關(guān)于火電廠TSI探頭的安裝調(diào)試探討

張文鋒

摘要：隨著電力行業(yè)的飛速發(fā)展，電廠發(fā)電機(jī)組對TSI系統(tǒng)的依賴性也越來越高。火電機(jī)組TSI探頭的安裝是復(fù)雜精細(xì)的工作，是火電廠熱控安裝不可或缺的重要組成部分。本文主要介紹了TSI探頭的安裝技術(shù)及安裝時(shí)應(yīng)注意各種事項(xiàng)，并對調(diào)試過程中遇到的問題展開分析。

關(guān)鍵詞：火電廠；TSI探頭；安裝調(diào)試

TSI是汽輪機(jī)的安全監(jiān)視系統(tǒng)，應(yīng)用TSI系統(tǒng)，可以連續(xù)地監(jiān)測汽輪機(jī)的各種重要參數(shù)，如可對轉(zhuǎn)速、超速保護(hù)、偏心、軸振、蓋振、軸位移、脹差、熱膨脹等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)參數(shù)越限時(shí)，發(fā)出熱工報(bào)警信號(hào)；當(dāng)參數(shù)超過極限值危及機(jī)組安全時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作，發(fā)出緊急停機(jī)信號(hào)，關(guān)閉主汽門，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)，從而保證汽輪機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。所以TSI探頭安裝調(diào)試工序十分重要，它直接影響著機(jī)組的安全運(yùn)行。

一、TSI探頭的安裝技術(shù)

汽輪機(jī)TSI探頭種類繁多，安裝工藝也較為復(fù)雜，以下就常規(guī)電廠汽輪機(jī)TSI安裝技術(shù)展開探討（圖1為TSI安裝示意圖）。

（1）軸向位移探頭的安裝

在進(jìn)行軸向位移探頭安裝前，必須確保探頭完好、無機(jī)械、電氣損傷等，須進(jìn)行探頭的軸向位移測試。方法是將兩個(gè)軸位移傳感器裝下位移試驗(yàn)臺(tái)上，再把各傳感器接線至相應(yīng)的輸入端子上，用百分表驗(yàn)證其位移值，用萬用表測試相應(yīng)位移值的（4～20）mA和（0一10）V模擬量輸出及報(bào)警、停機(jī)繼電器輸出等，確保探頭完好且線性特性良好，軸向位移測的是推力軸承相對汽缸的軸向位移，在機(jī)組運(yùn)行過程中，使動(dòng)靜部件之間保持一定的軸向間隙，避免汽輪機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)部件和靜止部件之間發(fā)生摩擦和碰撞。兩只軸向位移傳感器探頭裝于大軸的同一側(cè)，探頭朝向低壓缸方向，探頭為Φ14mm探頭，靈敏度為3.937V/mm，前置器供電電壓為一24V。大軸相對于汽缸的設(shè)計(jì)零點(diǎn)為止推軸承靠在工作瓦面為大軸零位，并將轉(zhuǎn)子膨脹方向作為軸向位移正方向。在安裝此探頭前，先把人軸推到零位，然后按要求安裝，把2只軸向位移探頭，牢固裝于軸位移支架上。用兩個(gè)探頭同時(shí)探測一個(gè)對象，要求兩個(gè)探頭的安裝位置離軸上止推法蘭的距離應(yīng)<305mm，如果過大，由于熱膨脹的影響，所測到的間隙，不能反映軸上法蘭與止推軸承之間的間隙。兩個(gè)渦流探頭測量轉(zhuǎn)子的軸向變化，輸出探頭與被測法蘭的間隙成正比的直流電壓值，板件接受此電壓值后，經(jīng)過計(jì)算處理，顯示出位移值。為了避免誤報(bào)警，停機(jī)邏輯輸出為“與”邏輯。軸向位移的量程范圍為-2mm～+2mm，安裝電壓為（-9.75±0.2）V。

（2）絕對膨脹探頭的安裝

汽輪機(jī)在開機(jī)過程中由于受熱使其汽缸膨脹，如果膨脹不均勻就會(huì)使汽缸變斜或翹起，這種變形會(huì)使汽缸與基礎(chǔ)之間產(chǎn)生巨大的應(yīng)力，由此帶來不對中現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象通常是因?yàn)榛N系統(tǒng)“卡澀”所引起的。知道了汽缸膨脹和脹差，就可以確定轉(zhuǎn)子和汽缸的膨脹率。把LVDT傳感器的鐵芯與汽缸連接，當(dāng)膨脹時(shí)，鐵芯運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生成比例的電信號(hào)，輸入測量板件進(jìn)行線性處理，顯示輸出（4～20）mA信號(hào)。安裝時(shí)，在機(jī)組冷態(tài)下應(yīng)把2只熱膨脹傳感器牢固裝于熱膨脹支架上，零點(diǎn)應(yīng)為傳感器上指針指示示零位置。

（3）高低壓差漲探頭傳感器的安裝

漲差是轉(zhuǎn)子和汽缸之間的相對熱增長，當(dāng)熱增長的差值超過允許間隙時(shí)，便可能產(chǎn)生摩擦。在開機(jī)和停機(jī)過程巾，由于轉(zhuǎn)子與汽缸質(zhì)量、熱膨脹系數(shù)、熱耗散系數(shù)的不同，轉(zhuǎn)子的受熱膨脹和汽缸的膨脹就不相同。一般規(guī)定，轉(zhuǎn)子膨脹大于汽缸膨脹為正方向，反之為負(fù)方向。此處介紹的高低壓差漲探頭為Φ25mm渦流探頭，靈敏度為0.8 V/mm，因?yàn)楦叩蛪翰顫q都是朝著發(fā)電機(jī)方向安裝，要使高低壓缸差漲測量范圍均在線形范圍之內(nèi)，按照探頭線性中點(diǎn)及量程范圍-2mm～10mm定位。探頭零位的安裝電壓可按下式計(jì)算：高壓差漲探頭零位安裝電壓/探頭線性中點(diǎn)電壓（-6.95 V）一探頭靈敏度（0.8V/ mm）×4；低壓差漲探頭零位安裝電壓：探頭線性中點(diǎn)電壓（-6.95V）+探頭靈敏度（0.8V/mm）×4，所以，高壓差漲探頭零位安裝電壓為-11.10V；低壓差漲探頭零位安裝電壓為-3.8V。將轉(zhuǎn)子膨脹方向作為漲差正片向。

（4）轉(zhuǎn)速及零轉(zhuǎn)速探頭的安裝

一般用磁感應(yīng)傳感器測量機(jī)組轉(zhuǎn)速，就是通過測量探頭與側(cè)速齒盤輪間的高、低電壓變化所形成脈沖信號(hào)的數(shù)量，來得到實(shí)際轉(zhuǎn)速值。轉(zhuǎn)速值顯示是汽輪機(jī)組開車、停車以及穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的重要參數(shù)。零轉(zhuǎn)速是預(yù)先設(shè)定的軸旋轉(zhuǎn)速度，當(dāng)運(yùn)行的機(jī)器需停車時(shí)，機(jī)器轉(zhuǎn)速達(dá)到零轉(zhuǎn)速設(shè)置點(diǎn)，繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，使盤車齒輪嚙臺(tái)，使軸持續(xù)慢速旋轉(zhuǎn)，來防止軸產(chǎn)生彎曲，以避免在開車中由于軸彎曲對機(jī)器造成損壞。測量鏈由兩只裝于前箱正對60°（或134°）齒盤的傳感器和板件組成。當(dāng)機(jī)器旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒盤的齒頂和齒底經(jīng)過探頭，探頭將周期地改變輸出信號(hào)，即脈沖信號(hào)，板件接收到此脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)、顯示，與設(shè)定值比較后，驅(qū)動(dòng)繼電器接點(diǎn)輸出。轉(zhuǎn)速的測量范圍：O rpm～5000 rpm；零轉(zhuǎn)速設(shè)定值：<4rpm；轉(zhuǎn)速報(bào)警值：3240 rpm。汽機(jī)轉(zhuǎn)速口探頭安裝距離一般為距齒端0.8mm～1.0mm，安裝時(shí)可以用塞尺進(jìn)行測量。轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：轉(zhuǎn)速= 脈沖頻率（f）/齒數(shù)（z）×60（rpm）

（5）蓋振探頭的安裝

在安裝蓋振探頭前，用信號(hào)發(fā)生器的正弦波信號(hào)（mV）接入個(gè)通道板進(jìn)行校驗(yàn)確保振動(dòng)探頭完好無損傷。在軸振動(dòng)的測量中已說明了大軸的振動(dòng)可以傳遞到軸承殼上，利用速度傳感器測量機(jī)殼對于自由空間的運(yùn)動(dòng)速度，板件把從傳感器來的速度信號(hào)，進(jìn)行較波和積分，變成位移值，并計(jì)算出相應(yīng)的峰-峰值位置。機(jī)組瓦振的測量范圍：0?m～100?m。

（6）軸承振動(dòng)傳感器探頭的安裝

在測量軸振時(shí)，常常把渦流探頭裝在軸承殼上，探頭與軸承殼變?yōu)橐惑w，因此所測結(jié)果是軸相對于軸承殼的振動(dòng)。12個(gè)Φ8mm靈敏度為7.87V/mm的渦流探頭分別裝于1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)和6號(hào)軸承處。每個(gè)軸承處安裝兩只互成90°，垂直于軸承，探頭與水平方向的夾角為45°，分別測量X、Y方向上的振動(dòng)。一般渦流傳感器，渦流影響范圍約為傳感器線圈直徑的3倍，因此傳感器對應(yīng)的測量寬度應(yīng)為傳感器直徑的3倍，而且在傳感器空間24mm范圍內(nèi)不應(yīng)有其它金屬物存在，否則會(huì)帶來誤差。安裝間隙電壓應(yīng)為傳感器輸出特性曲線確定的線形中點(diǎn)位而定，Φ8mm靈敏度為7.87 V/mm的探頭安裝間隙電壓為-9.75 V或l.2mm左右。由于傳感器線形電壓范圍太大超過測量范圍，所以安裝間隙允許有較大的偏差，只要保證測量范閉在線形段內(nèi)即可，但為了滿足故障診斷和可靠性的需要，一般要求安裝電壓（9.75±0.2）V。

（7）大軸偏心傳感器的安裝

偏心度的測量是監(jiān)視大軸的彎曲程度。直接偏心指瞬時(shí)偏心值，峰一峰值偏心表示的是軸彎曲 正方向的極值與負(fù)方向的極值之差。偏心的測量是通過偏心探頭和鍵向探頭共同完成的，均為Φ8m靈敏度為7.874 V/mm的渦流探頭，鍵相器探頭監(jiān)測軸上一個(gè)凹槽，當(dāng)軸每轉(zhuǎn)一周，在探頭上產(chǎn)生一個(gè)脈沖電壓，提供計(jì)算偏心峰一峰值的頻率。探頭的安裝間隙電壓都為-10 V，注意鍵相探頭的安裝，不要正對著槽位安裝。鍵相器也為振動(dòng)提供相位信號(hào)，以便對振動(dòng)進(jìn)行分析研究。

2、探頭安裝現(xiàn)場應(yīng)注意事項(xiàng)

（1）在探頭安裝時(shí)為防止機(jī)械損壞，應(yīng)把探頭引線與延伸電纜分開，不能握住傳感器引線旋轉(zhuǎn)，應(yīng)用工具夾住探頭上的扳手平臺(tái)緊固，探頭引線隨之旋轉(zhuǎn)。

（2）按要求緊固探頭后，接好探頭引線與延伸電纜接頭，再捆扎好固定在箱體內(nèi)，防止運(yùn)行時(shí)損壞電纜。

（3）每個(gè)傳感器對于被測面都要求垂直，最大偏移角度<1.0°。

（4）對應(yīng)軸位移和漲差傳感器的安裝，應(yīng)使探頭的中心與有效被測面的中心對應(yīng)或偏外一些。

二、調(diào)試過程中遇到問題及解決方法

1、在高壓差漲探頭和低壓差漲探頭安裝完畢后，發(fā)現(xiàn)高壓差漲、低壓差漲偏離零位時(shí)，應(yīng)先去現(xiàn)場了解低壓缸加熱情況，再分析產(chǎn)生不正?，F(xiàn)象的原因：探頭安裝不太牢靠產(chǎn)生松動(dòng)或大軸零位移動(dòng)，然后針對問題采取相應(yīng)解決措施。

2、當(dāng)發(fā)現(xiàn)軸向位移在增大時(shí)，軸向位移值增至±0.89 mm時(shí)，應(yīng)檢查負(fù)荷、蒸汽參數(shù)、凝汽器真空、密切監(jiān)視推力軸承金屬溫度、差漲變化并進(jìn)行調(diào)整，通知熱工進(jìn)行表計(jì)校驗(yàn)，并傾聽機(jī)組有無異聲，各軸承有無振動(dòng)，注意低壓缸排氣溫度，主蒸汽、再熱蒸汽溫度。

3、當(dāng)振動(dòng)出現(xiàn)異常時(shí)，注意潤滑油壓、油溫變化，是否是汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分動(dòng)靜摩擦或大軸彎曲，同時(shí)注意發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣溫度變化情況。機(jī)組在中速暖機(jī)之前，軸承振動(dòng)>0.03 mm應(yīng)打閘停機(jī)，通過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，軸承振動(dòng)>0.1mm或軸振>0.254 mm，應(yīng)立即打閘停機(jī)，嚴(yán)禁強(qiáng)行通過臨界轉(zhuǎn)速或降速暖機(jī)。

三、結(jié)束語

TSI系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，為保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，必須依照相關(guān)科學(xué)技術(shù)規(guī)范，做好TSI探頭的安裝調(diào)試工作。對于安裝調(diào)試過程中遇到的問題，應(yīng)進(jìn)充分的分析，找出問題產(chǎn)生的原因，并采取相應(yīng)的防治措施，這樣才能確保TSI探頭的安裝質(zhì)量，使汽輪機(jī)機(jī)組安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

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