汽機本體震動測量信號異常分析

張東鵬 陳雄雄

摘要：通過對1期兩臺國產600MW機組的安裝及投產運行以來的跟蹤，來分析汽輪機振動測量方面的各種問題的處理方法及處理過程。

關鍵詞：BENTLY;汽輪機振動;振動探頭：問題分析

現如今，我國已經投產和正在基建的600MW汽輪發電機組已經完全國產化。國內的幾家大型汽輪機廠是600MW機組國產化普及的領頭羊。國產汽輪機的各項技術的日益成熟，性能的不斷提高為我國的經濟騰飛做出了重要的貢獻。

1 機組簡介

一期兩臺汽輪機為上海汽輪機有限公司引進美國西屋公司技術制造的亞臨界、一次中間再熱、四缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機，型號是N600.16.7/537/537。發電機是由上海電機廠引進美國西屋公司制造的，型號為QFSN.600.2型，冷卻方式水.氫.氫。汽輪發電機軸系由高壓轉子、中壓轉子、低壓一號轉子、低壓二號轉子、發電機轉子及集電環轉子組成，各轉子之間為剛性靠背輪連接，共有11個支撐軸承和一個推力軸承，其中l～4號軸承為四瓦塊可傾瓦型徑向軸承，5號軸承上半為圓柱形，下半為兩瓦塊可傾瓦，6～8號軸承為徑向圓筒型軸承，9-10與5號軸承結構一樣，11號軸承為四瓦塊可傾瓦。

2 TDl系統簡介

我廠的3500瞬態數據接口（TDI）是3500監測系統和本特利內華達System 1TM機械管理軟件之間的接口。TDI結合了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機械保護系統。它采用特殊的框架接口模塊（3500/22M）代替標準版本（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據，可以針對每一個通道組態，根據每個通道的要求提供瞬態數據采集、穩態數據采集或靜態數據采集。該模塊通過以太網與本特利內華達的Systeml聊軟件通訊。

3 振動監測信號的采集及處理過程

我廠的汽輪機振動監測分為兩部分：一是軸振動監測信號，這是目前大型發電機組主要監測信號，也是大型機組振動主要的評判標準信號。二是軸承座（瓦振）振動監測信號。本機組主要以軸振動監測信號為監測及保護跳機的重點，軸承座振動只是在軸振動出現振動故障時，作參考分析數據。在機組啟動、升速、定速、超速、并網帶負荷及變負荷等各種工況下，對振動信號進行實時監測和記錄分析。對重要的信號進行頻譜分析，預防振動事故。通過升降速曲線實測軸系臨界轉速。軸振動監測信號從現場通過電渦流傳感器探頭送到前置器，信號由前置器轉換后送到3500監測器的3500/42M振動監測模塊處理，處理后的信號分別送到以下幾個地方：監測模件的模擬量擴展輸出信號送到西屋公司的DEH系統顯示;監測模件的數字信號由TDI接口模件3500/22M通過TCP/IP協議通訊到System IrU計算機軟件系統進行數據采集和分析;監測模件的數字信號由3500/92通訊網關模塊通過MODULBUS協議通訊到西門子公司的DCS控制系統進行畫面顯示;監測模件將振動信號采集分析后，送到3500/32繼電器模件進行定值比較，輸出報警及跳機開關量信號送到汽機ETS保護系統，用于遮斷汽輪機。振動測點布置如下：機組l～ll號軸承裝有一個x向渦流軸振探頭和一個Y向復合探頭（包括一個電渦流軸振探頭和一個速度瓦振探頭），2個探頭在其軸承的測量平面內的安裝角度相互垂直并與軸承上半瓦的垂直中心線兩側各成45。傾斜角。其中復合探頭定義為Y方向，可測量軸絕對振動;同時X向為面對機頭的左手側布置，Y向為面對機頭的右手側布置。

4 問題分析

4.1 振動渦流探頭的安裝方法

現場軸振探頭信號監測器的型號為3300 XL 8 mm電渦流傳感器系統，BENTLY監測系統對于油膜軸承機器非接觸式振動和位移測量，3300 XL 8mm電渦流傳感器系統的線性度為7.87V/mm （200mV/mil）。探頭安裝的推薦的間隙設定值為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）通過以上標準可以計算出探頭安裝的信號電壓為：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電壓，同時來調整探頭的固定螺母，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機的探頭安裝過程中，在安裝4Y軸振動電渦流探頭時發現將探頭調整到.10.0VDC非常困難，探頭在由一11VDC變到.10VDC時探頭鎖緊螺母很緊。由于怕探頭損壞，將探頭旋出檢查，發現探頭的邊緣有磨損嚴重的痕跡。因此判斷探頭的安裝支架有可能焊接偏了。于是聯系汽機專業將軸承蓋打開檢查。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銳角，因為探頭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。發現這個廠家設備組裝問題后，我們全面檢查了其他瓦的軸承蓋探頭支架，看是否有相同問題存在。檢查結果發現，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瓦的支架進行了相應調整。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，不進行處理。

結束語：

通過對振動設備及邏輯的各項改造，從根本上解決了振動信號的測量不準及異常擺動等現象，TSI3500系統通過對振動數據的正確采集及處理，將數字信號送到SYSTEM l軟件系統進行分析，為運行及檢修提供了正確的分析數據及各種振動圖譜。

參考文獻

[1]張繼. 汽輪發電機TSI振動測量信號異常故障的分析與處理[J]. 電力系統裝備， 2019（9）：2.

[2]鄭杰峰， 朱孔臣， 張正軍，等. 振動信號分析技術在汽輪機故障診斷中的應用[J]. 設備管理與維修， 2020（15）：4.