振动监测系统在电厂设备预测性维护中的应用

作者：admin      时间：2020年05月08日

• 一、前言

• 铜陵电厂300MW汽轮机为N300-16.7/538/538型一次中间再热机组，监测仪表是哈汽厂配套供应的，为美国本特利3300系列TSI，为组件仪表，由两个框架组成。每个框架从左面数*格为系统电源PS，第二格为系统监视器SM，以后为各相应监视通道。其中#1框架安装轴向位移的TBW1，胀差DE，转速SD，零转速ZS，偏心(鉴相)RX/Kφ，缸胀CE，#1、#6瓦盖振VB1，6，#7、#8瓦盖振VB7，8，#2瓦复合振VB2，#3瓦复合振VB3，#4瓦复合振VB4，#5瓦复合振VB5。#2框架安装轴向位移TBW2，#1、#6～8瓦X、Y向相对振动VB1(X，Y)，VB6(X，Y)，VB7(X，Y)，VB8(X，Y)，#2/#3瓦X向相对振动VB2，3(X)，#4/#5瓦X向相对振动VB4，5(X)。继电器组件和信号组件装在各个框架的后部。

• 从就地各探头送出的监测信号通过前置器输出到#1、#2框架监视器端子上，盖振传感器输出信号直接送至#1框架。监视仪表将现场来的信号经过处理后，通过正面显示各监视信号的模拟量，同时还输出4～20mADC信号到DEH、DAS供CRT指示，它与DEH系统配合构成了一套完善的汽轮机监视和控制系统，此外，监测仪表还可以输出报警信号至光字牌，以及输出跳闸信号至ETS系统。

• 二、振动监测系统的安装与调试

• 1、轴向位移：

• 测量与止推轴承法兰表面的间隙，防止止推轴承的损坏。

• 安装调整顺序是：先将汽机大轴推向机头方向靠死，再将大轴推向发电机方向靠死，测出两死点间的行程量，再将大轴调整到两行程中间距离安装探头，同时，检查探头间隙电压是否符合要求，使探头间隙恰为处于仪表的量程中点(示值为“0”)。

• 共安装了两个双通道轴向位移监视器，每一个双通道位移监视器由2个14mm涡流传感器、2个相应的前置器和2根延长电缆组成，二个通道组成或门报警，二个通道组成与门发出停机信号，从逻辑上防止了误动作。这两个通道中的一个如发生故障，可以把它切除转到单通道工作状态。两个通道轴向位监视器都可以单独工作，也 可以同时工作，共同监视汽轮发电机的运行情况，这样提高了汽轮机安全运行的可靠性，每个通道都有相应的继电器接点输出。

• 2、相对膨胀

• 用来连续指示转子与机壳的轴向间隙，防止动静摩擦，导致灾难性事故。

• 调整方法是：在确定好两探头之间的总间隙(包括靠背轮的厚度)之后，拉动拖板向机头方向(间隙4mm)和向发电机方向(间隙15mm)调整，以前置器的输出电压为基准。由于相对膨胀由两只探头信号叠加而成的，且受到靠背轮的材质、光洁度影响，所以，相对膨胀的调整要向汽机方向、发电机方向来回调整多次，找出zui佳安装位置。间隙调整好后，可对显示仪表进行刻度检验。

• 相对膨胀监视器为补偿式输入差胀监视器，可连续监视轴相对于机壳的增长，两个探头以补偿方式安装，扩大传感器的量程范围，每一个监视器由2个35mm涡流传感器、2个相应的前置器和2根延长电缆组成，它有报警和跳闸信号输出。安装调整如表2。

• 热膨胀过程中，当被监测轴环移动超出*个探头测量范围时，紧接着就进入第二个探头监测量程，由监测器内的微处理器选择从一个传感器线形范围转换到另一个传感器的线形范围。

• 3、数字转速表

• 数字转速表连续监测汽轮机的转速，转速输入为每转60个脉冲，它是通过安装在转轴上的齿轮(有60个齿)、涡流探头和前置器得到的：f=nz/60　其中，z=齿轮齿数(60个)

• 转轴的转速在数字表的液晶显示屏幕上显示出来，而且有相应的直流信号输出到DEH系统。转速表系统设有独立的报警电路，报警的变定值预调到600rpm，当转轴速度超出设定值时，相应的报警继电器动作，常开接点闭合，接通后汽缸喷水，当转轴速度低于600rpm时，处于闭合状态的继电器接点打开，从而关闭后汽缸喷水，打开轴承顶轴油泵和回转设备喷油嘴。

• 4、偏心/键相监视器

• 转子的偏心位置，也叫轴的径向位置，可以看到由于受热或重力所引起的轴弯曲程度。它用来指示轴承的磨损，以及预加的重载荷大小。同时也用来决定轴的方位角，说明转子是否稳定。

• 偏心监视器包括2个涡流探头和相应的前置器、2根延长电缆，其中一个用于偏心、一个用于键相，监视器把偏心信号转换成正比例的直流信号提供给仪表显示，监视着偏心的峰-峰值和偏心的瞬时值。偏心的峰-峰值是探头离开或接近所测量轴表面一周高峰和低峰径向跳动的总和;瞬时偏心是直接测量探头与被测转子表面之间的间隙值，即转子每转一转的实际变化情况，偏心的峰-峰值是以一周为基础，转速从近似1rpm到600rpm与键相同步，转子偏心的峰-峰值和转子偏心的瞬时值，都在面板上显示出来，并且有相应的直流信号输送给DEH系统。

• 5、零转速测量

• 零转速测量系统有两个独立的通道，可连续监测零转速，该系统有2个涡流探头和2个相应的前置器，2根延长电缆组成，每个涡流探头安装在可监视有60齿圆盘上的每个齿，涡流探头每监视一个齿就产生一个脉冲，圆盘每转一周，产生60个脉冲，监视器测量每2个脉冲之间的间隔时间T1，当间隔时间超过预定时间T0时(T1>T0)，监视器面板上发光二极管发亮，每个零转速通道都有一个报警继电器，2个通道的2个报警继电器接点串起来，这样可保护逻辑的可靠性，同时启动盘车装置，零转速传感器安装在前轴承箱内，4个磁阻发讯器安装在同一个支架上。

• 6、振动监视器

• 对于转子径向振动的测量，每个轴承只用一个探头是不完备的，至少安装两个以上探头才能对径向振动进行全面的监测从而得到保护，振动主要有三种测量方法：

• 6.1 轴振(转子相对于轴承盖的相对振动)：

• 可以连续监测并监测两个完全独立通道的径向振动，用来探测如转子不平衡、不对中、轴承磨损、转子裂纹以及摩擦等机械故障。

• 每一个振动监视器由两个通道组成，它可以接收两个涡探头，前置器及延长电缆组成的系统。#1、#6～8瓦安装两个互成90℃安装角的X和Y向的两个探头，#2～5安装一个X向的探头。

• 对于应用X、Y两个探头的情况(即两个探头监测同一轴承)，探头应位于同一垂直轴中心线的断面上并应接近于轴颈轴承。他们不是重复测量同一振动参数，轴的径向振动在被测量的两个方向，几乎是不会相同的。事实上，在一个方向上如果发生过大的振动，就可以使设备损坏，而在与其垂直的另一方向，其振动还可能小于报警值。所以，这两个应采用“或门”，即每个通道可以独立地产生报警和跳闸值，在一个探头故障时，可以旁路坏点，转为单通道显示，从而提高了设备的安全性和可靠性。

• 6.2 盖振(轴承盖的振动)：

• 可测量轴承箱相对于自由空间的振动，即振动，探头安装在轴承箱上，能够反映出轴传递的能量，可以突出低频振动。

• 它由一速度探头及延长电缆组成，每一个振动监视器由两个独立的通道组成，可以接收两个速度探头的信号，#1、#6～8瓦各安装一个盖振探头;

• 6.3 复合振(轴的振动)：

• 它是由一种复合式探头监视器来完成的，复合式探头传感器系统是一个涡流探头和一个速度传感器的组合，安装在一个组件里。换句话说，是一组涡流探头、前置器、延长电缆和一组速度探头及延长电缆组成，它即可以测转子的相对振动，轴承盖的振动，也可以测量转子的振动，它是由转子的相对振动和轴承盖的振动矢量相加而获得的。对于油膜轴承的设备，由于这些轴承支撑结构的柔性相一致，有30%以上轴振动是一定要传递到轴承箱体上，到这种程度，仅测量轴振是不能够提供足够的保护或诊断信息。#2～5瓦各安装了一个复合探头。

• 7、热膨胀监测

• LVDT的两端分别安装在机壳和死点上，它是一个单通道监视系统。监视开机过程中受热膨胀的均匀程度，判断机组滑销系统是否“卡涩”，避免汽机受损。

• 热膨胀传感器的安装调整主要要求拉杆平直，移动传感器拉杆进行仪表的全量校对，校对无误后，将拉杆调整到仪表示值的中心点(“0”刻度)。

• 它包括一个直流线性差动变压器传感器LVDT和相应的电缆，LVDT是一种带铁心的机电传感器，它产生一个直流电压，该电压与汽缸和装在基础上的传感器之间的膨胀量成正比，监视器面板可以显示膨胀数值，同时还输出一个直流信号供记录用，指示器方向的选择要考虑直流差动变压器的安装位置，汽缸膨胀增加时，指示表应增加，同时输出信号也增加。

• 此外，为了提高监视参数的可靠性，TSI系统设置了OK电路。正常状态下，OK灯点亮;故障情况下，逻辑块产生一个非OK信号，驱动继电器装置，一副接点灭OK灯，另一副接点输出报警信号。电源故障时，OK继电器也为报警状态。OK线路系统动作后，若故障消失可自动恢复到OK状态，OK线路复位，但OK灯仍保留非OK闪光状态，可手动复位为平光。

• 三、故障处理措施

• 1、调试中出现的问题

• (1)相对膨胀安装完毕后，发现胀差零位变化较大，现象为一只前置器输出变化大，初步分析为前置器输出不稳定，后经厂家确认为前置器故障，更换探头及前置器后，重新调整后正常。

• (2)复合振动探头监测仪表上报警灯常亮，OK回路正常，探头间隙符合要求。原因是探头安装位置间隙大于设定值，引起报警灯亮。调整探头间隙报警定值后，恢复正常。

• (3)偏心探头按要求安装后，汽机经过一段时间运行后，因汽缸和大轴膨胀的影响，偏心指示值变化大。停机后重新调整，恢复正常。

• (4)哈汽厂提供的探头安装尺寸与本体预留孔尺寸误差大，给安装带来了麻烦，也影响TSI系统的正常维护。

• 2、运行中出现的问题

• (1)2000年4月7日13：56H，机组负荷170MW，#1瓦X向振动达0.29mm(跳闸值0.254mm)，机组跳闸。后更换探头及电缆，恢复正常。5月11日18：37H，#1瓦X向振动大再次引起跳机，经现场检查系#1瓦轴封漏汽造成的探头和电缆的损坏，现机务专业未能解决漏汽问题，该瓦保护退出。

• (2)2000年4月10日16：49H，机组轴承振动大，ETS保护动作，机组跳闸，检查DEH系统历史记录未发现任何轴承振动大至跳机值。后发现电缆有一处破损，抗干扰差而导致误动。

• 四、结束语

• 通过两年的使用，证明该系统技术成熟，功能完善，性能稳定。为机组的安全运行提供了保证。