轴向位移监测的安装及调试.docx
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轴向位移监测的安装及调试
轴向位移监测的安装及调试
工业技术SCIENCE&TECHNOLOGY.盛圆
轴向位移监测的安装及调试①
王森
（河北省电力建设第--T程公司石家庄050018）
摘要:
本文将要说明轴向位移监测系统在安蓑时要考虑的重要问题,这些问题包括:
（1）冷活动区和热活动区的概念.
（2）前置器型传赢
器系统的线性区与大轴可能的变化范围的关系.并简要介绍了轴向位移监测秉统对机组安全运行的重要性,并对其在安装.调试,运行
阶段进行了分析,使轴向位移监洲更好的服务于机组的安全,稳定的运行.
关键词:
冷活动区热活动区仪表设定点
中图分类号:
TH82文献标识码:
A文章编号:
1672—379i（2oxo）os（a）一009l一03
汽机在起停和运转中,转子要受到向
前（即向汽机机头侧）或向后（即向发电机
侧）的轴向推力作用,这个推力由推力轴承
来承担.推力轴承由固定在主轴上的推力
盘,以及两侧由青铜或钢制成的工作面（发
电机侧）推力瓦块和非工作面（机头侧）推力
瓦块组成.推力瓦块上浇有乌金,一般厚度
为1.5ram.在正常情况下,转子的轴向推力
经推力盘传到工作面推力瓦上,它们之间
摩擦产生的热由润滑油产生的油膜进行冷
却.若转子轴向推力过大或油温过高时,油
膜被破坏,推力瓦块乌金将烧熔,转子就会
向后窜动.在汽机起动和增负荷过程中或
其他工况时,由于推力盘和工作面推力瓦
块后的轴承座,垫片瓦架等发生弹性变
形,也会引起轴向位移.当机组突然甩负荷
时,会出现反向推力,转子会向前窜动.汽
机转子向前或向后窜动的"量",用轴向位
移装置来监视和保护.轴向位移监测是汽
机最重要的保护系统之一,机械故障可带
来灾难性后果,推力轴承故障和性能的变
坏只有很少的征兆,并能在很短的时间内
毁坏整个机器.所幸的是轴向位移保护系
统所需的测量技术非常简单,可是如果安
装不正确,整个监测系统将失去作用.
1冷活动区和热活动区
推力轴承间隙中推力盘在通常情况下
可以移动的范围叫做冷活动区.测量"冷"
活动区时（见图1）要在冷态（外界温度）和停
机的情况下进行.在满负荷和工作转速的
情况下,冷活动区是要增大的.这个变化是
由于高负荷（工作负荷）作用在推力轴承上
产生的.影响活动区的其他因素还有热膨
胀,推力轴承组件的弹性形变,推力盘形变
和油膜压缩.因此,当机械在满负荷情况下
运行时就会产生一个"热"活动区,通常热
活动区要比冷活动区要大许多.在图l所示
的例子中,冷活动区是16mils（O.4ram）,探头
间隙为42到58mils,其相应的前置器输出
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是一8.4到一U.6Vdc.而热活动区是24mils
（0.6ram）,探头间隙是38到62mils,前置器相
应的输出电压是一7.6~lJ-l2.4Vdc.这表明
活动区的范围增加了50%,当然,情况并非
总是这样.
常见的情况是,没有经验的用户在使
用轴向位移监测系统时不考虑冷活动区和
热活动区的变化.而是根据机械停下来时
测得的冷活动区来设置代表推力盘与推力
轴承接触点的报警值（I值）.因此当活动区
增大时,用这种方法设置的报警点表示的
是推力盘在推力轴承间隙中的位置,而不
是推力盘与推力轴承接触点的位置.当大
轴发生变化,达到报警值时,就会导致监测
系统产生误报.
防止这种类型的误报有两个方面的工
作要做.第一,要认识到冷活动区和热活动
区的不同.并以此为依据设置报警点.第
二,报警点应表示已有5到l0milS（25到
25Oum）厚的乌金磨损.在此基础上设置的
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图1传感器线性区与转子在推力轴承中相对位置之间的关系圈2传感器线性区与惟力轴承间隙的关系
①作者简介:
王森（1972一）,l993年西藏农牧学院毕业,l993年分配至河北省电力建设第一工程公司参加工作至今,任河北省电力建设
第一工程公司保温公司经理.
科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION9
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皿圆洲
危险报警表示乌金块在报警磨损的基础上
又有l0到2Omils（250um到5O0um）的磨损.即
使考虑到热活动区存在也有发生误报的可
能,这可能是由以下的原因产生的;
（1）设置
的报警点太靠近轴承的表面.
（2）热活动区
的范围不够大.（3）在安装探头时有一些小
的偏差.最后说明一点,准确的监测轴向位
置,不一定能避免轴承的磨损,但能够避免
机械严重的轴向磨损和潜在的损坏.
实际上,从监测的观点上来看,我们希
望推力轴承有一些磨损.如果轴向位移监
测器发出报警,而检查的结果却没有发现
推力轴承损坏,那么运行人员就会丧失对
监测系统的信任.在设计机械时,大多数机
械的推力轴承都被设计成能承受一定的乌
金磨损,并在达到轴向磨损的危险值之前
长期运行,这就是说有理由允许在检测器
发出报警I值之前有一定的乌金磨损.确定
特定机械的冷活动区和热括动区时,应向
生产厂家咨询,并结合实际运行经验改进
轴向位移测量.
2传感器的测量范围和轴位移的范围
对于任何机械来说,所要求的轴向位
移测量范围都应包括大轴在推力轴承中正
反两个方向上所允许变化的最大范围.轴
向位移的范围不仅仅包括推力轴承的间隙
（冷活动区和热活动区）,还应包括乌金在两
个方向上（工作面和非工作面）允许的磨损
在内.在图1所示的机械中,推力轴承的间
隙（热活动区）是24mils（O.6mm）,在达到危险
点之前,在推力轴承的两侧还允许有17mils
（0.4mm）的乌金磨损量.因此,"转子的活动
范围"（转子所有允许活动范围的总和）是
58mils（1.4mm）.在图1中所标出的传感器的
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线性范围大于转子可移动的范围.安装所
有的轴向位移检测系统时,都要求传感器
的线性范围大于转子允许移动的范围.实
际上,传感器的测量范围超出转子可移动
范围越多,越容易将系统安装好.
如果传感器的线性范围仅仅和上面提
到的总的转子可移动范围一样大,那么安
装探头时尽管可以在探头与轴之间找到合
适的间隙,但很困难.例如,如果传感器的
线性范围是60mils（1.5ram）,那么就有必要
调整探头,使传感器的线性范围中心与转
子的冷活动区中心重合.在本例中,探头间
隙应尽可能调到58mils（1.4mm）,即间隙电
压为一11.8Vdc.这时推力盘就顶住了推力
轴承的工作面.
从另一种情况来看,如果传感器的线
性范围是80mils（2mm）,那么,初始探头间隙
就不需要严格定在58mils,当推力盘顶住工
作面时,探头间隙调整在48~1]68mils（1.2到
1.7mm）范围之内,系统即可正常工作.以
上解释了推力轴承间隙和冷话动区,热活
动区的概念,并说明了前置传感器线性区
与推力轴承间隙之间关系的重要性.以下
将讨论探头安装,监测器校验所涉及到的
问题.文章给出了两种仪表设置方法,一个
将仪表的零点设置在活动区中央,另一个
是将仪表的零点设置在推力轴承的工作
面.设置报警点时要考虑到为机械提供合
适的保护,保证监测系统的完整性和使运
行人员建立起对监测器信心,以下据此给
出了设置报警点的建议.
在本文的上半部分建立了传感器线性
区与推力轴承活动区之间的关系.在本文
的下半部分还要用到图l所示的情况.图l
所示,传感器的线性区是80mils（2mm）,最小
非工作而囟工
反正
图3仪表零点处于活动区中央
92科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION
作血
工业技术
间隙是lOmils（0.25mm）,最大间隙是90mils
（2.25mm）.与此相对应最小的间隙电压
是一2.OVdc,最大的间隙电压是一l8Vdc.探
头线性区中心的间隙是50mils（1.25mm）,其
间隙电压是一10.OVdc.
在理想情况下,传感器线性区的中心
应与转子活动区（冷活动区或热活动区,两
者的中心相同）一致.但是把转子准确地放
在活动区中心,并将其保持在中心位置上
是非常困难的.简单的方法是把转子（推力
盘）推向一推力轴承的一侧（一般为工作
面）,这时再安装探头,使其有正确的间隙
和电压值.
注:
将转子顶住轴承面（尽可能地靠
近）,在正常运行工况下,这个轴承面要作
用在轴承上.做这项工作时,千斤顶是非常
有用的.
根据图2所示的例子,如图冷活动区是
16mils（O.4mm）,当推力盘被推到推力轴承
的一侧时,那么转子距间隙中心就是8mils
（0.2ram）.其间隙电压与中心点的间隙电压
就相差1.6Vdc.这就是说推力盘顶住轴承
的工作面时（在此例中为远离探头）,其探头
间隙大约是58mils（1.45mm）,相应的间隙电
压是一11.6Vdc.
3转子轴向位移和仪表读数
探头间隙和推力轴承中推力盘的位置
之间的关系确定好之后,系统中第三个变
量,即仪表读数就应确定.在控制室即不能
看到转子的实际位置,也不能直接看到探
间隙电压值.运行人员与测量系统的
交往只有仪表的读数,因此有必要在仪表
上建立推力盘位置与探头间隙电压之间的
正确关系.大多数厂家的推力位置监测仪
表在正常运行工况下都显示轴向位置（位
移）,本特利的推力位置监测仪表也是这样
做的,但是,与大多数仪表一样,运行人员
也可通过仪表前面板上的开关来读出探头
的间隙电压值.在设置监测仪表系统的过
程中有一个重要的步骤是不能省略的,这
就是校验.正确的校验才能保证当间隙电
压发生变化时,轴向位移监铡系统产生的
读数变化能正确地反应转子轴向位移的真
实变化.
在将轴向位移传感器安装在被监测的
机械上之前,要进行传感器的校验.校验传
感器时要用一个千分尺（其靶盘应与大轴
是同一种材料）,校验时所测得的传感器输
出的电压变化值正确反应轴向的位移量.
进行这项工作是为了检查传感器的灵敏
度.标准的灵敏度是200mV/mils（8V/mm）,
有些系统所使用的传感器的灵敏度是
100mV/mils（4V/mm）.
在探头安装之前进行监测器校验,校
验时要使用准备安装在机械上的探头.如
果探头已安装在机器上了,应用一相同类
型的探头（接头,线圈直径和电缆长度相同
的传感器y来代替已安装在机器上的探头
进行校验.设置轴向位移监测仪表（仪表零
点）一般有两种方法,这两种方法都是可使
用的.其不同在于当转子在正常工作状态
工业技术
!
QQ:
$CIENCE&TECHNOLO0YfNFOIRMATION
时,仪表的读数不同.
方法l:
活动区的中心为仪表的零点.
用这种方法设置的仪表,仪表指示零（中间）
时,表示转子位于推力轴承间隙的中间位
置.见图3.因为转子很少在运行时处于推
力轴承间隙的中间位置,仪表的读数（机械
在正常运行情况下）一般不为零.读数距零
点有一定的偏移（通常是向工作面方向偏
移）,偏移量是热活动区的一半.
在上面的例子中,用这种方法设置仪
表后,仪表的读数一般在工作面方向l2mils
（0.3mm,也可能稍微小一点,这取决于推力
盘与轴承面之间的油膜厚度）处.与l2mils
读数相对应的探头间隙电压是一l2Vdc.仪
表读数在非工作面方向l2mils（O.3mm）处时
表示转子顶住了推力轴承的非工
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