振動監測系統在電廠設備預測性維護中的應用

作者：admin??????時間：2020年05月08日

• 一、前言

• 銅陵電廠300MW汽輪機為N300-16.7/538/538型一次中間再熱機組，監測儀表是哈汽廠配套供應的，為美國本特利3300系列TSI，為組件儀表，由兩個框架組成。每個框架從左面數*格為系統電源PS，第二格為系統監視器SM，以后為各相應監視通道。其中#1框架安裝軸向位移的TBW1，脹差DE，轉速SD，零轉速ZS，偏心(鑒相)RX/Kφ，缸脹CE，#1、#6瓦蓋振VB1，6，#7、#8瓦蓋振VB7，8，#2瓦復合振VB2，#3瓦復合振VB3，#4瓦復合振VB4，#5瓦復合振VB5。#2框架安裝軸向位移TBW2，#1、#6～8瓦X、Y向相對振動VB1(X，Y)，VB6(X，Y)，VB7(X，Y)，VB8(X，Y)，#2/#3瓦X向相對振動VB2，3(X)，#4/#5瓦X向相對振動VB4，5(X)。繼電器組件和信號組件裝在各個框架的后部。

• 從就地各探頭送出的監測信號通過前置器輸出到#1、#2框架監視器端子上，蓋振傳感器輸出信號直接送至#1框架。監視儀表將現場來的信號經過處理后，通過正面顯示各監視信號的模擬量，同時還輸出4～20mADC信號到DEH、DAS供CRT指示，它與DEH系統配合構成了一套完善的汽輪機監視和控制系統，此外，監測儀表還可以輸出報警信號至光字牌，以及輸出跳閘信號至ETS系統。

• 二、振動監測系統的安裝與調試

• 1、軸向位移：

• 測量與止推軸承法蘭表面的間隙，防止止推軸承的損壞。

• 安裝調整順序是：先將汽機大軸推向機頭方向靠死，再將大軸推向發電機方向靠死，測出兩死點間的行程量，再將大軸調整到兩行程中間距離安裝探頭，同時，檢查探頭間隙電壓是否符合要求，使探頭間隙恰為處于儀表的量程中點(示值為“0”)。

• 共安裝了兩個雙通道軸向位移監視器，每一個雙通道位移監視器由2個14mm渦流傳感器、2個相應的前置器和2根延長電纜組成，二個通道組成或門報警，二個通道組成與門發出停機信號，從邏輯上防止了誤動作。這兩個通道中的一個如發生故障，可以把它切除轉到單通道工作狀態。兩個通道軸向位監視器都可以單獨工作，也 可以同時工作，共同監視汽輪發電機的運行情況，這樣提高了汽輪機安全運行的可靠性，每個通道都有相應的繼電器接點輸出。

• 2、相對膨脹

• 用來連續指示轉子與機殼的軸向間隙，防止動靜摩擦，導致災難性事故。

• 調整方法是：在確定好兩探頭之間的總間隙(包括靠背輪的厚度)之后，拉動拖板向機頭方向(間隙4mm)和向發電機方向(間隙15mm)調整，以前置器的輸出電壓為基準。由于相對膨脹由兩只探頭信號疊加而成的，且受到靠背輪的材質、光潔度影響，所以，相對膨脹的調整要向汽機方向、發電機方向來回調整多次，找出zui佳安裝位置。間隙調整好后，可對顯示儀表進行刻度檢驗。

• 相對膨脹監視器為補償式輸入差脹監視器，可連續監視軸相對于機殼的增長，兩個探頭以補償方式安裝，擴大傳感器的量程范圍，每一個監視器由2個35mm渦流傳感器、2個相應的前置器和2根延長電纜組成，它有報警和跳閘信號輸出。安裝調整如表2。

• 熱膨脹過程中，當被監測軸環移動超出*個探頭測量范圍時，緊接著就進入第二個探頭監測量程，由監測器內的微處理器選擇從一個傳感器線形范圍轉換到另一個傳感器的線形范圍。

• 3、數字轉速表

• 數字轉速表連續監測汽輪機的轉速，轉速輸入為每轉60個脈沖，它是通過安裝在轉軸上的齒輪(有60個齒)、渦流探頭和前置器得到的：f=nz/60　其中，z=齒輪齒數(60個)

• 轉軸的轉速在數字表的液晶顯示屏幕上顯示出來，而且有相應的直流信號輸出到DEH系統。轉速表系統設有獨立的報警電路，報警的變定值預調到600rpm，當轉軸速度超出設定值時，相應的報警繼電器動作，常開接點閉合，接通后汽缸噴水，當轉軸速度低于600rpm時，處于閉合狀態的繼電器接點打開，從而關閉后汽缸噴水，打開軸承頂軸油泵和回轉設備噴油嘴。

• 4、偏心/鍵相監視器

• 轉子的偏心位置，也叫軸的徑向位置，可以看到由于受熱或重力所引起的軸彎曲程度。它用來指示軸承的磨損，以及預加的重載荷大小。同時也用來決定軸的方位角，說明轉子是否穩定。

• 偏心監視器包括2個渦流探頭和相應的前置器、2根延長電纜，其中一個用于偏心、一個用于鍵相，監視器把偏心信號轉換成正比例的直流信號提供給儀表顯示，監視著偏心的峰-峰值和偏心的瞬時值。偏心的峰-峰值是探頭離開或接近所測量軸表面一周高峰和低峰徑向跳動的總和;瞬時偏心是直接測量探頭與被測轉子表面之間的間隙值，即轉子每轉一轉的實際變化情況，偏心的峰-峰值是以一周為基礎，轉速從近似1rpm到600rpm與鍵相同步，轉子偏心的峰-峰值和轉子偏心的瞬時值，都在面板上顯示出來，并且有相應的直流信號輸送給DEH系統。

• 5、零轉速測量

• 零轉速測量系統有兩個獨立的通道，可連續監測零轉速，該系統有2個渦流探頭和2個相應的前置器，2根延長電纜組成，每個渦流探頭安裝在可監視有60齒圓盤上的每個齒，渦流探頭每監視一個齒就產生一個脈沖，圓盤每轉一周，產生60個脈沖，監視器測量每2個脈沖之間的間隔時間T1，當間隔時間超過預定時間T0時(T1>T0)，監視器面板上發光二極管發亮，每個零轉速通道都有一個報警繼電器，2個通道的2個報警繼電器接點串起來，這樣可保護邏輯的可靠性，同時啟動盤車裝置，零轉速傳感器安裝在前軸承箱內，4個磁阻發訊器安裝在同一個支架上。

• 6、振動監視器

• 對于轉子徑向振動的測量，每個軸承只用一個探頭是不完備的，至少安裝兩個以上探頭才能對徑向振動進行全面的監測從而得到保護，振動主要有三種測量方法：

• 6.1 軸振(轉子相對于軸承蓋的相對振動)：

• 可以連續監測并監測兩個完全獨立通道的徑向振動，用來探測如轉子不平衡、不對中、軸承磨損、轉子裂紋以及摩擦等機械故障。

• 每一個振動監視器由兩個通道組成，它可以接收兩個渦探頭，前置器及延長電纜組成的系統。#1、#6～8瓦安裝兩個互成90℃安裝角的X和Y向的兩個探頭，#2～5安裝一個X向的探頭。

• 對于應用X、Y兩個探頭的情況(即兩個探頭監測同一軸承)，探頭應位于同一垂直軸中心線的斷面上并應接近于軸頸軸承。他們不是重復測量同一振動參數，軸的徑向振動在被測量的兩個方向，幾乎是不會相同的。事實上，在一個方向上如果發生過大的振動，就可以使設備損壞，而在與其垂直的另一方向，其振動還可能小于報警值。所以，這兩個應采用“或門”，即每個通道可以獨立地產生報警和跳閘值，在一個探頭故障時，可以旁路壞點，轉為單通道顯示，從而提高了設備的安全性和可靠性。

• 6.2 蓋振(軸承蓋的振動)：

• 可測量軸承箱相對于自由空間的振動，即振動，探頭安裝在軸承箱上，能夠反映出軸傳遞的能量，可以突出低頻振動。

• 它由一速度探頭及延長電纜組成，每一個振動監視器由兩個獨立的通道組成，可以接收兩個速度探頭的信號，#1、#6～8瓦各安裝一個蓋振探頭;

• 6.3 復合振(軸的振動)：

• 它是由一種復合式探頭監視器來完成的，復合式探頭傳感器系統是一個渦流探頭和一個速度傳感器的組合，安裝在一個組件里。換句話說，是一組渦流探頭、前置器、延長電纜和一組速度探頭及延長電纜組成，它即可以測轉子的相對振動，軸承蓋的振動，也可以測量轉子的振動，它是由轉子的相對振動和軸承蓋的振動矢量相加而獲得的。對于油膜軸承的設備，由于這些軸承支撐結構的柔性相一致，有30%以上軸振動是一定要傳遞到軸承箱體上，到這種程度，僅測量軸振是不能夠提供足夠的保護或診斷信息。#2～5瓦各安裝了一個復合探頭。

• 7、熱膨脹監測

• LVDT的兩端分別安裝在機殼和死點上，它是一個單通道監視系統。監視開機過程中受熱膨脹的均勻程度，判斷機組滑銷系統是否“卡澀”，避免汽機受損。

• 熱膨脹傳感器的安裝調整主要要求拉桿平直，移動傳感器拉桿進行儀表的全量校對，校對無誤后，將拉桿調整到儀表示值的中心點(“0”刻度)。

• 它包括一個直流線性差動變壓器傳感器LVDT和相應的電纜，LVDT是一種帶鐵心的機電傳感器，它產生一個直流電壓，該電壓與汽缸和裝在基礎上的傳感器之間的膨脹量成正比，監視器面板可以顯示膨脹數值，同時還輸出一個直流信號供記錄用，指示器方向的選擇要考慮直流差動變壓器的安裝位置，汽缸膨脹增加時，指示表應增加，同時輸出信號也增加。

• 此外，為了提高監視參數的可靠性，TSI系統設置了OK電路。正常狀態下，OK燈點亮;故障情況下，邏輯塊產生一個非OK信號，驅動繼電器裝置，一副接點滅OK燈，另一副接點輸出報警信號。電源故障時，OK繼電器也為報警狀態。OK線路系統動作后，若故障消失可自動恢復到OK狀態，OK線路復位，但OK燈仍保留非OK閃光狀態，可手動復位為平光。

• 三、故障處理措施

• 1、調試中出現的問題

• (1)相對膨脹安裝完畢后，發現脹差零位變化較大，現象為一只前置器輸出變化大，初步分析為前置器輸出不穩定，后經廠家確認為前置器故障，更換探頭及前置器后，重新調整后正常。

• (2)復合振動探頭監測儀表上報警燈常亮，OK回路正常，探頭間隙符合要求。原因是探頭安裝位置間隙大于設定值，引起報警燈亮。調整探頭間隙報警定值后，恢復正常。

• (3)偏心探頭按要求安裝后，汽機經過一段時間運行后，因汽缸和大軸膨脹的影響，偏心指示值變化大。停機后重新調整，恢復正常。

• (4)哈汽廠提供的探頭安裝尺寸與本體預留孔尺寸誤差大，給安裝帶來了麻煩，也影響TSI系統的正常維護。

• 2、運行中出現的問題

• (1)2000年4月7日13：56H，機組負荷170MW，#1瓦X向振動達0.29mm(跳閘值0.254mm)，機組跳閘。后更換探頭及電纜，恢復正常。5月11日18：37H，#1瓦X向振動大再次引起跳機，經現場檢查系#1瓦軸封漏汽造成的探頭和電纜的損壞，現機務專業未能解決漏汽問題，該瓦保護退出。

• (2)2000年4月10日16：49H，機組軸承振動大，ETS保護動作，機組跳閘，檢查DEH系統歷史記錄未發現任何軸承振動大至跳機值。后發現電纜有一處破損，抗干擾差而導致誤動。

• 四、結束語

• 通過兩年的使用，證明該系統技術成熟，功能完善，性能穩定。為機組的安全運行提供了保證。