汽輪機的監(jiān)測保護

1、<p><b>　　汽輪機的監(jiān)測保護</b></p><p>　　一、汽輪機保護系統(tǒng)的構成</p><p>　　汽輪機的保護系統(tǒng)由： ①汽輪機儀表監(jiān)視系統(tǒng)TSI ②汽輪機危急遮斷系統(tǒng)ETS③機械超速保護系統(tǒng)共同組成。</p><p>　　TSI負責對有關參數(shù)如振動、脹差、軸向位移等進行監(jiān)測，ETS系統(tǒng)對監(jiān)測參數(shù)或設備狀態(tài)進行邏輯判斷，

2、發(fā)出跳閘指令，ETS系統(tǒng)動作于AST電磁閥，動作結果是泄去EH油系統(tǒng)的AST油、OPC油油壓，使主汽閥、調(diào)節(jié)汽閥快速關閉，停止汽輪機運行。機械超速保護系統(tǒng)僅對轉速形成保護，汽輪機轉速超過機械超速保護定值時，泄去潤滑油系統(tǒng)的安全油壓，打開隔膜閥，泄去EH油系統(tǒng)的AST油、OPC油油壓，使主汽閥、調(diào)節(jié)汽閥快速關閉，停止汽輪機運行。</p><p>　　第一節(jié) 汽輪機儀表監(jiān)視系統(tǒng)簡介</p><p

3、>　　一、汽輪機安全監(jiān)視的內(nèi)容 </p><p>　　TSI系統(tǒng)監(jiān)測的基本參數(shù)如下。</p><p><b>　　(1)振動參數(shù)</b></p><p><b>　　(2)位置測量</b></p><p><b>　　(3)其他參數(shù) </b></p><

4、;p>　　一、汽輪機安全監(jiān)視的內(nèi)容</p><p><b>　　(1)絕對振動</b></p><p><b>　　(2)徑向振動</b></p><p><b>　　(3)軸向位移</b></p><p><b>　　(4)偏心</b></p

5、><p><b>　　(5)轉速</b></p><p><b>　　(6)脹差 </b></p><p><b>　　(7)機殼膨脹</b></p><p><b>　　(8)零轉速</b></p><p>　　(9)其他參數(shù)： ①溫

6、度②相關</p><p>　　大型機組應監(jiān)視與保護的項目 </p><p>　　二、常用的汽輪機儀表監(jiān)視系統(tǒng)</p><p>　　目前在中國市場上，200MW以上機組的TSI系統(tǒng)幾乎完全被國外產(chǎn)品壟斷。使用較多的產(chǎn)品有美國本特利(Bently)公司的3300系列、3500系列；德國菲利浦公司(后改為EPRO)的RMS700、EPRO MMS6000系列；日本新川公司

7、的VM-3、VM-5系列；瑞士Vibro-Meter公司的VM 600系統(tǒng)等。</p><p>　　第二節(jié) TSI儀表測量原理</p><p><b>　　TSI的基本組成</b></p><p>　　無論是國產(chǎn)的TSI，還是進口的TSI；無論是由分立元件構成的TSI，還是由集成電路組成的TSI，或者是由微處理器芯片構成的TSI系統(tǒng)，從硬件結

8、構與功能組成的角度分析，均可由圖16-1所示的三部分描繪。</p><p><b>　　常用傳感器類型</b></p><p>　　目前應用廣泛的傳感器有電渦流傳感器、電感式速度傳感器、電感式線性差動變壓器和磁阻式測速傳感器等。 </p><p>　　一、電渦流傳感器系統(tǒng)</p><p>　　電渦流傳感器的工作原理<

9、;/p><p>　　根據(jù)傳感器的性能和測試對象的要求，可利用電渦流傳感器對汽輪機組的轉速、偏心、軸位移、軸振動、脹差進行測量。 </p><p>　　電渦流傳感器原理簡圖如圖所示。在傳感器的端部有一線圈，線圈通以頻率較高(一般為1～2MHz)的交變電壓，當線圈平面靠近某一導體面時，由于線圈磁通鏈穿過導體，使導體的表面層感應出一渦流ie，而ie所形成的磁通鏈又穿過原線圈，這樣原線圈與渦流“線圈”

10、形成了有一定耦合的互感，最終原線圈反饋一等效電感，而耦合系數(shù)的大小又與兩者之間的距離及導體的材料有關，當材料給定時，耦合系數(shù)K1與距離d有關，K=K1(d)，當距離d增加，耦合減弱， K1值減小，使等效電感增加，因此測定等效電感的變化，可以間接測定d的變化。 </p><p>　　電渦流傳感器的工作原理</p><p>　　為了實現(xiàn)電渦流位移測量，必須有一個專用的測量路線。這一測量路線應包

11、括頻率為f0的穩(wěn)定的振蕩器(一般用石英振蕩器)和一個檢波環(huán)節(jié)等。傳感器加上測量線路(稱之為前置器)的框圖如圖7-4所示。從前置器輸出的電壓Ud是正比于間隙d的電壓。它可以分為兩部分：一部分為直流電Udc，對應于平均間隙(或初始間隙)d0，另一部分為交流電壓Uac,對應于振動間隙d。如果我們只對振動間隙感興趣，可用電容隔直或加反向偏置的辦法取出振動部分電壓。趨近式系統(tǒng)輸出電壓和目標距離特性關系見圖7-5。 </p><

12、p>　　電渦流傳感器的工作原理</p><p>　　在安裝電渦流傳感器時，要注意平均間隙的選取。要求平均間隙加上振動間隙，亦即總間隙應在傳感器線性范圍之內(nèi)，如圖7-6所示。 </p><p>　　影響趨近式系統(tǒng)的因素</p><p>　　有一些因素可能使趨近系統(tǒng)的實際特性不同于理論特性，比如所用目標材料，環(huán)境溫度，機械、電氣缺陷以及某些空間限制(如最小距離等)

13、。</p><p>　　(1)目標材料影響。為使趨近系統(tǒng)正常運行，目標材料必須導電，它們可以是鋼、銅、鋁等，目標材料類型大大影響系統(tǒng)靈敏度和測量范圍的線性區(qū)域。</p><p>　　(2)溫度影響。環(huán)境溫度影響目標材料的導電性、導磁性、電纜電容和其他因素，因而溫度會影響測量結果的精度。</p><p>　　(3)搖擺效應。搖擺效應是兩類產(chǎn)生于非理想目標的誤差來源之和

14、，它們是：機械搖擺，由于目標機械缺陷，對于旋轉軸，可能由于同心性不好(不圓)，也可能是由于軸表面狀況不平(如裂痕等)；電氣搖擺，由于軸表面導電性分布不均勻。用趨近系統(tǒng)測量時，這些搖擺效應表現(xiàn)為實際不存在的振動信號，可用數(shù)值方法消除這種效應。 </p><p><b>　　二、速度傳感器 </b></p><p><b>　　速度傳感器工作原理</b&g

15、t;</p><p>　　速度傳感器適用于測量軸承座、機殼及基礎的一般頻帶內(nèi)的振動速度和振動位移(經(jīng)積分后)，其頻帶大約為5-500Hz(即300～30000r／min)。</p><p>　　慣性式速度傳感器屬電動力式變換原理的傳感器。這種傳感器具有較高的速度靈敏度(一般可達100～500mV／cm／s)和較低的輸出阻抗(一般為1～3kΩ)，能輸出較強的信號功率，因此不易受電磁場的干擾，

16、即使在復雜的現(xiàn)場，接用很長的導線，仍能獲得較高的信噪比。一般來說，這類傳感器勿需設置專門的前置放大器，測量線路比較簡單，再加上安裝、使用簡易，因此被廣泛應用于旋轉機械的軸承、機殼和基礎等非轉動部件的穩(wěn)態(tài)振動測量。</p><p>　　本特利·內(nèi)華達公司生產(chǎn)的慣性式速度傳感器結構簡圖如圖7-11所示。</p><p>　　線圈及線圈支架通過彈簧連接在殼體上構成傳感器的可動部分，永久

17、磁鐵與外殼構成傳感器的磁路部分，其可動部分只能軸向平移，因此它是一單自由度振動系統(tǒng)。</p><p>　　傳感器的工作原理：傳感器的單自由度可動系統(tǒng)將被測物的絕對振動速度Vx(輸入)接收為可動部分相對于外殼(即動線圈相對磁隙)的相對振動速度Vy(響應)，然后電動力變換部分將Vy變換為電動勢e0，設Vx、Vy、U分別為穩(wěn)定情況下的輸入絕對振動速度、相對振動速度、開路輸出電壓的復數(shù)幅值，則有：</p>

18、<p><b>　　U=BLVy。</b></p><p><b>　　Vy=H(f)Vx</b></p><p>　　式中：B為磁隙中的磁感應強度；</p><p>　　L為動圈導線的有效長度；</p><p>　　H(f)為相對速度對于輸入絕對速度的頻率函數(shù)。</p>&

19、lt;p>　　U=BLH(f)Vx</p><p>　　這樣，一旦傳感器系統(tǒng)確定，傳感器的輸出電壓就與振動速度成確定的正比關系，測得速度傳感器的輸出電壓就可確定振動速度。</p><p>　　速度傳感器的輸出電壓與振動速度成正比，因此對于那些以振動速度的大小作為監(jiān)測標準的機械，速度傳感器的輸出電壓可直接提供分析和處理。對于那些以位移幅值作為監(jiān)測標準的機械，則需對傳感器的電壓輸出進行積

20、分處理，使得經(jīng)過積分線路后的輸出電壓正比于振動位移。</p><p><b>　　三、線性差動變壓器</b></p><p>　　線性差動變壓器LVDT的結構示意圖如圖所示。它由一個振蕩器、一個激勵繞組W0和2個輸出繞組W1、W2組成。振蕩器為激勵繞組提供振蕩頻率為1kHz的激勵電壓，輸出繞組W1、W2反向串接，將鐵芯的位移d線性地轉換為交流輸出電壓，經(jīng)解調(diào)器檢波、放

21、大及濾波等環(huán)節(jié)處理后，輸出直流電壓。LVDT的輸出電壓與鐵芯位置呈線性關系。 </p><p>　　第三節(jié) TSI參數(shù)的測量</p><p><b>　　一、軸振動測量 </b></p><p>　　(一)軸的相對振動的測量</p><p>　　(二)軸的絕對振動測量</p><p>　　

22、(三)軸承振動的測量</p><p>　　(一)軸的相對振動的測量</p><p>　　在20世紀50年代之前，由于機組容量小，對汽輪機監(jiān)控的要求也不高，一般僅在軸承座上裝幾個速度型的振動傳感器測量瓦振。但是大型機組的軸承座和基礎結構的剛度遠大于軸承油膜的剛度，主軸的振動通過油膜傳遞到軸承座上，振動的幅值將大大衰減(其值將縮小4～8倍甚至更多)，也就是說如果用瓦振的辦法測量的軸承座振動值在

23、50μm左右時(按國家標準，這個數(shù)字是符合機組標準的)，大軸振動值有可能已達到400μm左右了，所以必須采用新的測量辦法獲取大軸振動的真實值。 </p><p>　　另外，軸承座振動測量最大的缺點是(與軸測量相比)，出現(xiàn)機器的轉動件或軸承的狀態(tài)發(fā)生變化時，如某些故障(例如葉片損壞引起平衡的突然變化)和由蒸汽激勵或油膜不穩(wěn)定等引起的同步振動(它們使軸的總振動加劇并可能導致危險)，反映在軸承座上的測量值變化很小。&l

24、t;/p><p>　　測量軸的相對振動如圖9—3所示。</p><p>　　在測軸振時，常常把探頭裝在軸承殼上，探頭與軸承變成一體，因而所測結果是軸相對于軸承殼的振動。由于軸在垂直方向與在水平方向的振動并沒有必然的內(nèi)在聯(lián)系，亦即在垂直方向的振動已經(jīng)很大，而在水平方向的振動卻可能是正常的，因此在垂直與水平方向各裝一個探頭，用以分別測量垂直和水平方向的振動。為了安裝方便，實際上兩個探頭不一定非裝在

25、垂直和水平方向不可，很多安裝都如圖9-4所示為復合安裝，每個探頭與鉛垂線各成45°角，按慣例，垂線右面探頭認為是水平探頭，左面為垂直探頭，上述測振方式用得十分普諞。</p><p>　　前面討論的關于軸振動的測量中，渦流傳感器是固定在軸承座上的，亦即以軸承座為參考坐標系。由于軸承座本身也在振動，因此所測得的軸振動是相對于軸承座而言的。對于油膜軸承來說，軸頸與軸瓦之間有比較大的間隙，視油膜軸承的型式不同，

26、這一間隙約為直徑的千分之幾。因此在軸頸處的軸的相對振動比之軸承座本身的振動一般來說要大。究竟大多少。取決于旋轉機械的類型、油膜軸承的型式，軸頸的直徑、支承及基礎的動力特性等。有的可以大幾十倍，有的可能是在同一數(shù)量級含義下的稍大。有的資料認為，當軸的相對振動幅值比軸承座的振動幅值大3~4倍以上時，軸的相對振動信息足以提供分析振動問題和故障的依據(jù)，而不必去測定軸的絕對振動。否則的話，為了可靠和全面地分析問題和故障，還必須要求測定軸的絕對振動

27、。</p><p>　　(二)軸的絕對振動測量</p><p>　　測定軸的絕對振動，最直接的辦法是將渦流傳感器安裝在“不動”的參考點上，這樣測得的就是軸的絕對振動。但是這一辦法只有在輕小型旋轉機械或?qū)嶒炇夷M轉子上或許有這一可能性，而在較大型的旋轉機械中，由于振動波及的范圍較廣，包括基礎在內(nèi)都參與振動，因此實際上的旋轉機械附近找不到一處“不動”的參考點，所以上述方法就不適用。</p

28、><p>　　本特利．內(nèi)華達公司采用如圖9-4所示的復合式探頭，用來測量軸的絕對振動。在測量轉軸的絕對振動時，雙探頭組件是固定在軸承箱上。雙探頭組件內(nèi)有兩個探頭，一個是渦流探頭，另一個是磁電式振動傳感器。渦流探頭用以測量轉軸相對于軸承箱的振動(相對振動)；磁電式振動傳感器用以測量該處的軸承箱振動(軸承箱的絕對振動)。將此兩探頭測得的信號，經(jīng)監(jiān)視器內(nèi)的電路處理后，即可獲得軸的絕對振動值。其處理過程如圖所示。</p

29、><p>　　圖中Sa表示某測量點轉軸絕對振動的振幅矢量，Sc表示測量點附近某處軸承箱的絕對振動的振幅矢量，則圖中Sr表示的是轉軸相對于軸承箱的絕對振動的振幅矢量。因此，已知Sc和Sr，矢量相加后即可得到Sa。圖中θ為軸承絕對振動滯后于轉軸絕對振動的相位角。</p><p>　　采用上述原理測量轉軸的絕對振動時必須注意，當磁電式振動傳感器在傳感器的固有頻率附近時，會產(chǎn)生90°的相位差

30、，因此，必須對磁電式振動傳感器的輸出信號進行相位補償，才能與軸的相對振動信號矢量相加。 </p><p>　　(三)軸承振動的測量</p><p>　　在有的情況下，如果汽輪機轉軸能將大部分振動傳到軸承座上，軸承座振動值能明確在指示正常和不正常的工作狀態(tài)，則軸承振動的測量是必要的。另外，為了全面分析汽輪機的振動狀態(tài)，軸承振動也能提供某些有益的信息。</p><p>

31、　　軸承振動的測量可采用安裝于軸承座上的加速度或速度傳感器來實現(xiàn)。需要注意的是，加速度或速度傳感器輸出的是軸承振動速度信號，要想得到振動幅值信號，還須經(jīng)過積分。</p><p>　　二、軸向位移的測量 </p><p>　　非接觸式的渦流探頭能夠成功地應用于推力位置的精確測量，如圖9-6所示。 </p><p><b>　　1．探頭的位置</b>

32、;</p><p>　　一個主要應遵循的規(guī)則是：使得測量盡可能地靠近推力軸承。推力盤與推力測試點之間的距離越大，失真的因素也就越大。失真是由溫度上升及各種在轉軸和機殼上的壓力應變引起的，所有這些失真沿著推力盤和測試點之間的地方都可能產(chǎn)生，可以出現(xiàn)每米有幾個毫米的溫度偏移，這將會引起監(jiān)視器讀數(shù)的嚴重偏移。</p><p>　　總之，應將軸向位移探頭裝入推力軸承一塊托板之內(nèi)的地方，并且是在同一

33、結構體上。測量的最好方法是使軸向位移探頭裝在能夠直接觀察到推力盤的地方，測量探頭頂端與被觀察表面的軸間距的平均值。</p><p>　　推力軸承的墊片在重的負載情況下有一個被擠在一起從而縮減的趨勢。由于這種擠壓而形成的凹形的推力座上一輕微的變形將導致一個比正常值高出幾個rail(1mil：0．0254mm)的推力移動量。溫度上升引起的mil(1mil=0．0254mm)值再加上這些值，就會導致一種非必需的報警情況

34、出現(xiàn)。因此，一旦機器達到工作溫度及滿載時，這時是在監(jiān)視器上建立探頭間隙到零點位置的理想時間。應該避免將推力探頭安裝在薄殼形端蓋上。軸的位置隨著目光、壓力及許多小的干擾會很快偏移。反之，將探頭安在剛度大的端罩上是很理想的，這樣測量的結果應該與有關的振動沒有關系。</p><p>　　軸在運行中，由于各種因素，諸如載荷、溫度等的變化會使軸在軸向有所移動。如果軸往右移動，間隙消除后，會碰到軸承，二者發(fā)生摩擦，則其后果將

35、不堪設想。由于這一參數(shù)十分重要，因而APl670(美國石油協(xié)會)標準要求用兩個探頭同時探測一個對象，以免發(fā)生誤報警現(xiàn)象。</p><p>　　兩個探頭要能同時探測一個平面，該平面應和軸是一個整體。</p><p>　　2．探測探頭的零點預置</p><p>　　一般來說，因為有以下原因，確定推力探頭范圍的精確零點是不可能的。</p><p>

36、　　(1)不是總能知道機器是否是處于正常的運轉還是不正常的推力軸承狀態(tài)。</p><p>　　(2)在軸承外殼上，溫度上升和壓應力改變，改變了冷卻狀態(tài)的間隙。</p><p>　　推力探頭的初始縫隙總是建立在一個猜想基礎上。我們的意愿是使探頭總的線性范圍的中點位置定在機器通常的推力位置。所有的推力位置保護監(jiān)視器通道都有一個零點預置電位器以用來補償初始預置的誤差，零點預置可以通過使用電位器來

37、調(diào)節(jié)，但零點預置不能以一個絕對的基準來選擇，必須根據(jù)當機器正處于標準運轉條件下時的推力的縫隙值。</p><p>　　報警和危險狀態(tài)，正常和非正常狀態(tài)應事先定好，檢查之，并在零點預置以后進行檢查。</p><p>　　3．正常的和反向的推力報警</p><p>　　對于透平和其他軸向流向的機器，軸的推力方向一般來說并不是惟一的，所以機器有工作和非工作的推力瓦塊。實際

38、運行經(jīng)驗表明，在汽輪機變負荷運行過程中，完全可能產(chǎn)生正向的軸向位移或反向的軸向位移，如果不設置正向／反向軸位移的雙方向監(jiān)視器，就會發(fā)生重大的故障</p><p><b>　　4．軸向位移的測量</b></p><p>　　一般應當采用兩只探頭，采用雙選式安排，兩個探頭要能同時探測一個平面，該平面和軸是一個整體。探頭應能直接探測止推法蘭或者其他垂直于軸水平方向的平面。&

39、lt;/p><p>　　某電廠采用四只趨近式探頭進行軸向位移的測量，這四只傳感器兩只一組，兩只傳感器對稱于轉子安裝，測量的是止推法蘭的左右平面，每組的兩只傳感器測量同一部位的止推法蘭平面(左平面或右平面)，每組中的兩只傳感器測量結果是“與”的關系，保證某一通道失效時，不會給出錯誤的危險信號，這兩組測量傳感器的結果是相互獨立的，即“或’’的關系，以便有效及時地保護汽輪機組的安全。</p><p>

40、;　　有的電廠軸向位移的停機保護采用雙通道監(jiān)視器，對二路測量信號進行“二取二’’邏輯處理，使誤動的可能性最小</p><p><b>　　三、偏心的測量 </b></p><p>　　偏心實際上就是軸的彎曲。偏心的測量，對于評價旋轉機械全面的機械狀態(tài)是非常重要的。特別是對于裝有透平監(jiān)視儀表系統(tǒng)(TSI)的汽輪機，在啟動或停機過程中，偏心測量已成為不可少的測量項目。通過

41、偏心測量可以知道由于受熱或重力所引起的軸彎曲的幅度。探測偏心的探頭，裝在機器上的什么地方，這一點應該考慮。一般情況下，偏心探頭的最好安裝位置是沿軸向，在兩個軸承跨度中間，即遠離軸承，監(jiān)測器上所指示的數(shù)值大小，取決于探頭安裝位置，越接近軸承，其指示偏心的讀數(shù)越小。但實際上，裝在兩個軸承之間往往很困難，因此經(jīng)常是按圖9—7的情況安裝，即把渦流傳感器裝在軸承的外側。在圖9—8中，測偏心探頭即為圖9—7中的探頭，另一個是鍵相器探頭，是為測轉速之

42、用，因為我們要求知道偏心度的峰一峰值，這就需要用到鍵相器。</p><p>　　傳統(tǒng)的方法是在透平機軸承以外測量偏心。因為在缸體內(nèi)部測量偏心很困難(由于環(huán)境和安裝的原因)，故經(jīng)常在高壓缸軸承前部軸的外伸段測量偏心。</p><p>　　雖然可以在缸體內(nèi)部可能出現(xiàn)最大幅值處測量偏心，但在外部測量通常是令人滿意的。如果很好地掌握了轉子的動態(tài)特性(剛度和振型)，那么在軸承外部測量偏心就能準確地表

43、明內(nèi)部的偏心情況。在低速時測量偏心與在透平機正常運轉或帶負荷時進行測量同樣重要，因此偏心探測器必須具有低到零轉速的頻率響應，而電渦流探頭則能夠滿足這種要求。在許多情況下，調(diào)速器端的軸承座結構允許在需要時，在機器帶負荷的情況下更換探頭。</p><p>　　目前典型的TSI系統(tǒng)均有能指示偏心峰一峰值的偏心監(jiān)視器，其轉速范圍為1。600r／min。這種監(jiān)視器采用專門研制的“采樣和保持”技術，使之隨時都能指示轉子實際的

44、峰一峰值偏心量。此外，還需要安裝一個軸轉速探頭(鍵相器)，軸每轉一圈，該探頭發(fā)出一個脈沖信號，以便在軸轉速變化時控制監(jiān)視器的采樣電路。安裝“鍵相器”探頭對于振動監(jiān)視和分析來說也是必需的，因此它可以同時用于這兩個目的。</p><p>　　某電廠的偏心測量采用獨立的傳感器和監(jiān)視器實現(xiàn)，可以測量和指示在高中壓缸和低中壓缸之間的軸偏心。</p><p><b>　　四、相對膨脹的測量&

45、lt;/b></p><p>　　脹差是軸和機器殼體之間的相對增長。當熱增長的差值超過允許的間隙時，便可能產(chǎn)生摩擦。開機和停機過程，由于轉子與機器殼體質(zhì)量、熱膨脹系數(shù)、熱耗散系數(shù)的不同，轉子的溫度就比機殼溫度上升得快。其結果是，如果超過了機內(nèi)所能允許的間隙公差，就會發(fā)生摩擦。對于高速運轉的汽輪機，表面與旋轉面相擦會導致災難性事故，為防止這種事故的發(fā)生，就需要用電渦流探頭探測轉子與機殼之間的間隙。一般情況下，

46、可把探頭安裝在機殼上來測量軸的端面與機殼之間的距離，如圖9-9所示。</p><p>　　由于脹差的變化范圍較大，所以測量時多采用補償式測量方法。如圖9-10所示，在軸端法蘭的兩端各安裝一支探頭，在熱膨脹過程中，當被監(jiān)測法蘭的移動超出第一個探頭測量范圍后，緊接著就進入第二個探頭監(jiān)測范圍。由監(jiān)測器的微處理機選擇從一個傳感器線性范圍轉換到另一個傳感器的線性范圍。這種補償裝置僅多用一個探頭就可將系統(tǒng)的量程提高一倍。&l

47、t;/p><p>　　某電廠脹差的測量包括高壓缸側和低壓缸側兩部分，均是通過安裝支架固定在機殼上的電渦流探頭直接測量出來的。</p><p><b>　　四、相對膨脹的測量</b></p><p><b>　　五、機殼膨脹的測量</b></p><p>　　汽輪機在開機過程中，由于受熱使其膨脹。如果膨脹

48、不均勻就會使機殼變斜或翹起，這樣的變形會使機殼與基礎之間產(chǎn)生巨大的應力，由此帶來的不對中現(xiàn)象會引起非常嚴重的后果。</p><p>　　機殼膨脹一般在機殼兩側各設置一個測點，監(jiān)測兩側的膨脹速率是否一樣，不均勻的膨脹說明機殼變斜或翹起。為了探測由于滑動表面卡住和不均勻膨脹可能產(chǎn)生的“偏斜”，應該在汽輪機兩側測量殼體的膨脹。</p><p>　　第四節(jié) TSI儀表的安裝</p>

49、<p>　　1、探頭安裝時應考慮的問題 </p><p>　　為了傳感器安裝的正確，在安裝之前，必須確定一些基本條件。在新的安裝(更新)及停機或系統(tǒng)校驗后的重新安裝中，這些條件必須加以考慮。</p><p><b>　?。?）初步條件</b></p><p>　　①組成傳感器系統(tǒng)的各部分之間必須相互匹配；</p>&l

50、t;p>　?、诟鱾€部分必須與應用的目的及環(huán)境相適合；</p><p>　?、蹤z查各部分是否有物理損壞，需要時應更換；</p><p>　?、軐Ω鞑糠钟枰源_認并加標簽，這會對以后的安裝過程及應用提供幫助；</p><p>　?、轂楸ＷC系數(shù)的完整性，在安裝之前和之后必須對傳感器系統(tǒng)進行校驗；</p><p>　　⑥設定并保持探頭定向方案，這

51、會為后來的應用及機械故障診斷提供幫助。</p><p>　?。?）探頭目標區(qū)域的準備 </p><p>　　被測量的表面必須具有一致的導電和導磁參數(shù)，不能有剩磁和表面的不平整(例如：劃痕、壓痕、銹斑、腐蝕等)。要正確地決定和解決問題，做“假信號”檢查，如果需要應做表面處理。例如軸的表面處理鍍鉻，假如應用不當會引起“假信號”問題。理想情況下，希望去除鍍層來觀測原始金屬。但假如鍍層要保留，就必

52、須至少要均勻地涂18mil厚(1mil=0.0254mm)，并且前置器要根據(jù)鍍層重新校驗。</p><p>　　（3）探頭目標區(qū)域的材料</p><p>　　本特利·內(nèi)華達公司的標準趨近式傳感器在工廠中是按照AISIE4140號鋼標定的。正確地確定軸的材料十分關鍵。假如與標準不同，前置器就必須根據(jù)軸的材料重新標定，這方面的資料可以從原始設備制造廠(OEM)或機械的運行和維護手冊中

53、獲得。</p><p>　?。?）探頭目標區(qū)域的空間</p><p>　　為了得到被測量參數(shù)的準確信號，每一傳感器都要求有足夠的側向間隙和軸表面目標區(qū)域。就像必須有足夠的探頭磁場區(qū)域所要求的目標區(qū)域以防止目標區(qū)域的干擾一樣，探頭頭部周圍也需要足夠的空間以防止側向干擾。同樣，探頭頭部之間也需要有足夠的距離以防止干擾。間隙不足或目標區(qū)域不夠會改變傳感器輸出的靈敏度，在相互作用的探頭范圍內(nèi)會由于

54、干擾導致產(chǎn)生錯誤信號。</p><p>　　當兩只探頭安裝太近，以至于它們的無線電頻率(RF)信號區(qū)域相互影響時會發(fā)生相互干擾。由于探頭的無線電頻率可能不同，因此當它們相互混合、干擾，就會產(chǎn)生一個頻率。這一頻率經(jīng)常處于可能出現(xiàn)的振動頻率范圍之內(nèi)，因此當目標靜止時，有可能顯示出振動。所以根據(jù)每只傳感器尺寸和型號的不同，探頭體間的最小安裝距離也不同。</p><p>　　當探頭安裝在探頭體側面

55、空間不足的地方時，會發(fā)生側視現(xiàn)象。渦流將在這一區(qū)域的每一塊導體材料上產(chǎn)生。這將導致系統(tǒng)中不是基于真正目標的損失。目標尺寸必須足夠大，以使得能夠接觸到探頭體正前部的全部無線電頻率區(qū)域。最小安裝范圍應是探頭頭部直徑的2倍，對于8mm探頭，則應為16mm。尺寸過小的目標，根據(jù)產(chǎn)生的渦流的狀況對系統(tǒng)線性范圍和靈敏度會產(chǎn)生不同的影響。兩個傳感器之間的最小距離見圖7-7，圖7-8為探頭頭部的側向間隙效果圖，其具有足夠的側向空間。</p>

56、<p><b>　　（5）機械狀態(tài)</b></p><p>　　必須辨明一些永久性的機械結構，例如管道、其他設備、支架、蓋等不會與傳感器相互干擾或妨礙傳感器的安裝與操作。在機械調(diào)速器范圍內(nèi)的機械超速保護裝置附近安裝探頭支架時要特別小心。假如不經(jīng)考慮或安裝不正確，機械由冷態(tài)到運行溫度時的熱膨脹就會引起嚴重問題。當在軸的一端安裝時，要確認在轉子膨脹時法蘭盤、倒角、軸階不會損壞探頭、

57、滑動及目標在軸向的移動不會超出所用的傳感器的觀測范圍。要確信安裝的安裝結構如支架保險且穩(wěn)固，同時機械的運行狀態(tài)不會引起導致錯誤的輸出或發(fā)生施加于傳感器或支架上引起損壞的應力的移動。</p><p><b>　?。?）工作溫度</b></p><p>　　一般電渦流傳感器最高允許溫度不大于180 ℃ ，目前，多數(shù)電渦流傳感器最高允許溫度在120℃以下，實際上工作溫度超過

58、70 ℃時，不僅靈敏度會顯著降低，還會造成傳感器的損壞，因此測量汽輪機軸振動時，傳感器必須安裝在軸瓦內(nèi)，只有特制的高溫傳感器才允許安裝在汽封附近。</p><p>　?。?）避免支架共振和松動</p><p>　　傳感器支架在測振方向的自振頻率必須高于機器的最高轉速對應的頻率，否則會因支架共振使測量結果失真。本特利廠規(guī)定，傳感器支架在測振方向的自振頻率應高于機器10倍的最高工作頻率，這一點

59、在實際中往往難于達到，一般支架測振方向頻率高于2—3倍的轉子工作頻率時就可基本滿足測振要求。</p><p>　　為了提高支架自振頻率，一般應用6～8mm厚的扁鋼制成支架，其懸臂長度不要超過l00mm，當懸臂較長時，應采用型鋼，例如角鐵、工字鋼等，以便有效地提高支架自振頻率。測試中防止支架或傳感器發(fā)生松動，支架必須緊固在穩(wěn)定性好的支承部件上，最好固定在軸瓦或軸承座上，傳感器與支架連接應采用支架上攻絲再用鎖母拼緊的

60、方式。</p><p>　?。?）正確的初始間隙</p><p>　　為了趨近系統(tǒng)的正常工作，傳感器與目標間的距離必須在趨近傳感器的測量范圍之內(nèi)，因此必須了解傳感器與目標之間相對位移的大致幅度和方向。</p><p>　　如果位移方向是變化的(如相對振動測量的情況)，初始間隙應設置在傳感器的測量范圍的中點，如圖7-9(a)所示。</p><p&g

61、t;　　如果位移是單向的(如軸向位移的測量情況)，應將初始間隙按預期的位移方向設置在傳感器的量程范圍的一端，如圖7-9(b)所示。</p><p>　　在以上兩種情況下，一定要留出足夠的安全裕度，防止傳感器碰到目標。</p><p>　　由于傳感器的測量范圍是已知的，所以只需將所需的厚度塞尺插到傳感器頭與目標之間，即可進行機械調(diào)整。</p><p>　　轉子旋轉和機

62、組帶負荷之后，轉子相對于傳感器將發(fā)生位移，如把傳感器裝在軸承頂部，其間隙將減小；如裝在軸承水平方向，其間隙取決于轉子旋轉方向；當轉向一定時，其間隙取決于安裝在左側還是右側。為了獲得合適的工作間隙值，在安裝時應估算轉子從靜態(tài)到轉動狀態(tài)機組帶負荷后軸頸位移值和位移方向，從靜態(tài)到工作轉速，軸頸抬高大約為軸瓦頂隙的1／2，水平方向位移與軸瓦型式、軸瓦兩側間隙和機組滑銷系統(tǒng)工作狀況有關，一般位移值為0．05~0．20mm，位移方向如圖7-10所示

63、，傳感器安裝在右側水平位置，轉子旋轉后，間隙c增大，裝在左側d減小。</p><p>　　軸頸在軸瓦內(nèi)發(fā)生的位移除與轉速有關外，還與機組有功負荷有關，對于質(zhì)量較小的汽輪機高壓轉子和帶減速器的轉軸，在部分進汽和齒輪傳遞力矩作用下，會把軸頸推向軸瓦的一側，其位移值有可能接近于軸瓦的直徑間隙。</p><p>　　在調(diào)整傳感器初始間隙時，除了要考慮上述這些因素外，還要考慮最大振動值和轉子原始晃擺

64、值。傳感器初始間隙應大于轉軸可能發(fā)生的最大振幅和轉軸原始晃擺值的1／2。</p><p>　　2、速度傳感器安裝時應考慮的問題</p><p><b>　　(1)工作溫度。</b></p><p>　　一般速度傳感器工作溫度均在120℃以下，溫度過高會使傳感器絕緣損壞和退磁，使其靈敏度降低。對于高中壓轉子的軸承，當其軸封漏氣嚴重時，傳感器不能較

65、長時間裝在軸承上。</p><p>　　(2)避免傳感器固定不穩(wěn)和共振。</p><p>　　傳感器連接不論是采用哪一種方式，傳感器都必須緊密地固定在被測物體上，不能有松動，否則會引起傳感器的撞擊，使測量結果失真。傳感器采用單個螺絲固定，有時會引起傳感器的共振，使傳感器產(chǎn)生較明顯的橫向振動，引起測量誤差。為了避免傳感器固定在振動物體上發(fā)生共振，其連接螺絲不能小于M8。而且傳感器與被測物體之

66、間接觸面要平整，接觸面的直徑不能小于20mm。如果采用外加夾具把傳感器固定在軸承座上，夾具高度應盡量降低，否則會把被測物體的振動放大。</p><p>　　(3)測點位置前后一致。</p><p>　　一般機組的軸承在不同的位置振動有較大的差別，因此凡是采用手扶、橡皮泥黏接和永磁吸盤固定傳感器，都應標出測點位置，避免因前后測點位置不同而發(fā)生誤差。這一點對于振動故障診斷和轉子平衡中振動測量尤

67、為重要。</p><p>　　(4)傳感器的互換性。</p><p>　　為了減輕測試中勞動強度，目前在機組振動測試中一般采用幾個以至十幾個傳感器測量各種振動。對同一點振動來說，當前后采用不同的傳感器測量時，各個傳感器靈敏度和相位特性應統(tǒng)一，只有經(jīng)過嚴格試驗的傳感器在測試中才能互換，否則會引起較大的測量誤差。為了避免傳感器互換性不好引起的測量誤差，傳感器應對號入座(測點)。</p&g

68、t;<p>　　(5)傳感器安裝方向與要求測量方向應一致。</p><p>　　軸承振動往往在某一方向上特別顯著，當傳感器方向稍為偏離測量方向時，表計指示值就會發(fā)生較大的變化，特別是采用手扶傳感器，傳感器不大的偏斜往往不易覺察，另外采用橡皮泥黏接傳感器時，由于軸承溫度的升高，橡皮泥軟化，傳感器發(fā)生傾斜而偏離測量方向。所以測量振動時應隨時注意傳感器安裝方向。</p><p>　

69、　第五節(jié) 汽輪機的危急遮斷系統(tǒng)</p><p>　　一、汽輪機主要保護項目及功能 1．凝汽器真空低保護</p><p>　　當凝汽器真空下降時，會造成汽輪機內(nèi)焓降下降，不僅影響汽輪機效率，同時會產(chǎn)生水滴，對汽輪機低壓葉片產(chǎn)生水擊，損壞葉片。因此幾乎所有機組都將真空保護設計為汽輪機的主保護。</p><p>　　根據(jù)機組設計的不同，有的機組采用壓力開關采集真空低信

70、號直接送至ETS系統(tǒng)跳閘。有的則采用變送器，將凝汽器壓力信號送至DCS系統(tǒng)進行處理，經(jīng)過限值判斷后送至ETS系統(tǒng)跳機。一般采用三取二邏輯。</p><p>　　關于真空測點的安裝，必須注意以下兩點：</p><p>　　(1)變送器或壓力開關的安裝位置標高要高于采樣點位置。</p><p>　　(2)取樣管中間不能有“U”型彎。這樣做的目的是防止取樣管積水，影響測量

71、。</p><p><b>　　2．潤滑油壓低保護</b></p><p>　　汽輪機潤滑油系統(tǒng)是保證汽輪機安全運行的重要輔助系統(tǒng)。如果潤滑油壓過低，會造成軸承冷卻不夠、油膜建立不當，甚至燒瓦等重大設備損壞事故。因此潤滑油壓低保護是必不可少的保護。</p><p>　　潤滑油壓的測量也分為壓力開關和變送器兩種。一般用于汽輪機跳閘的壓力取樣管從冷

72、油器后潤滑油母管上開取樣口。</p><p><b>　　3．EH油壓低保護</b></p><p>　　EH油是汽輪機油動機的工作介質(zhì)，也就是通常所說的抗燃油。如果EH油壓過低，油動機的工作驅(qū)動力就會降低，會造成調(diào)閥開啟速度變慢，主汽門緩慢關閉，引起汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)異常，不能滿足機組安全穩(wěn)定運行要求，因此大型電調(diào)機組設置了此項保護。EH油壓的測量也分為壓力開關和變送器

73、兩種。</p><p><b>　　4．汽輪機溫度保護</b></p><p>　　汽輪機溫度保護主要包括汽輪發(fā)電機軸系軸承溫度保護、發(fā)電機定子繞組溫度保護、高壓缸排汽溫度保護等。</p><p><b>　　5．鍋爐MFT保護</b></p><p>　　當鍋爐跳閘后，汽輪機跳閘，然后聯(lián)跳發(fā)電機，

74、實現(xiàn)機爐電聯(lián)動，防止發(fā)電機逆功率動作。</p><p>　　6．發(fā)電機一變壓器組保護</p><p>　　當發(fā)電機、主變壓器及線路發(fā)生故障，危及機組安全穩(wěn)定運行時，發(fā)電機一變壓器組保 護系統(tǒng)發(fā)出跳閘信號送至汽輪機保護(ETS)系統(tǒng)，及時將機組安全停運，防止事故擴大。</p><p><b>　　7．超速保護</b></p>&l

75、t;p>　　超速保護是汽輪機保護的一項重要內(nèi)容，當汽輪機轉速超過汽輪機轉子根據(jù)材料、重量 和結構設計所能承受的最大安全轉速時，機組停止運行，防止事故擴大。一般分為機械超速 保護和電超速保護。</p><p><b>　　8．軸向位移保護</b></p><p>　　軸向位移保護是為使汽輪機軸向推力軸承處動靜部分的水平間隙保持在合理的設計范圍之內(nèi)而設定的一項安

76、全保護措施。</p><p><b>　　9．軸承振動</b></p><p>　　這是為保證各軸承處汽輪機動、靜部分之間的徑向間距保持在合理的設計允許范圍之內(nèi) 而設定的一項安全保護措施。</p><p><b>　　10．手動打閘</b></p><p>　　手動打閘是汽輪機保護系統(tǒng)的最后一道保

77、護措施，在試驗汽輪機跳閘系統(tǒng)、測量閥門關 閉時間及汽輪機處于危急情況時人為地使汽輪機跳閘。</p><p><b>　　11．DEH失電</b></p><p>　　DEH即汽輪機數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)因失去所有能正常工作的電源系統(tǒng)而無法控制汽輪機， 為安全起見跳閘汽輪機。</p><p><b>　　12．其他保護</b>

78、</p><p>　　除了上述幾項保護外，汽輪機保護還有相鄰抽汽間壓力偏差保護、火警保護、通信總線故障保護等。</p><p>　　(1)壓比保護。壓比保護一般設計在進口汽輪機上。葉片結垢、斷裂等內(nèi)部原因會造成 抽汽壓力超過正常值，但抽汽壓力會隨著機組負荷的變化經(jīng)常變化，因此需通過對比相鄰的 高中壓缸抽汽壓力，來發(fā)現(xiàn)是否有抽汽壓力異常發(fā)生。當相鄰抽汽壓力比值超過一定值時， 為防止意外

79、發(fā)生，就要跳閘以保護汽輪機。此項保護定值是折線函數(shù)，隨著汽輪機負荷變化 而變化。</p><p>　　(2)火警保護。當汽輪機周圍或系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生火災時，由運行人員按下火警打閘按鈕，使 汽輪機跳閘，聯(lián)起事故油泵，停運潤滑主油泵。這樣做的目的是既保證汽輪機安全停機所需 最低潤滑油量，又防止油系統(tǒng)大量泄漏，引起火災事故的擴大。</p><p>　　(3)機械保護系統(tǒng)。汽輪機保護系統(tǒng)除了電氣保

80、護裝置外，為了安全可靠考慮，另設計有機械保護系統(tǒng)。 </p><p>　　二、ETS與其他系統(tǒng)的接口 </p><p>　　三、ETS保護聯(lián)動系統(tǒng)分析 </p><p>　　1．去汽輪機EHA系統(tǒng)</p><p>　　EHA系統(tǒng)接受ETS跳閘信號后，動作主汽門、調(diào)門跳閘電磁閥(采用反邏輯時使電磁閥線圈失電；采用正邏輯時則使電磁閥線圈帶電)，將

81、跳閘油壓泄掉，快速關閉主汽門和調(diào)門。</p><p>　　一般跳閘電磁閥會采用四取二邏輯。4個跳閘電磁閥采用串并聯(lián)方式，即AST-1和AST-3并聯(lián)，AST-2和AST-4并聯(lián)，然后串聯(lián)。只有當AST-1、AST-3中有一個動作且AST-2、AST-4中有一個動作時，機組才跳閘。</p><p>　　2．去汽輪機抽汽系統(tǒng)</p><p>　　設計汽輪機抽汽系統(tǒng)的目的

82、是提高汽輪機的熱效率，一般使用抽汽的熱力系統(tǒng)有凝水加熱器(低壓加熱器)、給水加熱器(高壓加熱器)、除氧器、汽動給水泵(小汽輪機)、輔助蒸汽系統(tǒng)等。</p><p>　　在汽輪機跳閘甩負荷時，抽汽管道和加熱器內(nèi)儲存的能量可能使汽水倒流，引起汽輪機反轉甚至超速。為防止此類事故發(fā)生，在抽汽管道上設計了氣動止回閥。當ETS發(fā)出汽輪機跳閘信號時，需要快速關閉氣動抽汽止回閥，防止汽輪機超速。此外，當高壓加熱器、低壓加熱器、除

83、氧器的水位出現(xiàn)異常時，為防止水、汽通過抽汽管道流入汽輪機缸體內(nèi)，也需要快速關閉氣動抽汽止回閥。</p><p>　　3．去汽輪機旁路系統(tǒng)</p><p>　　當ETS發(fā)出跳閘指令后，聯(lián)開汽輪機高壓旁路系統(tǒng)，將多余的蒸汽通過高壓旁路系統(tǒng)引至再熱器，防止過熱器超壓；聯(lián)開汽輪機低壓旁路系統(tǒng)，將再熱器內(nèi)多余的蒸汽通過低壓旁路系統(tǒng)引至凝汽器，防止再熱器超壓。</p><p>

84、<b>　　4．去FSSS系統(tǒng)</b></p><p>　　為確定汽輪機跳閘后是否需要鍋爐跳閘，一般設計了邏輯判斷。當負荷較低，且汽輪機跳閘后，高壓旁路回路、低壓旁路回路都能正常打開，則沒有必要鍋爐跳閘；否則，ETS系統(tǒng)發(fā)出的跳閘信號送到FSSS系統(tǒng)，將爐側的一次風機、燃料供應系統(tǒng)停運，實現(xiàn)機、爐聯(lián)鎖。</p><p><b>　　5．去電氣保護系統(tǒng)<