淺析汽輪機(jī)軸向位移監(jiān)視探頭故障原因及處理方法

馮燈 李斌 汪文耀

【摘 ?要】本文著重介紹了汽輪機(jī)軸向位移的測(cè)量原理，以及軸向位移探頭在核電廠(chǎng)中的安裝、調(diào)試及故障處理情況。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī);軸向位移;核電

1 ?汽輪機(jī)軸向位移簡(jiǎn)介

軸向位移監(jiān)測(cè)是用來(lái)間接監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)推力軸承磨損情況的重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，由四個(gè)渦流傳感器輸入。在汽輪機(jī)運(yùn)行中，如果由于某種原因造成軸向推力過(guò)大時(shí)，推力軸承過(guò)負(fù)荷，破壞油膜，將會(huì)使推力軸承的巴氏合金熔化，此時(shí)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子就產(chǎn)生了不允許的軸向移動(dòng)，致使機(jī)組動(dòng)靜部分摩擦嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致設(shè)備損壞事故。軸向位移監(jiān)測(cè)的主要目的就是為了保證消除機(jī)組轉(zhuǎn)子和定子之間的軸向摩擦，當(dāng)被監(jiān)測(cè)的軸向位移超過(guò)正常工作范圍達(dá)到一定數(shù)值后，首先發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒運(yùn)行人員檢查處理，如軸向位移繼續(xù)增加到某一危險(xiǎn)數(shù)值后，將發(fā)出危險(xiǎn)停機(jī)信號(hào)，迫使汽輪機(jī)停機(jī)。一般情況下，在轉(zhuǎn)子的推力盤(pán)位于推力瓦的中間位置時(shí)，作為軸向位移的機(jī)械零位，轉(zhuǎn)子向發(fā)電機(jī)方向移動(dòng)為正向。

2 ?軸向位移測(cè)量原理和安裝調(diào)試

2.1 軸向位移測(cè)量原理

軸向位移探頭采用渦流傳感器PR 642X/XX系列（用于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)位移量的非接觸式測(cè)量），型號(hào)為EPRO PR6424/000-030+CON021。

工作原理：渦流傳感器與前置器形成一個(gè)振蕩器，振幅隨著傳感器探頭與金屬被測(cè)物的接近而衰減，衰減的幅度與傳感器和被測(cè)物之間的距離成正比。

出廠(chǎng)前已經(jīng)使用校準(zhǔn)材料42CrMo4對(duì)傳感器與前置器成套地進(jìn)行了線(xiàn)性校準(zhǔn)，因此安裝時(shí)不需要再做校準(zhǔn)。用戶(hù)只需要調(diào)整傳感器和測(cè)量面之間的間隙，可從前置器的輸出得到相應(yīng)測(cè)量信號(hào)。

2.2軸向位移測(cè)量原理和安裝調(diào)試

對(duì)于軸位移PR6424傳感器，軸位移探頭為電渦流型傳感器，靈敏度為4V/mm，安裝時(shí)也要采用電壓定位，在不考慮推力軸承間隙的情況下，量程對(duì)稱(chēng)（為-2.0mm～2.0mm，往發(fā)電機(jī)方向移動(dòng)為正，往汽輪機(jī)機(jī)頭方向?yàn)樨?fù)），零位定位電壓-12V（傳感器工作電壓為-4—-20V）。如考慮K 值（推力總間隙值）及轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置，需要將測(cè)得的位移量，轉(zhuǎn)化為電壓值，再根據(jù)推軸方向和機(jī)組的正方向在零位定位電壓（-12V）的基礎(chǔ)上增加或減去測(cè)得的推軸位移電壓，并以此電壓定為探頭

如果探頭檢測(cè)面的安裝方向的朝向與機(jī)組的正方向相反，則在組態(tài)中要勾取反向。注意：在安裝探頭時(shí)，調(diào)試人員一定要在機(jī)柜側(cè)通過(guò)TSI組態(tài)調(diào)試軟件監(jiān)視傳感器的反饋電壓，就地萬(wàn)用表測(cè)得的電壓值只能用于參考，以機(jī)柜側(cè)軟件監(jiān)視到的電壓為準(zhǔn)。按以下公式計(jì)算安裝電壓：定位公式：安裝間隙電壓值=-12V±（推力總間隙值K/2）*4v/mm;間隙越大（遠(yuǎn)離探頭測(cè)量表面），電壓絕對(duì)值越大。

+：推力盤(pán)在工作面，靠近探頭測(cè)量表面，電壓絕對(duì)值越小;

-：推力盤(pán)在非工作面，遠(yuǎn)離探頭測(cè)量表面，電壓絕對(duì)值越大。

3  現(xiàn)場(chǎng)使用及缺陷情況

由于軸向位移探頭測(cè)量信號(hào)直接參與停機(jī)邏輯計(jì)算，當(dāng)測(cè)量信號(hào)故障時(shí)，有誤觸發(fā)停機(jī)信號(hào)或不能及時(shí)觸發(fā)停機(jī)信號(hào)的風(fēng)險(xiǎn)，不利于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)軸向位移測(cè)量信號(hào)故障情況，主要有以下幾點(diǎn)原因：

1）軸向位移探頭松動(dòng)：

軸向位移探頭安裝在推力軸承處，通過(guò)前后兩個(gè)螺母固定安裝。在安裝時(shí)，由于安裝空間狹窄以及沒(méi)有專(zhuān)用工具固定安裝，隨著汽輪機(jī)正常運(yùn)行存在的振動(dòng)，固定螺母可能會(huì)存在松動(dòng)導(dǎo)致測(cè)量值偏大或偏小。

目前可以在安裝時(shí)，對(duì)固定螺母增加止動(dòng)墊片（一面固定螺母，另一面固定在安裝支架上），這樣能有效防止螺母松動(dòng)導(dǎo)致測(cè)量值不準(zhǔn)。

2）軸向位移探頭自帶電纜和延長(zhǎng)線(xiàn)直接航空插頭松動(dòng)或損壞：

軸向位移探頭自帶電纜跟延長(zhǎng)線(xiàn)線(xiàn)通過(guò)航空插頭連接，該航空插頭沒(méi)有很強(qiáng)的自帶鎖緊功能且比較脆弱。在經(jīng)過(guò)多次拆裝后，航空插頭會(huì)有松動(dòng)或損壞情況，所以在回裝軸向位移探頭期間，一定要注意檢查確認(rèn)。

目前可以通過(guò)在航空插頭安裝后，用手輕晃動(dòng)航空插頭處，檢查測(cè)量電源值波動(dòng)情況。在航空插頭沒(méi)有問(wèn)題時(shí)，電壓值正常波動(dòng)范圍為±0.03V DC，當(dāng)波動(dòng)數(shù)值超過(guò)該范圍后，需要更換探頭、延長(zhǎng)線(xiàn)和前置器（三者配套使用），在確認(rèn)電壓值沒(méi)有問(wèn)題后，先用絕緣膠帶綁扎緊固，再用熱縮管縮緊。

3）前置器航空插頭損壞、松動(dòng)或未插到位：

軸向位移探頭前置器型號(hào)為EPRO CON 021，延長(zhǎng)線(xiàn)跟前置器是通過(guò)航空插頭連接，在經(jīng)過(guò)多次拆裝后，航空插頭會(huì)有松動(dòng)或損壞情況，另外，回插航空插頭時(shí)，需要按水平方向用力插直到聽(tīng)到咔塔聲則表示已插到位，所以在回裝軸向位移探頭期間，一定要注意檢查確認(rèn)。

4）軸向位移信號(hào)線(xiàn)松動(dòng)：

軸向位移信號(hào)線(xiàn)回來(lái)有多處接線(xiàn)端子（就地轉(zhuǎn)接箱、電氣間控制柜內(nèi)進(jìn)線(xiàn)端子、出線(xiàn)端子、分析處理卡件進(jìn)線(xiàn)端子、分析處理卡件出線(xiàn)端子），信號(hào)線(xiàn)接線(xiàn)段多了，松動(dòng)故障率就會(huì)增加，所以在大修期間必須認(rèn)真核查接線(xiàn)情況。

5）軸向位移探頭測(cè)量卡件損壞：

軸向位移探頭測(cè)量卡件型號(hào)為EPRO A6210，在大修期間，需要認(rèn)真做卡件測(cè)試工作，確保卡件信號(hào)。

4 ?結(jié)論

本文介紹了軸向位移測(cè)量原理、安裝調(diào)試方法以及常見(jiàn)故障處理方法，為機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力支持。希望通過(guò)本文的解析，能夠?yàn)殡姀S(chǎng)汽輪機(jī)軸向位移安裝調(diào)試和故障問(wèn)題的處理提供思路和方法借鑒。

作者簡(jiǎn)介：

馮燈，工程師，維修處，現(xiàn)從事核電廠(chǎng)汽輪機(jī)監(jiān)視、控制系統(tǒng)、全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)等儀控運(yùn)維工作。

李斌，工程師，設(shè)備管理處，現(xiàn)從事核電廠(chǎng)常規(guī)島控制系統(tǒng)、全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)等設(shè)備管理工作。

汪文耀，工程師，維修處，現(xiàn)從事核電廠(chǎng)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)、全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)等儀控運(yùn)維工作。

（作者單位：海南核電有限公司）