涨知识 | 高次谐波共振

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高次谐波共振是什么？为什么要了解激振力？

振动系统中具有某种共振响应，其频率为激振力频率的整数倍，这种现象称为高次谐波共振。产生这种振动的激振力，就是普通强迫振动中的三种激振力：转子不平衡、联轴器不对中、磁场不对称。

在实际运行的机组上，这三种激振力并不是完全按正弦波规律变化的，因此将它以傅里叶级数展开：

式中，F(t) 为激振力；a0 为常数，即在激振力的一个周期内，相应频率下各分量的平均值；a1、a2 ··· 为频率ωp、2ωpt 所对应的激振力的幅值。

上式中的每一项都可以产生稳定的强迫振动，由于高次项幅值一般很小，在振动系统中产生的幅值也很小。但是，当其中某一项的激振力的频率与振动系统的自振频率符合时，系统就会呈现该分项频率的较大振幅的强迫振动。

根据这个原理，可以反推出转子产生激振力的性质。当轴承振动波形是规则的正弦波且频率为激振力频率时，说明高次项可以忽略；反之，说明激振力中除转子不平衡力外，还有不可忽略的其他激振力存在。而高次谐波幅值的大小与系统动刚度（共振程度、结构刚度）成反比，与高次项激振力幅值成正比。

在汽轮发电机组上，激振力的非基波分量的产生，主要由下列因素引起：

  · 转子弯曲（永久弯曲、热弯曲或弹性弯曲）和横向裂纹；

  · 固定式联轴器不对中；

  · 固定式联轴器端面瓢偏过大，连接后引起轴颈晃摆值过大；

  · 发电机转子局部短路或空气间隙偏差过大，引起不均衡电磁力。

为了避免激振力中包含过大的非基波分量，在电厂中不允许使用校正转子动平衡的方法来补偿转子过大的弯曲和固定式联轴器连接偏差过大。

来源：观为监测MHCC设备健康诊断中心微信公众号（ID：MHCC-Guanwei），摘编自施维新的《汽轮发电机组振动及事故》。

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也有的是自激振动