汽機(jī)本體震動(dòng)測量信號(hào)異常分析

張東鵬 陳雄雄

摘要：通過對1期兩臺(tái)國產(chǎn)600MW機(jī)組的安裝及投產(chǎn)運(yùn)行以來的跟蹤，來分析汽輪機(jī)振動(dòng)測量方面的各種問題的處理方法及處理過程。

關(guān)鍵詞：BENTLY;汽輪機(jī)振動(dòng);振動(dòng)探頭：問題分析

現(xiàn)如今，我國已經(jīng)投產(chǎn)和正在基建的600MW汽輪發(fā)電機(jī)組已經(jīng)完全國產(chǎn)化。國內(nèi)的幾家大型汽輪機(jī)廠是600MW機(jī)組國產(chǎn)化普及的領(lǐng)頭羊。國產(chǎn)汽輪機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)的日益成熟，性能的不斷提高為我國的經(jīng)濟(jì)騰飛做出了重要的貢獻(xiàn)。

1 機(jī)組簡介

一期兩臺(tái)汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)有限公司引進(jìn)美國西屋公司技術(shù)制造的亞臨界、一次中間再熱、四缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)是N600.16.7/537/537。發(fā)電機(jī)是由上海電機(jī)廠引進(jìn)美國西屋公司制造的，型號(hào)為QFSN.600.2型，冷卻方式水.氫.氫。汽輪發(fā)電機(jī)軸系由高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓一號(hào)轉(zhuǎn)子、低壓二號(hào)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及集電環(huán)轉(zhuǎn)子組成，各轉(zhuǎn)子之間為剛性靠背輪連接，共有11個(gè)支撐軸承和一個(gè)推力軸承，其中l(wèi)～4號(hào)軸承為四瓦塊可傾瓦型徑向軸承，5號(hào)軸承上半為圓柱形，下半為兩瓦塊可傾瓦，6～8號(hào)軸承為徑向圓筒型軸承，9-10與5號(hào)軸承結(jié)構(gòu)一樣，11號(hào)軸承為四瓦塊可傾瓦。

2 TDl系統(tǒng)簡介

我廠的3500瞬態(tài)數(shù)據(jù)接口（TDI）是3500監(jiān)測系統(tǒng)和本特利內(nèi)華達(dá)System 1TM機(jī)械管理軟件之間的接口。TDI結(jié)合了3500/20框架接口模塊（RIM）和通訊處理器，如TDXnet的功能。該通訊處理器具有與TDXnetTM相同的功能，但是專門用于連接3500機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)。它采用特殊的框架接口模塊（3500/22M）代替標(biāo)準(zhǔn)版本（3500/20），在3500框架中不要求額外的框架空間。它從3500框架中的所有通道采集數(shù)據(jù)，可以針對每一個(gè)通道組態(tài)，根據(jù)每個(gè)通道的要求提供瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集、穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)采集或靜態(tài)數(shù)據(jù)采集。該模塊通過以太網(wǎng)與本特利內(nèi)華達(dá)的Systeml聊軟件通訊。

3 振動(dòng)監(jiān)測信號(hào)的采集及處理過程

我廠的汽輪機(jī)振動(dòng)監(jiān)測分為兩部分：一是軸振動(dòng)監(jiān)測信號(hào)，這是目前大型發(fā)電機(jī)組主要監(jiān)測信號(hào)，也是大型機(jī)組振動(dòng)主要的評判標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。二是軸承座（瓦振）振動(dòng)監(jiān)測信號(hào)。本機(jī)組主要以軸振動(dòng)監(jiān)測信號(hào)為監(jiān)測及保護(hù)跳機(jī)的重點(diǎn)，軸承座振動(dòng)只是在軸振動(dòng)出現(xiàn)振動(dòng)故障時(shí)，作參考分析數(shù)據(jù)。在機(jī)組啟動(dòng)、升速、定速、超速、并網(wǎng)帶負(fù)荷及變負(fù)荷等各種工況下，對振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和記錄分析。對重要的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，預(yù)防振動(dòng)事故。通過升降速曲線實(shí)測軸系臨界轉(zhuǎn)速。軸振動(dòng)監(jiān)測信號(hào)從現(xiàn)場通過電渦流傳感器探頭送到前置器，信號(hào)由前置器轉(zhuǎn)換后送到3500監(jiān)測器的3500/42M振動(dòng)監(jiān)測模塊處理，處理后的信號(hào)分別送到以下幾個(gè)地方：監(jiān)測模件的模擬量擴(kuò)展輸出信號(hào)送到西屋公司的DEH系統(tǒng)顯示;監(jiān)測模件的數(shù)字信號(hào)由TDI接口模件3500/22M通過TCP/IP協(xié)議通訊到System IrU計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析;監(jiān)測模件的數(shù)字信號(hào)由3500/92通訊網(wǎng)關(guān)模塊通過MODULBUS協(xié)議通訊到西門子公司的DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行畫面顯示;監(jiān)測模件將振動(dòng)信號(hào)采集分析后，送到3500/32繼電器模件進(jìn)行定值比較，輸出報(bào)警及跳機(jī)開關(guān)量信號(hào)送到汽機(jī)ETS保護(hù)系統(tǒng)，用于遮斷汽輪機(jī)。振動(dòng)測點(diǎn)布置如下：機(jī)組l～ll號(hào)軸承裝有一個(gè)x向渦流軸振探頭和一個(gè)Y向復(fù)合探頭（包括一個(gè)電渦流軸振探頭和一個(gè)速度瓦振探頭），2個(gè)探頭在其軸承的測量平面內(nèi)的安裝角度相互垂直并與軸承上半瓦的垂直中心線兩側(cè)各成45。傾斜角。其中復(fù)合探頭定義為Y方向，可測量軸絕對振動(dòng);同時(shí)X向?yàn)槊鎸C(jī)頭的左手側(cè)布置，Y向?yàn)槊鎸C(jī)頭的右手側(cè)布置。

4 問題分析

4.1 振動(dòng)渦流探頭的安裝方法

現(xiàn)場軸振探頭信號(hào)監(jiān)測器的型號(hào)為3300 XL 8 mm電渦流傳感器系統(tǒng)，BENTLY監(jiān)測系統(tǒng)對于油膜軸承機(jī)器非接觸式振動(dòng)和位移測量，3300 XL 8mm電渦流傳感器系統(tǒng)的線性度為7.87V/mm （200mV/mil）。探頭安裝的推薦的間隙設(shè)定值為1.27ram（50mils），線性范圍從距被測靶面約0.25mm （10mils）處開始，從0.25至2.3mm（10至90mils）。最小靶面尺寸：直徑15.2mm（0.6inch）平面靶面）推薦最小軸直徑：76.2mm（3.0inch）通過以上標(biāo)準(zhǔn)可以計(jì)算出探頭安裝的信號(hào)電壓為：1.27mmX（.7.87V/mm）=.9.995VDC有效電壓范圍為.1.968—.18.101vDC。在軸振電渦流探頭的安裝過程中，我們用萬用表測量探頭的信號(hào)電壓，同時(shí)來調(diào)整探頭的固定螺母，使萬用表的顯示電壓為10VDC。

4.2 X向探頭與Y向探頭支架安裝不垂直問題

在#l機(jī)的探頭安裝過程中，在安裝4Y軸振動(dòng)電渦流探頭時(shí)發(fā)現(xiàn)將探頭調(diào)整到.10.0VDC非常困難，探頭在由一11VDC變到.10VDC時(shí)探頭鎖緊螺母很緊。由于怕探頭損壞，將探頭旋出檢查，發(fā)現(xiàn)探頭的邊緣有磨損嚴(yán)重的痕跡。因此判斷探頭的安裝支架有可能焊接偏了。于是聯(lián)系汽機(jī)專業(yè)將軸承蓋打開檢查。4Y探頭的支架焊接偏離了垂直大軸的方向，同時(shí)和4X探頭支架也不垂直，和正常安裝位置有接近10。銳角的偏移量。造成了探頭在安裝中端面與大軸地切面有一個(gè)銳角，因?yàn)樘筋^與大軸切面的正常距離為1.27mm左右，探頭傾斜安裝勢必造成安裝電壓偏高。發(fā)現(xiàn)這個(gè)廠家設(shè)備組裝問題后，我們?nèi)鏅z查了其他瓦的軸承蓋探頭支架，看是否有相同問題存在。檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其他瓦的x向探頭支架和Y向探頭支架也不是完全垂直。我們對偏移角度大的7瓦、8瓦的支架進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。其他瓦的支架偏移角度很小，由于大軸的直徑很大，最小的11瓦軸徑也有220mm。因此，其它瓦的支架偏移對測量影響不大，不進(jìn)行處理。

結(jié)束語：

通過對振動(dòng)設(shè)備及邏輯的各項(xiàng)改造，從根本上解決了振動(dòng)信號(hào)的測量不準(zhǔn)及異常擺動(dòng)等現(xiàn)象，TSI3500系統(tǒng)通過對振動(dòng)數(shù)據(jù)的正確采集及處理，將數(shù)字信號(hào)送到SYSTEM l軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析，為運(yùn)行及檢修提供了正確的分析數(shù)據(jù)及各種振動(dòng)圖譜。

參考文獻(xiàn)

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[2]鄭杰峰， 朱孔臣， 張正軍，等. 振動(dòng)信號(hào)分析技術(shù)在汽輪機(jī)故障診斷中的應(yīng)用[J]. 設(shè)備管理與維修， 2020（15）：4.