轴系扭振的自然频率和振型

轴系扭振的自然频率是指在无外加扰动时，汽轮发电机转子轴系各质量块之间在一个或者多个“机械自然频率”下相互振荡，这组频率由机械系统自然特性决定，也称为扭转模态频率。轴系多质量块扭振系统如图3-2所示，当汽轮发电机轴系在某一自然频率下发生稳定的振荡时，各质量块振荡的相对幅度和相位是固定的，将它们称为该模态的振型，典型振型如图3-3所示。

图3-2 轴系多质量块扭振系统

需要说明，在次同步振荡分析中的振型概念是在只有轴系机械部分并忽略阻尼的条件下定义的，不同质量块以不同的振幅参与振荡，相互之间要么同相位，要么反相位，因此只是前面3.2节通常所说的机电振荡振型的一种特例。轴系的振型通常用振型图表示，实际上就是用图形化的方法表示出在各个自然频率下轴系各质量块惯性环节旋转位移或角速度的右特征向量。

轴系扭振模态通常根据模态频率由低到高及其振型中相位翻转次数由少到多来依次排序。因此，模态1的模态频率最低，其振型相位翻转1次。一般来说，模态i对应第i个最低自然频率，同时其振型相位翻转i次。包括刚体模式在内时，弹簧-质量模型的振荡模态数量等于其质量块的个数，其中刚体模态即0阶模态中各质量块同步振荡，实际上就是低频振荡，不属于次同步振荡分析范围。(www.xing528.com)

图3-3 轴系的典型振型

轴系扭振自然频率和振型是大型机组轴系扭振特性研究的重要内容，通常可以通过计算和现场实际测试的方法获得。常用的计算方法有有限元法、Riccati传递矩阵法等，限于本书所包括的知识范围，具体内容可参考相关文献。