燃汽輪機(jī)軸振測(cè)量失真分析處理

尹磊

摘? 要：西門(mén)子9F級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組多為一拖一單軸運(yùn)行，在汽輪機(jī)升速到3 000轉(zhuǎn)時(shí)由3S離合器連接燃機(jī)和汽輪機(jī)轉(zhuǎn)軸，機(jī)組高轉(zhuǎn)速咬合瞬間軸振實(shí)測(cè)值相對(duì)高，靠近發(fā)電機(jī)也容易受到電磁干擾，對(duì)5瓦6瓦軸承振動(dòng)傳感器測(cè)量可靠性要求更高。該文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的渦流探頭測(cè)量失真2個(gè)事例，闡述了軸振傳感器失真原因及后續(xù)處理過(guò)程，使TSI檢測(cè)系統(tǒng)正?？煽康剡\(yùn)行，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：3S離合器;渦流振動(dòng)傳感器;分析;處理

中圖分類號(hào)：TK67? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 燃?xì)庹羝啓C(jī)發(fā)電方式簡(jiǎn)介

燃?xì)庹羝啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組以天燃?xì)鉃橹饕希瑢?shí)現(xiàn)能源高效利用與低污染排放，其特點(diǎn)是體積小，啟停迅速，調(diào)峰快，節(jié)能環(huán)保。東亞電力（廈門(mén)）有限公司西門(mén)子9F級(jí)燃汽輪機(jī)為一拖一聯(lián)合循環(huán)，燃機(jī)與發(fā)電機(jī)同軸，汽輪機(jī)高中低壓缸同軸，燃機(jī)和汽輪機(jī)通過(guò)3S離合器連接，啟動(dòng)過(guò)程有別于煤電機(jī)組，燃機(jī)通過(guò)燃料閥控制天燃?xì)膺M(jìn)氣量，天燃?xì)馀c壓氣機(jī)加壓后的空氣混合燃燒，沖轉(zhuǎn)燃機(jī)升速并網(wǎng)，燃機(jī)排氣煙氣加熱汽包爐水，產(chǎn)生合格蒸汽經(jīng)汽機(jī)調(diào)閥沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)升速，汽機(jī)轉(zhuǎn)軸通過(guò)3S離合器與燃機(jī)轉(zhuǎn)軸咬合發(fā)電。3S離合器是燃汽輪機(jī)的關(guān)鍵部件，在汽機(jī)升速到2800轉(zhuǎn)后連接燃機(jī)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，低轉(zhuǎn)速時(shí)分開(kāi)由各自盤(pán)車機(jī)構(gòu)帶動(dòng)盤(pán)車。

2 9F 燃汽輪機(jī)TSI測(cè)點(diǎn)布置及用途

燃?xì)鈾C(jī)組以調(diào)峰為主，每天啟停，一拖一特殊的咬合系統(tǒng)，對(duì)軸系安全監(jiān)視系統(tǒng)可靠性要求高。西門(mén)子9F級(jí)燃汽輪機(jī)TSI系統(tǒng)由16個(gè)軸振探頭，16個(gè)殼振探頭，3個(gè)軸向位移，2個(gè)鍵相，14個(gè)轉(zhuǎn)速組成。軸振測(cè)量相對(duì)振動(dòng)，主要用于監(jiān)視，只有5瓦6瓦軸振在咬合階段參與保護(hù)。殼振探頭測(cè)量絕對(duì)振動(dòng)，參與機(jī)組振動(dòng)高跳機(jī)保護(hù)。鍵相用于輔助分析機(jī)組偏心和振動(dòng)，尤其是各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)的相對(duì)關(guān)系，確定配重位置。燃機(jī)和汽輪機(jī)各安裝6個(gè)轉(zhuǎn)速，用于測(cè)量大軸轉(zhuǎn)速，參與機(jī)組DEH控制及超速保護(hù)。

3 渦流傳感器工作原理

我廠西門(mén)子9F級(jí)燃汽輪機(jī)軸振探頭為Vibro-meter生產(chǎn)，型號(hào)為渦流振動(dòng)探頭TQ402，與其相匹配的IQ452信號(hào)前置放大器共同組成渦流傳感器。渦流振動(dòng)探頭內(nèi)部有一磁鐵，它被固定在傳感器殼體上，端部有一平面空心線圈，當(dāng)此線圈中有高頻正弦交變電流通過(guò)時(shí)，線圈周圍空間就產(chǎn)生一個(gè)高頻振蕩磁場(chǎng)，在臨近金屬表面就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，即電渦流，其強(qiáng)度隨著傳感器線圈與金屬之間的距離變化而變化。前置器內(nèi)含有高頻信號(hào)發(fā)生器和濾波電路，輸出一個(gè)與距離變化成正比的直流電壓信號(hào)，送到TSI卡件轉(zhuǎn)換合成輸出電流信號(hào)到DCS系統(tǒng)，這就是電渦流傳感器的工作原理。

渦流傳感器用于對(duì)移動(dòng)機(jī)械元件和相關(guān)位移的非接觸測(cè)量。Vibro-meter軸振探頭靈敏度為8 V/mm，探頭測(cè)量范圍4㎜，安裝時(shí)選擇10 V做為基準(zhǔn)電壓，該位置為傳感器量程中段線性最好位置，有助于提高測(cè)量準(zhǔn)確度。軸振探頭安裝固定在軸瓦上，每個(gè)軸瓦上安裝2個(gè)由X和Y方向組成的渦流探頭，所安裝探頭在其軸承測(cè)量平面內(nèi)的安裝角度相互垂直，并與軸承上軸瓦的垂直中心線兩側(cè)各成45°。軸振傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)軸與軸瓦之間的相對(duì)振動(dòng)，經(jīng)振動(dòng)卡件處理采集振動(dòng)峰-峰值。安裝時(shí)探頭旋入軸瓦支架，延長(zhǎng)線從3S離合器前箱穿線孔引至接線盒內(nèi)與前置器相連，探頭表面與軸的間隙體現(xiàn)在前置器輸出電壓上。用萬(wàn)用表測(cè)量前置器輸出電壓，同時(shí)調(diào)整探頭懸入深度，此時(shí)探頭前端面與被測(cè)軸表面逐漸接近，當(dāng)測(cè)得輸出電壓由24 V開(kāi)始減小時(shí)，要慢慢旋轉(zhuǎn)探頭直至電壓達(dá)到10 V附近，微調(diào)鎖緊螺母，準(zhǔn)確將探頭輸出電壓調(diào)整為10 V并鎖緊螺母。

4 3S 離合器兩側(cè)軸振振動(dòng)探頭異常處理

4.1 探頭安裝影響軸振測(cè)量

9F級(jí)燃汽輪機(jī)5瓦6瓦軸振探頭安裝在3S離合器兩側(cè)，機(jī)組啟動(dòng)咬合階段3S離合器兩側(cè)振動(dòng)測(cè)量值大幅升高，燃?xì)?蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組一拖一啟動(dòng)的特殊性，依靠3S離合器將燃機(jī)汽機(jī)轉(zhuǎn)速同步到3 000轉(zhuǎn)。每次啟動(dòng)咬合過(guò)程中轉(zhuǎn)軸高速硬性連接，為防止咬合過(guò)程中軸振實(shí)測(cè)值高損壞設(shè)備，保護(hù)邏輯關(guān)系如下，咬合階段即汽機(jī)轉(zhuǎn)速在2 850與3 000轉(zhuǎn)之間，并且5瓦6瓦振動(dòng)值之和大于260 μm，會(huì)觸發(fā)汽輪機(jī)跳閘，汽機(jī)轉(zhuǎn)速低于870轉(zhuǎn)時(shí)才能再次啟動(dòng)。

#1機(jī)組曾經(jīng)發(fā)生過(guò)在汽機(jī)沖轉(zhuǎn)咬合階段，6瓦軸振突變，振動(dòng)超出報(bào)警值達(dá)滿量程，直至壞點(diǎn)，汽機(jī)無(wú)法正常咬合。如果是真實(shí)測(cè)量值可能會(huì)對(duì)3S離合器造成損壞，通過(guò)觀察卡件采集通道，發(fā)現(xiàn)6瓦軸振僅Y側(cè)振動(dòng)大幅波動(dòng)，X側(cè)振動(dòng)在正常范圍內(nèi)。檢查前置器輸出電壓無(wú)規(guī)律波動(dòng)，測(cè)量探頭阻值在7Ω～9Ω波動(dòng)。在前置器上對(duì)換6瓦XY兩側(cè)軸振探頭延長(zhǎng)線后，卡件上顯示為X側(cè)振動(dòng)大幅波動(dòng)，Y側(cè)振動(dòng)正常，可排除外部前置器卡件損害及線路干擾引起測(cè)量不準(zhǔn)。初步判斷可能有3種情況所致。1）探頭安裝傾斜。2）延長(zhǎng)線接頭接觸不良。3）Y側(cè)振動(dòng)實(shí)際高。東南大學(xué)振動(dòng)專家來(lái)廠采集數(shù)據(jù)，根據(jù)頻譜分析初步懷疑為假信號(hào)，把探頭從延長(zhǎng)線處拆除，卡件僅輸出X側(cè)正常值，避免汽機(jī)在咬合過(guò)程中跳閘。利用機(jī)組臨停檢修時(shí)揭開(kāi)3S離合器前箱端蓋，檢查探頭并無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象，延長(zhǎng)線接頭無(wú)松動(dòng)氧化。松開(kāi)6Y振動(dòng)探頭并緊螺母，往外旋轉(zhuǎn)探頭，發(fā)現(xiàn)探頭非常緊，往外旋咬合力很大，初步確定探頭裝歪，拆出來(lái)檢查探頭表面，發(fā)現(xiàn)有一側(cè)已被磨出痕跡。檢查支架螺紋在起始部位有3個(gè)螺牙滑絲，且在螺牙內(nèi)部有油污鐵屑，安裝時(shí)探頭與支架螺牙沒(méi)對(duì)準(zhǔn)，探頭受力，端面傾斜，隨著機(jī)組啟停咬合次數(shù)增多，6Y軸振探頭表面受摩擦，導(dǎo)致軸振探頭受損。針對(duì)安裝時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，后續(xù)安裝工藝做了改進(jìn)，安裝軸振探頭前都要檢查螺牙，并用潤(rùn)滑油沖洗安裝孔，軸振探頭旋入時(shí)用手旋到電壓有變化才能用工具調(diào)整。測(cè)量元件安裝位置油脂多，溫度高，接觸位置容易氧化老化接觸不良，從而導(dǎo)致信號(hào)傳輸不穩(wěn)，信號(hào)波動(dòng)，在安裝工藝上做了改進(jìn)，連接頭纏生膠帶，外側(cè)套熱縮管，做了延長(zhǎng)線保護(hù)槽盒，防止受力同時(shí)起到屏蔽作用。

4.2 碳刷接地干擾軸振測(cè)量

#2機(jī)組5瓦6瓦軸振曾發(fā)生過(guò)一起由于接地不良導(dǎo)致軸振大幅波動(dòng)事件。3S離合器兩側(cè)軸振探頭安裝位置靠近發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，大軸碳刷接地不良也容易導(dǎo)致軸振波動(dòng)。發(fā)生故障當(dāng)天#2機(jī)組帶滿負(fù)荷運(yùn)行，5瓦，6瓦軸振測(cè)量值由50微米逐漸攀升，超出報(bào)警值130 μm之后開(kāi)始無(wú)規(guī)律波動(dòng)，波動(dòng)范圍在80 μm～150 μm。發(fā)現(xiàn)異常后立即趕往電子設(shè)備間查看軸振測(cè)量卡件顯示數(shù)值，5瓦和6瓦X，Y兩側(cè)振動(dòng)測(cè)量數(shù)值都在同時(shí)波動(dòng)，用手持式振動(dòng)測(cè)試儀測(cè)量軸振測(cè)點(diǎn)附近機(jī)殼，手測(cè)值在40 μm～70 μm，對(duì)比日常巡視測(cè)試數(shù)據(jù)并無(wú)明顯差別，機(jī)組實(shí)際振動(dòng)高的可能性不大。4個(gè)探頭同時(shí)波動(dòng)，軸振測(cè)量元件同時(shí)損壞的可能性不大，懷疑干擾源影響所致。由于該時(shí)段現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人員在接線盒附近使用手機(jī)，對(duì)講機(jī)，且振動(dòng)波動(dòng)持續(xù)存在，排除外部無(wú)線電發(fā)射裝置影響。機(jī)組維持運(yùn)行到晚上停機(jī)后檢查，首先檢查信號(hào)系統(tǒng)屏蔽及接地，屏蔽層均完好，接地線接觸良好，無(wú)氧化松動(dòng)現(xiàn)象?？紤]干擾的共性問(wèn)題懷疑為周圍電磁干擾，檢查3S離合器旁大軸碳刷，發(fā)現(xiàn)2只碳刷的公共線松脫，接線緊固后發(fā)現(xiàn)盤(pán)車狀態(tài)下軸振波動(dòng)同時(shí)消失，至此可確認(rèn)導(dǎo)致軸振波動(dòng)的主要原因是碳刷接觸不良，轉(zhuǎn)軸上積累的靜電電荷無(wú)法對(duì)地釋放通路，靜電荷積累造成軸電壓升高，轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生電勢(shì)影響渦流傳感器線圈測(cè)量，產(chǎn)生干擾電勢(shì)，使測(cè)量失真。

5 結(jié)語(yǔ)

9F級(jí)燃汽輪機(jī)3S離合器兩側(cè)軸振高是一個(gè)普遍問(wèn)題，排除安裝影響因素，消除回路信號(hào)干擾因素，才能保證振動(dòng)測(cè)量值的準(zhǔn)確性。工作中需要掌握探頭原理，分析可能存在的虛假信號(hào)，提供真實(shí)可靠的檢測(cè)數(shù)據(jù)也是保證機(jī)組正常運(yùn)行的重要因素。

參考文獻(xiàn)

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