成的透平发电机组轴系
G om y c
a）二阶或二节点振型
图 2 轴系的典型扭振振型
3 GB/T 33199.1-2016/ISO 22266-1 :2009
: 33338 13388 389
b ae81 : 301
b) 六阶或六节点振型
图2 (续)
132
123
-147
A
转子中心线
转子中心线
a）叶片和叶轮分离的非耦合频率
b）叶轮组装后的耦合频率
图3叶片-叶轮动态耦合示意图