試論汽輪機監控儀表的安裝與調試

【摘要】本文簡單的探討常用的渦流位移傳感器的特性，正確的安裝方法及調試過程，特別是調零及屏蔽方式，以使汽輪機監控儀表能正常使用。

【關鍵詞】汽輪機 安裝 調試 監控儀表

隨著科學技術的不斷發展，電能需求的日益增加，單機容量的不斷擴大，大型發電機組要求有更高的可靠性和自動化水平。因此，在大型機組中，汽輪機監測系統(TSI)的重要性日益凸顯，尤其是在大型機組中，它能連續地監測汽輪機的各種重要參數，幫助運行人員判明機器故障，在非正常工作引起嚴重損壞前遮斷汽輪發電機組，保護機組安全。TSI系統安裝調試的好壞將直接影響汽輪機組的安全運行，而其調試在整個機組的熱控調試過程中所占的比重相對較少，更顯得它尤為重要。

1 傳感器的校驗及安裝注意事項

1.1 傳感器的選型。渦流傳感器是通過電磁感應的原理來進行測量的，所以在考慮傳感器選型及安裝時應重點考慮電磁場的影響范圍及被測表面的尺寸大小，應確保D>3d。如果不能滿足上述條件，將直接影響到傳感器輸出的線性范圍。但由于D是機組結構決定的，所以一般情況下，D尺寸是確定的，在這種情況下，應盡量選用小探頭，以確保測量精度。

1.2 軸位移傳感器的安裝。軸向位移測量的是推力軸承相對汽缸的軸向位置改變，在機組運行過程中，使動靜部件之間保持一定的軸向間隙，避免汽輪機內部轉動部件和靜止部件之間發生摩擦和碰撞。在安裝軸向位移傳感器前，首先要把大軸推到零位，然后按要求安裝，在安裝探頭的過程中嚴禁移動大軸。由于監測器可能把傳感器的失效看成是軸向位移，以致錯誤的軸向報警。用兩個探頭同時探測一個對象，以免發生誤報警。兩個渦流探頭測量轉子的軸向變化，輸出探頭與被測法蘭的間隙成正比的直流電壓值，板件接受此電壓值后，經過計算處理，顯示出位移值，安裝的間隙電壓一般-12VDC。

1.3 軸振傳感器的安裝。根據振動學原理，由X、Y方向振動合成可得到軸心軌跡。在測量軸振時，常常把渦流探頭裝在軸承殼上，探頭與軸承殼變為一體，因此所測結果是軸相對于軸承殼的振動。由于軸在垂直方向與水平方向并沒有必然的內在聯系，因此，在垂直與水平方向各裝一個探頭，兩個探頭安裝保證相互垂直。安裝的間隙電壓一般-12VDC。

1.4 傳感器的校驗。傳感器的生產廠家雖然有出廠校驗報告，但用戶應該重新校驗一次。用戶應根據自己的校驗數據來選擇測量位置，這是因為被測量面材料直接影響傳感器的輸出線性范圍。雖然不同材質所做的校驗報告數據相差不是很大，但畢竟是有影響的，所以用戶在安裝前必須用被測面相同的材料(如被測量主機的大軸材料等)加工一個校驗靶塊來進行數據標定，并以此數據作為調試的依據。

2 軸向位移、脹差的安裝和調試

2.1 安裝間隙的確定。軸向位移和脹差安裝間隙的確定相當重要，要在掌握基本原理的基礎上來確定此間隙就會變得相當容易，并方便地安裝。以往許多老電廠的技術人員受“山”字型傳感器的框框影響，把此項工作看得比較機械，往往還用塞規去測量間隙，我們認為沒有這個必要，而且沒有利用渦流傳感器具有線性好，范圍大的優點。下面以軸向位移為例來說明如何確定安裝間隙及安裝方式。假定我們選用日本新川公司的VK-452A傳感器，此傳感器探頭有效直徑為8mm，螺紋尺寸為M14×1.5，線性范圍為4.5mm，傳感器的輸入輸出特性曲線，電壓輸出-2V——-20VDC為線性輸出的范圍，所對應的間隙為0.5mm——5.0mm，靈敏度為4V/mm(這是常規數據，針對某一特定傳感器應以用戶自己標定的數據為準)，即d1=0.5mm，對應輸出電壓為：-2VDC；d2=5.0mm，對應電壓輸出為-20VDC。如果軸向位移表的量程范圍為：-2mm——+2mm，即范圍為4mm，此時安裝間隙為d0=2.75±0.25mm，即d2=2.5mm，d3=3.0mm，只要將傳感器安裝在此范圍之內即可。此時傳感器電壓輸出對應于-10VDC——-12VDC。由于傳感器的間隙與電壓輸出是一一對應的關系，所以在傳感器安裝時，沒有必要用塞規去測量間隙，只要用電壓表測量輸出電壓即可，這樣可減少現場工作強度。又如果假定軸向位移表的量程為-1mm——+2mm，即范圍為3mm，此時安裝的間隙為d0 = 2. 25±0.75mm，即d2=1.5mm，d3=3mm，此時傳感器的電壓輸出對應與-6VDC——-12VDC，我們只要測量輸出電壓，使其在上述范圍之內，即可固定支架，使其定位。對于其他的量程范圍，或脹差均可用此方式來確定。

2.2 零位確定。在安裝固定傳感器時，用戶不必關心監視儀表的指示值，在傳感器固定完畢后，利用監視儀表的“零遷”功能將監視儀表指示“遷零”即可。如果軸系不在零位，如果機務工程師經測量，目前大軸在+0.2mm，此時將監視器儀表的指示遷為+0.2mm即可。所以渦流傳感器的安裝是相當方便的，半個小時即可完成安裝調試工作的全過程。而現在好多用戶受老傳統的影響，不會使用這些先進的功能而用老辦法，甚至用對講機，來回對數據、對零位，而往往螺母一緊，零位又變化了，再重新來過，5——6人忙半天才能安裝完畢。所以用戶一定要搞清原理，可大大地減輕工作強度和節約時間。

3 有關信號的屏蔽和接地

TSI的抗干擾是相當重要的，除了在儀表本身的設計過程中重點考慮抗干擾以外，現場屏蔽電纜的連接方法對機組的安全運行也起到了相當重要的作用。電廠因屏蔽電纜的連接不當而造成機組停機的事故也時有發生。現在用戶常用的方法是前置器、屏蔽電纜、BTG盤、端子排及儀表端子排全部浮空，并在集控室單端接地來屏蔽外來強電電磁信號的干擾。經調查發現：用這種方法屏蔽，解決了大部分的共模干擾信號，但對一些特殊的串模干擾信號效果不明顯。

4 總結

TSI系統穩定運行是機組安全穩定運行的基礎，必須確保現場安裝和調試的準確，確保該系統的準確性和可靠性。

參考文獻

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