汽轮机特殊测量.docx

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汽轮机特殊测量

汽轮机特殊测量

（位移、转速、振动）如何校验？

效验用仪器

a.本特利公司的TK3-2E效验仪；

b.4位半数字万用表；

c.24V直流稳压电源；

d.函数发生器。

将探头组成电缆与延伸电缆连接；延伸电缆另一端接到前置器上；前置器电源端（-24VDC）、公共端（COMMON）接入-24VDC电源；公共端输出端（OUTPUT）接入数字万用表。

用合适的探头夹把探头固定在探头座上，使探头顶部接触到效验靶片。

接通-24VDC电源,调节TK3-2E效验仪上的螺旋千分尺，使示值对准0mm处，然后将千分尺的示值增加到0.25mm,记录数字万用表的电压值（此值为前置器的输出电压）。

以每次0.25mm的数值增加间隙，直到示值为2.5mm为止，并记录每次的输出电压值（效验点不少于10点）。

以所记录的数据，绘制出被测探头传感器系统的间隙-电压曲线，它反映了传感器的特性。

根据所绘制的间隙-电压曲线，确定出传感器系统的线性范围，应不小于2mm。

计算出传感器系统的灵敏度应为7.874V/mm，在线性范围内的非线性偏差不大于20µm。

电压增量除以间隙增量为灵敏度。

传感器线性范围的中心为轴位移传感器的静态设定点。

轴振动传感器的效验方法与数据记录同轴位移传感器一样，同时也要绘制出传感器系统间隙-电压曲线，并计算出灵敏度，在2mm的线性范围内传感器系统的误差不大于±5%。

传感器线性范围的中心为振动传感器安装的参考点。

轴振动检测器效验（适用于）

a.打开前面板，将A通道调整开关（AA）置于左边，左侧液晶柱显示的A通道振动信号将开始闪亮，按下并按住前面板上的GAP键。

b.当间隙键（GAP）被按下时，短接两个自检针头（ST），此时的间隙电压值，则作为新的零位存储下来。

c.重新将AA置于右边（OFF），关上前面板。

d.重复以上内容，AB代替AA,完成对B通道的效验。

接通电源，检查电源单元及试验和复位功能应正常。

振动监测器通道效验

a.用函数发生器，从监测器A通道输入端COM和IN加入一个具有-7VDC偏置电压100Hz的正弦波形的效验信号，信号幅值用4位半万用表测量。

例：

探头的灵敏度为7。

874V/mm,表头满量程为0.125mm

则满量程电压=7.874×0.125=0.984V

调整函数发生器幅值等于满量程电压。

用万用表在A通道试验点（TA）上，测量电压是否满足+5VDC。

若电压值不符，调整增益电位计（TA）,使达到+5VDC。

b.重复以上内容，用TB代替TA，GB代替GA，完成对B通道的效验。

c.3300系列的允许误差为满量程的±0.33%，最大允许误差为±1%。

d.对每台监测器通道逐一进行效验，并做好原始效验记录，保存效验数据。

轴位移监测器效验（适用于）

a.从信号输入模块上，拆下A通道的公共端（COM）及信号输入端（IN）的信号线。

b.把监视器前面板拉出，在通道A上的试验点（BPPLA）处，通过调整通道A零电位开关（ZA）把电源电压调到+2.5VDC。

测量并记录该电源电压，用作零点电压。

3300的5mm和8mm系列传感器的零点电压为-10±0.2VDC,并确认监视器指示为0µm（0mm）。

检查并校准监测器量程

改变电源电压使其达到满度值（FULLVALUE）。

对于正方向，在通道A试验点上，调整电位开关（GA）使其为+5VDC；对于反方向，调整电位开关（GA）使其为0VDC。

例如：

探头的灵敏的为7.874V/mm，表头满量程为1-0-1mm,

则电压变化应为7.874×1=7.874VDC

正方向靠近探头，则满值电压为零点电压减去满量程电压。

满值输入为-10-（-7.874）=-2.126VDC

反方向为远离探头，则满值为零点电压加上满量程电压。

满值输入为-10+（7.874）=-17.874VDC

重复以上内容，用B通道代替A通道，完成对B通道的效验。

通过调整表体内零位、量程、报警和危险报警调整钮，使位移监测器满足精度要求。

3300系列允许误差为满量程的±0.33%，最大允许误差为±1%。

对每台监测器通道逐一进行效验，并做好原始效验记录，保存效验数据。

邹县发电厂1000MW汽轮机监测仪表的安装调试

发表时间:

2007-10-31

xx年，xx

摘要：

本章介绍了邹县发电厂2×l000MW机组汽轮机监测仪表（TSI）系统的安装调试过程。

重点分析了调试中出现的问题，如:

轴向位移正方向的确定、交叉电压的设置、低差探头的安装定位、轴向位移、超速保护软件的组态、轴振卡件的组态、探头及引线的固定，并指出了TSI系统中设备存在的安

xx发电厂

7、8号汽轮机的容量为1000MW，监测仪表（TSI）采用本特利3500系统。

系统设计采用模块化设计，包括:

仪表框架、电源模块、框架接口模块、键相器模块、监测器模块、继电器模块、通讯网关模块、组态软件模块共8部分。

该系统监测功能全面，采用冗余设计，可靠性高;所有卡件均可带电插拔;可通过微机对卡件进行组态修改及在线监视，可以方便的检修及维护。

3500系统监测项目包括转速、轴向位移、偏心、鉴相、轴振、盖振、胀差以及绝对膨胀等。

监测项目相关参数见表1。

其中:

轴振、偏心、鉴相、转速测量使用8mm涡流传感器;轴向位移测量用llmm涡流传感器;高、中差测量采用25mm涡流传感器;低差测量用50mm涡流传感器;轴承盖振动用9200速度传感器;高、中压缸热膨胀监测使用国产设备，显示表为DF9032，探头为TD-2型。

涡流式探头主要技术数据详见表2。

一、安装调试过程

1.1调试前的准备工作

（1）机务的轴系相关工作己完成，在调试过程中在主轴上不应有其他工作，以免影响调试数据的准确性。

转子己推至零位，靠近工作面并临时固定，若末推至工作面，机务须提供主推力盘至工作面的间隙值，以便探头定位时依据此间隙值对零点进行修正。

（2）差胀、轴向位移探头的安装调试应在机组冷态条件下进行，其他探头可在大流量冲洗完成后进行安装定位。

（3）TSI机柜上电正常，测量前置器电压-24V/DC正常;探头齐全、校验合格;支架齐全，并检查动作灵活，无卡涩、跳动现象;螺丝、止退片、垫圈等零部件齐全。

（4）组态工具准备齐全;安装、调整工具准备齐全，且均校验合格;通讯工具齐全;数据记录表格准备齐全;现场照明良好。

（5）安装前，相关工作人员应熟知各工序的关键点及危险点。

1.2转速探头安装定位

（1）转速探头测量盘在汽轮机前箱内，主油泵后，为120齿的齿轮盘。

关键点为从软件组态中将齿数设为120齿。

（2）超速

1、2、3号及汽轮机转速、零转速探头采用8mm涡流传感器，大小为Ml0mm×l.0mm，有8m延伸电缆。

安装时将定位探头与齿轮间隙在0.8~1.2mm即可。

关键点为:

间隙值测量，塞尺松紧适中;探头安装时先不要将延伸电缆与探头引线连接，防止探头旋转带动延伸电缆受力。

（3）DEH转速共3个探头，型号为MP-988，大小为M19mm×l.25mm，无中间接头。

该探头2个对称面上各有1个倒三角形的标记，探头定位时一定要将这个三角号正对齿轮中心线，与齿轮的齿平行，2个面无先后顺序;DEH转速探头安装间隙应在0.8~1.0mm。

关键点为当间隙与方向不能兼顾时，应首先确保其方向性，间隙可适当减小。

（4）机头转速表探头为DF6201磁阻式转速传感器，直径18mm，无中间接头，安装时将定位探头与齿轮间隙在0.8~1.2mm即可。

1.3差胀探头安装调试

汽轮机差胀包括有高差、中差、低差（2个低压缸仅设计1只探头，安装在低压二缸尾部），其中高差、中差使用2个25mm差胀传感器，低差使用2个5Omm差胀传感器，采用补偿式测量原理。

1.3.1补偿式测量原理

补偿式测量使用2个探头结合起来测量，使测量范围增加为单探头测量的两倍。

一般探头安装于测量盘两侧。

当测量时，测量盘首先位于1个探头的线性区内，随着测量盘移动，在达到交叉点电压后，另一个探头测量起作用，2个探头输出信号经前置器在卡件合成为差胀信号。

1.3.2探头安装

首先，根据测量范围算出探头之间的距离:

D=量程+被测面厚度+2×零点对应间隙。

实际安装时该距离可以略大，但不能小于该数值。

其次，按照计算数据安装探头，先将探头支架安装完成，移动托盘活动灵活，探头支架固定到合适位置。

再将探头装在支架上，靠近被测面，确认探头与被测面平行，且两探头之间距离符合要求，试拉托盘探头与被测面平行，且两探头之间距离符合要求，试拉托盘探头输出基本合乎要求后固定支架。

最后在每个支架与底座之间打入2个销子，以固定支架、防止支架与底座之间打入2个销子，以固定支架、防止支架活动。

1.3.3差胀探头调试

差胀探头安装调试的关键是交叉点电压的确定，如果交叉点电压未定准的话，差胀显示线性不好或显示数据误差较大。

交叉点电压的确定方法如下:

（1）根据探头出厂或测试报告提供的灵敏度，或现场移动托盘，采集探头线性数据，计算出每个探头的灵敏度，设置卡件组态中2个探头灵敏度值。

选择1个和2个探头组态默认的COV都比较接近的中间电压值，写入组态中，上传修改后的组态至卡件。

（2）根据选定COV现场定位2个探头的位置。

用万用表测量2个探头的前置器输出电压，当电压接近COV，偏差不大的时候固定好探头，2个探头都固定好以后，调整托盘位置，使2个探头的前置器输出电压尽量一样，记录该电压值为实际的COV值，将卡件组态中2个探头的COV修改为该电压值，上传卡件组态。

（3）移动托盘，检查测量线性，检查线性时看组态中单个探头的DIRECT值和间隙电压值。

（4）设置差胀方向。

高压转子向汽机侧胀为正;中压、低压转子向发电机测胀为正。

高、中、低差分别设置为靠近1号、远离3号、远离5号探头（

1、3、5号探头均位于汽机侧）。

（5）零点确定及托盘固定:

高差量程-9.5~15.5mm;中差量程-11~14mm;低差量程-10~40mm。

因此，对高差:

（15.5-9.5）/2=3mm。

零点定位方法:

①将发电机侧探头以交叉点电压所在位置靠近测量盘3mm;②算出零点对应电压，依据电压定位，电压值=交叉点电压+灵敏度×3（交叉点电压及灵敏度均指发电机侧探头）。

确定零点后，固定托盘。

对中差、低差确定零点方法一样，修正距离:

中差为1.5mm，低差为15mm。

（上述假设机务己推至工作面，如末推至工作面，应再增加机务提供间隙值的修正）。

1.4轴向位移探头调试定位

每台机组共有3个轴向位移探头，实现轴向位移三取二保护逻辑。

轴向位移测量用llmm涡流传感器，安装在现场汽机主推力盘后，探头在被测面东侧，固定在同一个支架上，信号输出到同一块卡件。

轴向位移量程-2~+2mm，报警值-1.08mm、+0.6mm，停机值-1.28mm、+0.8mmn。

调试步骤如下:

（1）设定轴向位移方向。

轴向位移正方向为大轴向机头为正。

探头安装在发电机侧，正常推力方向远离探头为正。

（2）根据间隙电压安装探头。

卡件组态中设定的轴向位移探头安装零点电压为-9.7V，现场轴向位移探头安装在支架上的位置从上到下依次为轴向位移

1、2、3，定位时应先固定好轴向位移3探头，测量前置器电压-9.7V，然后定轴向位2，最后将轴向位移1固定好，3个探头的前置器输出电压都是-9.7V，然后移动托盘，看卡件显示的轴向位移值，检查3个轴向位移显示符合要求。

（3）移动托盘至轴向位移报警和停机值，检查继电器卡件状态正确，报警值、停机值信号正确发出。

（4）定位。

将托盘移动到卡件显示轴向位移值（机务提供间隙值为:

-0.45mm），前置器输出电压-7.9V，将托盘固定好。

1.5轴振、键相探头定位安装

轴振及键相探头现场安装定位时，理论值应按照-9.75V定位。

但考虑安装探头的套管受热膨胀及冷态时顶轴油顶轴、热态时润滑油油膜因素，会使探头与被测面间隙变小，电压降低，因此定位时按工程经验值现场轴振和键相探头按-10.lV定位。

二、存在问题及解决措施

2.1轴向位移正方向的确定

7号机组安装轴向位移正方向以大轴向机头方向移动为正。

8号机组最初安装轴向位移以大轴向发电机移动方向为正。

（1）大轴轴向受力分析。

机组轴系及测点安装如图1所示。

正常稳定运行期间，高压缸迸汽使转子前移，中压缸、低压缸均为中间进汽，可以认为对大轴的轴向作用力为零。

总体看，汽机主轴受到向汽机侧的推力，轴向位移的正方向为问汽机侧。

（2）根据制造厂家提供的保护定值判断:

跳闸值为-1.28mm/+0.8mm。

假设发电机侧为正，安装时工作面定零，则保护定值应为-0.8mm/+1.28mm;安装时非工作面定零，则轴位移保护定值虽为-1.28mm/+0.8mm，但高中低差显示偏差为0.48mm（推力面与支撑面间隙）。

综上所述，8号机组TSI轴向位移调试最初的定位是错误的。

最终将8号轴向位移定位改正为工作面定零、向汽轮机侧为正。

2.2交叉点电压设置问题

7号机TSI调试过程中，发现差胀探头在调试线性过程中总是出现线性不好的现象，特别是双探头互为补偿式的测量方法，在确定交叉点电压时需要反复调整，包括调整量程和探头灵敏度，使测量误差减小到允许范围以内，但这样定位后使探头量程压缩。

在以后检修时，应校验探头线性，得到准确的探头灵敏度值。

原因分析:

①探头安装时，两探头之间距离可能偏大，导致交叉点电压附近存在死区;②常规安装调整方法是建立在理想前提下，一次测量系统的位移-电压特性是线性的，并且其灵敏度完全符合统一指标。

不过，现场实际测出的位移-电压特性与制造厂给定的位移-电压特性有差别，有时差别还比较大。

由于位移-电压特性的不可调整，而且又是非线性误差，所以无法做到全测量范围的误差在允许值内。

解决方法:

通过对双探头差胀测量系统结构、工作原理和调整方法进行深入的分析和研究，提出新的建立在差胀测量工作原理上的调整方法:

（1）现场准确测量差胀涡流传感器测量系统实际位移-电压的数据。

（2）根据差胀测量范围确定差胀涡流传感器测量系统的工作段。

（3）根据工作段内的实测数据应用最小二乘法计算实际传感器的最佳灵敏度。

（4）根据实际传感器的最佳灵敏度和实测数据确定差胀涡流传感器测量系统实际位移-电压特性。

（5）将灵敏度输入组态。

（6）根据差胀涡流传感器测量系统实际位移-电压的特性和测量显示形式确定传感器的安装零点。

（7）传感器安装后进行差胀测量系统的联调校核。

（8）在联调校核上进行最终的系统微调校核，确保系统误差尽可能减少。

2.3低差探头安装定位问题

8号机组因工期原因，探头安装与转子对轮连接交叉进行。

其安装过程如下:

机务连接高中压转子对轮，完成后将转子推至工作面，热工安装轴向位移、高差探头;机务连接中压缸、低压1缸转子对轮，完成后热工按照轴向位移显示值确定中差位置;油冲洗后机务连接低压Ⅰ缸、低压Ⅱ缸转子对轮，热工按轴位移定位低差零点。

在定位低差零点时，发现轴向位移显示-0.l5mm、高差为0.20mm、中差显示0.55mm。

分析该数据，将轴向位移平移至0mm，则高差为0.35mm，中差为0.40mm，即高中压转子分别相对缸体胀出0.35mm和

0.40mm。

经查受油冲洗影响，温度由17℃升至约35℃，导致转子膨胀。

在此情况下单纯按轴位移修正低压缸差胀零点显然不合适。

最终，按轴向位移加转子膨胀估计值进行修正（因转子膨胀只能估计，该数据不能保证测量的准确性，可能存在固有偏差）。

该问题只能等待下次停机完全冷却后复核、调整。

因此，要求位移、差胀安装时应全部在冷态，且最好时间间隔不要过长。

2.4关于轴向位移问题

现3只探头安装在1块卡上，并进行3取2逻辑，不符合风险分散原则，该问题有待增加卡件后分别接入3块不同卡件，确保危险分散。

2.5超速保护软件组态问题

试验时，第1通道超速动作后，第

2、3通道联动。

第1块超速卡件故障或拔下，当2通道超速动作时，3通道不动作;插上第1块超速卡时，

1、3通道均动作。

且超速保护动作后若要复位报警，必须在相应卡件用硬接线短接RESET端子。

检查卡件组态:

①超速卡件卡）组态2号、3号通道组态默认同第1通道，此时

2、3通道组态为灰色无法对其进行改动。

在第1块53卡组态中，选中GROUPACTIVE，使3块53卡组态一致，只要组态第1块卡就可以。

做超速保护3取2逻辑时，在卡件组态中对GROUPOPTIONS下的GROUPVOTING选项进行选择，选择了DEPENDENTVOTING，即在3块卡件中做完3取2逻辑，最终送出1个超速跳机信号，但ETS逻辑要求TSI分别送出3个超速跳机信号进入ETS，在ETS实现3取2超速跳机逻辑，因此应选择INDEPENDENTVOTING。

②在卡件组态中ALARMMODE项OVERSPEED选择LATCHING，即超速报警信号发出后，即使转速降回正常值，超速报警信号也不会消失，必须短接卡件后的硬接线复位报警信号，修改为NONATCHING后超速报警信号即可自动复位。

2.6轴振卡件组态问题

当轴振卡件及回路故障时卡件报警BYPASS，实际组态为卡件报警BYPASS即输出危险状态，若有另外通道再发报警，则会引发跳机。

检查卡件组态，在第1层SLOT14继电器卡件卡）组态中，1~11号通道轴振保护动作组态ANDVOTINGSETUP选项下，选择了NORMAL'AND'，当卡件BYPASS信号发出时认为该通道的危险值信号为1，即该通道轴振跳机信号发出力口有另外通道再发报警，即发停机信号，这样做组态的目的是为了防止保护拒动，但也增加了保护误动的风险，实际组态将参数修改为TRUE'AND'，即当卡件BYPASS信号发出时认为该通道的危险值信号为0，降低了误动风险。

2.7探头及引线固定问题

探头引线和延伸电缆的连接一定要紧固好，现在使用白布带将接头缠好，白布带遇油后收缩，包得更紧，也可以使用耐油热缩管紧固接头。

另外在紧固探头和支架螺丝时，要加止动垫片，轴向位移固定螺丝上有孔，直接用铁丝固定，防止长时间振动螺丝以致松脱。

2.8系统设备方面

（1）卡件散热量较大，卡件温度较高，今后应注意机柜的散热问题。

建议加装风扇，并增加柜内温度报警至DCS。

（2）现场前置器安装对地绝缘问题:

该系统对信号屏蔽要求较高，建议在今后检修时增加绝缘底座，将前置器固定在该底座上，确保系统单点接地。

（3）TSI安装完成后，经过运行检验，3500系统监测数据显示正常，证明安装是成功的，对问题的处理是可行的。

这些为今后的检修、安装均提供了依据和经验。

三、结束语

TSI安装调试的好坏将直接影响到汽轮机组的安全运行，而其调试在整个机组的热控调试过程中所占的比重相对较少，往往得不到调试人员足够的重视，因而给机组的安全运行带来隐患。