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如何选择传感器?一文带你看懂

iline  发表于 2022/2/15 10:09:18      674 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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如何选择传感器?一文带你看懂


选择传感器实际上是选择怎样的测量方法,即测量轴振,还是测量轴承座振动。


01 轴振和轴承座振动的比较


轴振的灵敏度是指轴振与轴承座振动大小的相对比例关系。它取决于:①转子与轴承座的质量比和轴承座的支承方式;②故障源,即故障在转子上,还是在轴承座上。

轻型转子(即转子/轴承座质量比小的转子)对轴振较为灵敏;重型转子轴承座振动的灵敏度相对较高。落地式轴承由于直接固定在基础上,刚度大,轴承座振动不灵敏;排汽缸轴承和端盖轴承振动的灵敏度相对较高。

汽轮发电机组的轴系中,高压转子、中压转子、励磁机转子可以视作轻型转子,它们的支持轴承一般采用落地式轴承,因此轴振灵敏而座振不灵敏;低压转子和发电机转子可以视作重型转子,低压转子的轴承一般坐落在排汽缸上,发电机的轴承一般坐落在端盖上,这两类转子的座振相对较为灵敏。

如果故障在转子上,则轴振反应较为灵敏;如果故障在静止部件(轴承座、缸体、管道、基础等)上,则座振反应较为灵敏。汽轮发电机组的振动故障多数发生在转子上,诸如不平衡、热弯曲、不对中、动静摩擦等,所以振动在转子上的反应比较灵敏。也有一些故障发生在轴承座上,例如由基础松动或膨胀不畅引起的刚度较低、轴承箱的共振等,这时轴承座将出现较大的振动,而转子振动的变化往往并不明显。

一般情况下,轴的相对振动是轴承座振动的2~6倍,但有些老式机组,轴承座是一个庞大的铸件,轴振与座振之比可以达到十几倍甚至几十倍。

一般来说,轴振比座振的灵敏度高,有利于发现振动异常的一些早期征兆。从轴振信号中还可以得到转子晃度、轴心位置等有价值的信息,这是测轴振的优势所在。

尽管如此,轴振并不能代替座振的测量。原因如下:

(1)静止部件的振动会引起结构的疲劳损坏。单纯测量轴振并不足以反映出这些部件的状况。

(2)从故障诊断的角度,轴振对于转子上的故障(不平衡、热弯曲、不对中、动静摩擦等)比较灵敏,对由静止部件(轴承座、缸体)的共振或刚度的降低而引起的故障并不灵敏。这类故障往往表现为轴承座出现较大的振动。

(3)轴振信号抗干扰能力差,易受机械和电磁的因素影响出现虚假的轴振信号。轴振的大小受测点的径向和轴向位置影响较大,如果测点靠近转子的振型节点,也容易使轴振不灵敏。另外轴振测量系统费用高、安装和维护的工作量大。

(4)速度传感器测量的是转子传递给轴承座的能量,它不如直接测量轴的振动灵敏,但是在多数情况下,也能够提供足够的转子振动的信息。而且如果振动故障出现在静止部件(轴承座、缸体)上,只有测量座振才能判断。速度传感器价格低、安装维修方便、信号可靠、抗干扰能力强,这些优点是涡流传感器不具备的。

(5)轴承座振动比较直观,稍有经验的人用手触摸就能够估计它的大小。电力部门长期以来是用座振评价机组振动的,这方面积累的经验也比较多;而且轴承座振动的标准也比较统一,便于执行。

(6)复合式传感器虽说测量的是轴振(相对振动)与座振的合成,但从故障诊断的角度,这种测量方法不一定优越。因为判断不同的故障,有时需要测量轴的相对振动,有时需要测量轴承座振动。

近年来轴振的测量得到推广,但并不能代替座振的测量。因此,在处理现场振动问题时,即便机组配备的是轴振测量系统,为了保证诊断的可靠性,仍需对座振进行测量。


02 振动测量装置的配备


振动测量系统有两种不同的类型,一种是用于机组长期振动监测的永久系统(在线监测),另一种是临时布置在机组上的系统(离线监测)。这两种系统传感器在配备时可以参考以下原则:

(1)在线监测

大型机组宜同时配备轴振和座振的测量系统。中小型机组只需配备座振的测量系统。

对于轴振测点,一般来说在每个轴承安装一个测点就可以了,最好安装在垂直方向或机组左侧(面对转动方向看)的45°方向。

目前国内机组轴振测点的安装存在着不规范的现象。例如,许多200MW机组只在每根转子的一个轴承安装测点,一些300MW机组的测点有的安装在机组左侧、有的安装在右侧。

在诊断故障时需要分析转子两端轴承的振动,如果只装一个测点,将给振动的诊断带来不便;动平衡时需要比较转子两端轴承的振动相位,如果测点不在一个方向,相位就不具备可比性。

轴承座振动的考核需要测量垂直、水平和轴向共三个方向的振动。在线监测中可以只在垂直方向安装速度传感器,其他两个方向的振动可以由运行人员定期测量。积累一定数据后,由垂直振动也可以大体估计出其他两个方向的振动。

(2)离线监测

在线监测装置一般只能指示振幅的大小,不具备分析功能。当机组出现振动问题时,为查明故障原因,需要临时安装一套具有分析功能的装置。这种监测方式称为离线监测。

离线监测一般只布置座振测点,不专门安装测量轴振的涡流传感器。大型机组基本配备有轴振测点,需要时可以从这些测点引出信号,方法有两种:

(a)大多数在线监测装置(TSI)有输出端子,可以由此引出轴振信号。这样做安全可靠,不会对原始信号有任何影响。

(b)可以从前置器的输出端引出轴振信号,这样做也是可行的。缺点是接线或操作的不慎可能对原始信号有影响(多数表现为偶然出现脉冲式跳动)。为了防止由此引起的跳机,测量之前应通知电厂运行人员,在测量期间解除轴振保护。

对于没有配备轴振测点的机组,如果单纯测量座振难以判断故障原因时,必要时可以考虑安装临时性的轴振测点。


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