汽轮机的监测保护.doc

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1、-!汽轮机的监测保护一、汽轮机保护系统的构成 汽轮机的保护系统由： 汽轮机仪表监视系统TSI 汽轮机危急遮断系统ETS机械超速保护系统共同组成。 TSI负责对有关参数如振动、胀差、轴向位移等进行监测，ETS系统对监测参数或设备状态进行逻辑判断，发出跳闸指令，ETS系统动作于AST电磁阀，动作结果是泄去EH油系统的AST油、OPC油油压，使主汽阀、调节汽阀快速关闭，停止汽轮机运行。机械超速保护系统仅对转速形成保护，汽轮机转速超过机械超速保护定值时，泄去润滑油系统的安全油压，打开隔膜阀，泄去EH油系统的AST油、OPC油油压，使主汽阀、调节汽阀快速关闭，停止汽轮机运行。第一节 汽轮机仪表监视系统简

2、介一、汽轮机安全监视的内容 TSI系统监测的基本参数如下。 (1)振动参数 (2)位置测量 (3)其他参数 一、汽轮机安全监视的内容(1)绝对振动(2)径向振动(3)轴向位移(4)偏心(5)转速(6)胀差 (7)机壳膨胀(8)零转速(9)其他参数： 温度相关大型机组应监视与保护的项目 二、常用的汽轮机仪表监视系统u 目前在中国市场上，200MW以上机组的TSI系统几乎完全被国外产品垄断。使用较多的产品有美国本特利(Bently)公司的3300系列、3500系列；德国菲利浦公司(后改为EPRO)的RMS700、EPRO MMS6000系列；日本新川公司的VM-3、VM-5系列；瑞士Vibro-M

3、eter公司的VM 600系统等。第二节 TSI仪表测量原理TSI的基本组成u 无论是国产的TSI，还是进口的TSI；无论是由分立元件构成的TSI，还是由集成电路组成的TSI，或者是由微处理器芯片构成的TSI系统，从硬件结构与功能组成的角度分析，均可由图16-1所示的三部分描绘。常用传感器类型u 目前应用广泛的传感器有电涡流传感器、电感式速度传感器、电感式线性差动变压器和磁阻式测速传感器等。 一、电涡流传感器系统电涡流传感器的工作原理 根据传感器的性能和测试对象的要求，可利用电涡流传感器对汽轮机组的转速、偏心、轴位移、轴振动、胀差进行测量。 n 电涡流传感器原理简图如图所示。在传感器的端部有一

4、线圈，线圈通以频率较高(一般为12MHz)的交变电压，当线圈平面靠近某一导体面时，由于线圈磁通链穿过导体，使导体的表面层感应出一涡流ie，而ie所形成的磁通链又穿过原线圈，这样原线圈与涡流“线圈”形成了有一定耦合的互感，最终原线圈反馈一等效电感，而耦合系数的大小又与两者之间的距离及导体的材料有关，当材料给定时，耦合系数K1与距离d有关，K=K1(d)，当距离d增加，耦合减弱， K1值减小，使等效电感增加，因此测定等效电感的变化，可以间接测定d的变化。 电涡流传感器的工作原理 为了实现电涡流位移测量，必须有一个专用的测量路线。这一测量路线应包括频率为f0的稳定的振荡器(一般用石英振荡器)和一个检

5、波环节等。传感器加上测量线路(称之为前置器)的框图如图7-4所示。从前置器输出的电压Ud是正比于间隙d的电压。它可以分为两部分：一部分为直流电Udc，对应于平均间隙(或初始间隙)d0，另一部分为交流电压Uac,对应于振动间隙d。如果我们只对振动间隙感兴趣，可用电容隔直或加反向偏置的办法取出振动部分电压。趋近式系统输出电压和目标距离特性关系见图7-5。 电涡流传感器的工作原理 在安装电涡流传感器时，要注意平均间隙的选取。要求平均间隙加上振动间隙，亦即总间隙应在传感器线性范围之内，如图7-6所示。 影响趋近式系统的因素 有一些因素可能使趋近系统的实际特性不同于理论特性，比如所用目标材料，环境温度，

6、机械、电气缺陷以及某些空间限制(如最小距离等)。 (1)目标材料影响。为使趋近系统正常运行，目标材料必须导电，它们可以是钢、铜、铝等，目标材料类型大大影响系统灵敏度和测量范围的线性区域。 (2)温度影响。环境温度影响目标材料的导电性、导磁性、电缆电容和其他因素，因而温度会影响测量结果的精度。 (3)摇摆效应。摇摆效应是两类产生于非理想目标的误差来源之和，它们是：机械摇摆，由于目标机械缺陷，对于旋转轴，可能由于同心性不好(不圆)，也可能是由于轴表面状况不平(如裂痕等)；电气摇摆，由于轴表面导电性分布不均匀。用趋近系统测量时，这些摇摆效应表现为实际不存在的振动信号，可用数值方法消除这种效应。 二、

7、速度传感器 速度传感器工作原理 速度传感器适用于测量轴承座、机壳及基础的一般频带内的振动速度和振动位移(经积分后)，其频带大约为5-500Hz(即30030000rmin)。 惯性式速度传感器属电动力式变换原理的传感器。这种传感器具有较高的速度灵敏度(一般可达100500mVcms)和较低的输出阻抗(一般为13k)，能输出较强的信号功率，因此不易受电磁场的干扰，即使在复杂的现场，接用很长的导线，仍能获得较高的信噪比。一般来说，这类传感器勿需设置专门的前置放大器，测量线路比较简单，再加上安装、使用简易，因此被广泛应用于旋转机械的轴承、机壳和基础等非转动部件的稳态振动测量。 本特利内华达公司生产的

8、惯性式速度传感器结构简图如图7-11所示。 线圈及线圈支架通过弹簧连接在壳体上构成传感器的可动部分，永久磁铁与外壳构成传感器的磁路部分，其可动部分只能轴向平移，因此它是一单自由度振动系统。 传感器的工作原理：传感器的单自由度可动系统将被测物的绝对振动速度Vx(输入)接收为可动部分相对于外壳(即动线圈相对磁隙)的相对振动速度Vy(响应)，然后电动力变换部分将Vy变换为电动势e0，设Vx、Vy、U分别为稳定情况下的输入绝对振动速度、相对振动速度、开路输出电压的复数幅值，则有： U=BLVy。 Vy=H(f)Vx 式中：B为磁隙中的磁感应强度； L为动圈导线的有效长度； H(f)为相对速度对于输入绝

9、对速度的频率函数。 U=BLH(f)Vx 这样，一旦传感器系统确定，传感器的输出电压就与振动速度成确定的正比关系，测得速度传感器的输出电压就可确定振动速度。 速度传感器的输出电压与振动速度成正比，因此对于那些以振动速度的大小作为监测标准的机械，速度传感器的输出电压可直接提供分析和处理。对于那些以位移幅值作为监测标准的机械，则需对传感器的电压输出进行积分处理，使得经过积分线路后的输出电压正比于振动位移。三、线性差动变压器n 线性差动变压器LVDT的结构示意图如图所示。它由一个振荡器、一个激励绕组W0和2个输出绕组W1、W2组成。振荡器为激励绕组提供振荡频率为1kHz的激励电压，输出绕组W1、W2

10、反向串接，将铁芯的位移d线性地转换为交流输出电压，经解调器检波、放大及滤波等环节处理后，输出直流电压。LVDT的输出电压与铁芯位置呈线性关系。 第三节 TSI参数的测量一、轴振动测量 n (一)轴的相对振动的测量n (二)轴的绝对振动测量n (三)轴承振动的测量(一)轴的相对振动的测量n 在20世纪50年代之前，由于机组容量小，对汽轮机监控的要求也不高，一般仅在轴承座上装几个速度型的振动传感器测量瓦振。但是大型机组的轴承座和基础结构的刚度远大于轴承油膜的刚度，主轴的振动通过油膜传递到轴承座上，振动的幅值将大大衰减(其值将缩小48倍甚至更多)，也就是说如果用瓦振的办法测量的轴承座振动值在50m左

11、右时(按国家标准，这个数字是符合机组标准的)，大轴振动值有可能已达到400m左右了，所以必须采用新的测量办法获取大轴振动的真实值。 n 另外，轴承座振动测量最大的缺点是(与轴测量相比)，出现机器的转动件或轴承的状态发生变化时，如某些故障(例如叶片损坏引起平衡的突然变化)和由蒸汽激励或油膜不稳定等引起的同步振动(它们使轴的总振动加剧并可能导致危险)，反映在轴承座上的测量值变化很小。n 测量轴的相对振动如图93所示。n 在测轴振时，常常把探头装在轴承壳上，探头与轴承变成一体，因而所测结果是轴相对于轴承壳的振动。由于轴在垂直方向与在水平方向的振动并没有必然的内在联系，亦即在垂直方向的振动已经很大，而

12、在水平方向的振动却可能是正常的，因此在垂直与水平方向各装一个探头，用以分别测量垂直和水平方向的振动。为了安装方便，实际上两个探头不一定非装在垂直和水平方向不可，很多安装都如图9-4所示为复合安装，每个探头与铅垂线各成45角，按惯例，垂线右面探头认为是水平探头，左面为垂直探头，上述测振方式用得十分普谝。n 前面讨论的关于轴振动的测量中，涡流传感器是固定在轴承座上的，亦即以轴承座为参考坐标系。由于轴承座本身也在振动，因此所测得的轴振动是相对于轴承座而言的。对于油膜轴承来说，轴颈与轴瓦之间有比较大的间隙，视油膜轴承的型式不同，这一间隙约为直径的千分之几。因此在轴颈处的轴的相对振动比之轴承座本身的振动

13、一般来说要大。究竟大多少。取决于旋转机械的类型、油膜轴承的型式，轴颈的直径、支承及基础的动力特性等。有的可以大几十倍，有的可能是在同一数量级含义下的稍大。有的资料认为，当轴的相对振动幅值比轴承座的振动幅值大34倍以上时，轴的相对振动信息足以提供分析振动问题和故障的依据，而不必去测定轴的绝对振动。否则的话，为了可靠和全面地分析问题和故障，还必须要求测定轴的绝对振动。(二)轴的绝对振动测量n 测定轴的绝对振动，最直接的办法是将涡流传感器安装在“不动”的参考点上，这样测得的就是轴的绝对振动。但是这一办法只有在轻小型旋转机械或实验室模拟转子上或许有这一可能性，而在较大型的旋转机械中，由于振动波及的范围

14、较广，包括基础在内都参与振动，因此实际上的旋转机械附近找不到一处“不动”的参考点，所以上述方法就不适用。n 本特利内华达公司采用如图9-4所示的复合式探头，用来测量轴的绝对振动。在测量转轴的绝对振动时，双探头组件是固定在轴承箱上。双探头组件内有两个探头，一个是涡流探头，另一个是磁电式振动传感器。涡流探头用以测量转轴相对于轴承箱的振动(相对振动)；磁电式振动传感器用以测量该处的轴承箱振动(轴承箱的绝对振动)。将此两探头测得的信号，经监视器内的电路处理后，即可获得轴的绝对振动值。其处理过程如图所示。图中Sa表示某测量点转轴绝对振动的振幅矢量，Sc表示测量点附近某处轴承箱的绝对振动的振幅矢量，则图中

15、Sr表示的是转轴相对于轴承箱的绝对振动的振幅矢量。因此，已知Sc和Sr，矢量相加后即可得到Sa。图中为轴承绝对振动滞后于转轴绝对振动的相位角。 采用上述原理测量转轴的绝对振动时必须注意，当磁电式振动传感器在传感器的固有频率附近时，会产生90的相位差，因此，必须对磁电式振动传感器的输出信号进行相位补偿，才能与轴的相对振动信号矢量相加。 (三)轴承振动的测量n 在有的情况下，如果汽轮机转轴能将大部分振动传到轴承座上，轴承座振动值能明确在指示正常和不正常的工作状态，则轴承振动的测量是必要的。另外，为了全面分析汽轮机的振动状态，轴承振动也能提供某些有益的信息。n 轴承振动的测量可采用安装于轴承座上的加

16、速度或速度传感器来实现。需要注意的是，加速度或速度传感器输出的是轴承振动速度信号，要想得到振动幅值信号，还须经过积分。二、轴向位移的测量 非接触式的涡流探头能够成功地应用于推力位置的精确测量，如图9-6所示。 1探头的位置n 一个主要应遵循的规则是：使得测量尽可能地靠近推力轴承。推力盘与推力测试点之间的距离越大，失真的因素也就越大。失真是由温度上升及各种在转轴和机壳上的压力应变引起的，所有这些失真沿着推力盘和测试点之间的地方都可能产生，可以出现每米有几个毫米的温度偏移，这将会引起监视器读数的严重偏移。n 总之，应将轴向位移探头装入推力轴承一块托板之内的地方，并且是在同一结构体上。测量的最好方法

17、是使轴向位移探头装在能够直接观察到推力盘的地方，测量探头顶端与被观察表面的轴间距的平均值。n 推力轴承的垫片在重的负载情况下有一个被挤在一起从而缩减的趋势。由于这种挤压而形成的凹形的推力座上一轻微的变形将导致一个比正常值高出几个rail(1mil：00254mm)的推力移动量。温度上升引起的mil(1mil=00254mm)值再加上这些值，就会导致一种非必需的报警情况出现。因此，一旦机器达到工作温度及满载时，这时是在监视器上建立探头间隙到零点位置的理想时间。应该避免将推力探头安装在薄壳形端盖上。轴的位置随着目光、压力及许多小的干扰会很快偏移。反之，将探头安在刚度大的端罩上是很理想的，这样测量的

18、结果应该与有关的振动没有关系。n 轴在运行中，由于各种因素，诸如载荷、温度等的变化会使轴在轴向有所移动。如果轴往右移动，间隙消除后，会碰到轴承，二者发生摩擦，则其后果将不堪设想。由于这一参数十分重要，因而APl670(美国石油协会)标准要求用两个探头同时探测一个对象，以免发生误报警现象。n 两个探头要能同时探测一个平面，该平面应和轴是一个整体。2探测探头的零点预置n 一般来说，因为有以下原因，确定推力探头范围的精确零点是不可能的。n (1)不是总能知道机器是否是处于正常的运转还是不正常的推力轴承状态。n (2)在轴承外壳上，温度上升和压应力改变，改变了冷却状态的间隙。n 推力探头的初始缝隙总是

19、建立在一个猜想基础上。我们的意愿是使探头总的线性范围的中点位置定在机器通常的推力位置。所有的推力位置保护监视器通道都有一个零点预置电位器以用来补偿初始预置的误差，零点预置可以通过使用电位器来调节，但零点预置不能以一个绝对的基准来选择，必须根据当机器正处于标准运转条件下时的推力的缝隙值。n 报警和危险状态，正常和非正常状态应事先定好，检查之，并在零点预置以后进行检查。3正常的和反向的推力报警对于透平和其他轴向流向的机器，轴的推力方向一般来说并不是惟一的，所以机器有工作和非工作的推力瓦块。实际运行经验表明，在汽轮机变负荷运行过程中，完全可能产生正向的轴向位移或反向的轴向位移，如果不设置正向反向轴位

20、移的双方向监视器，就会发生重大的故障4轴向位移的测量n 一般应当采用两只探头，采用双选式安排，两个探头要能同时探测一个平面，该平面和轴是一个整体。探头应能直接探测止推法兰或者其他垂直于轴水平方向的平面。n 某电厂采用四只趋近式探头进行轴向位移的测量，这四只传感器两只一组，两只传感器对称于转子安装，测量的是止推法兰的左右平面，每组的两只传感器测量同一部位的止推法兰平面(左平面或右平面)，每组中的两只传感器测量结果是“与”的关系，保证某一通道失效时，不会给出错误的危险信号，这两组测量传感器的结果是相互独立的，即“或的关系，以便有效及时地保护汽轮机组的安全。n 有的电厂轴向位移的停机保护采用双通道监

21、视器，对二路测量信号进行“二取二逻辑处理，使误动的可能性最小三、偏心的测量 n 偏心实际上就是轴的弯曲。偏心的测量，对于评价旋转机械全面的机械状态是非常重要的。特别是对于装有透平监视仪表系统(TSI)的汽轮机，在启动或停机过程中，偏心测量已成为不可少的测量项目。通过偏心测量可以知道由于受热或重力所引起的轴弯曲的幅度。探测偏心的探头，装在机器上的什么地方，这一点应该考虑。一般情况下，偏心探头的最好安装位置是沿轴向，在两个轴承跨度中间，即远离轴承，监测器上所指示的数值大小，取决于探头安装位置，越接近轴承，其指示偏心的读数越小。但实际上，装在两个轴承之间往往很困难，因此经常是按图97的情况安装，即把

22、涡流传感器装在轴承的外侧。在图98中，测偏心探头即为图97中的探头，另一个是键相器探头，是为测转速之用，因为我们要求知道偏心度的峰一峰值，这就需要用到键相器。n 传统的方法是在透平机轴承以外测量偏心。因为在缸体内部测量偏心很困难(由于环境和安装的原因)，故经常在高压缸轴承前部轴的外伸段测量偏心。n 虽然可以在缸体内部可能出现最大幅值处测量偏心，但在外部测量通常是令人满意的。如果很好地掌握了转子的动态特性(刚度和振型)，那么在轴承外部测量偏心就能准确地表明内部的偏心情况。在低速时测量偏心与在透平机正常运转或带负荷时进行测量同样重要，因此偏心探测器必须具有低到零转速的频率响应，而电涡流探头则能够满

23、足这种要求。在许多情况下，调速器端的轴承座结构允许在需要时，在机器带负荷的情况下更换探头。n 目前典型的TSI系统均有能指示偏心峰一峰值的偏心监视器，其转速范围为1。600rmin。这种监视器采用专门研制的“采样和保持”技术，使之随时都能指示转子实际的峰一峰值偏心量。此外，还需要安装一个轴转速探头(键相器)，轴每转一圈，该探头发出一个脉冲信号，以便在轴转速变化时控制监视器的采样电路。安装“键相器”探头对于振动监视和分析来说也是必需的，因此它可以同时用于这两个目的。n 某电厂的偏心测量采用独立的传感器和监视器实现，可以测量和指示在高中压缸和低中压缸之间的轴偏心。四、相对膨胀的测量n 胀差是轴和机

24、器壳体之间的相对增长。当热增长的差值超过允许的间隙时，便可能产生摩擦。开机和停机过程，由于转子与机器壳体质量、热膨胀系数、热耗散系数的不同，转子的温度就比机壳温度上升得快。其结果是，如果超过了机内所能允许的间隙公差，就会发生摩擦。对于高速运转的汽轮机，表面与旋转面相擦会导致灾难性事故，为防止这种事故的发生，就需要用电涡流探头探测转子与机壳之间的间隙。一般情况下，可把探头安装在机壳上来测量轴的端面与机壳之间的距离，如图9-9所示。n 由于胀差的变化范围较大，所以测量时多采用补偿式测量方法。如图9-10所示，在轴端法兰的两端各安装一支探头，在热膨胀过程中，当被监测法兰的移动超出第一个探头测量范围后

25、，紧接着就进入第二个探头监测范围。由监测器的微处理机选择从一个传感器线性范围转换到另一个传感器的线性范围。这种补偿装置仅多用一个探头就可将系统的量程提高一倍。n 某电厂胀差的测量包括高压缸侧和低压缸侧两部分，均是通过安装支架固定在机壳上的电涡流探头直接测量出来的。四、相对膨胀的测量五、机壳膨胀的测量n 汽轮机在开机过程中，由于受热使其膨胀。如果膨胀不均匀就会使机壳变斜或翘起，这样的变形会使机壳与基础之间产生巨大的应力，由此带来的不对中现象会引起非常严重的后果。n 机壳膨胀一般在机壳两侧各设置一个测点，监测两侧的膨胀速率是否一样，不均匀的膨胀说明机壳变斜或翘起。为了探测由于滑动表面卡住和不均匀膨

26、胀可能产生的“偏斜”，应该在汽轮机两侧测量壳体的膨胀。第四节 TSI仪表的安装1、探头安装时应考虑的问题 为了传感器安装的正确，在安装之前，必须确定一些基本条件。在新的安装(更新)及停机或系统校验后的重新安装中，这些条件必须加以考虑。 （1）初步条件 组成传感器系统的各部分之间必须相互匹配； 各个部分必须与应用的目的及环境相适合； 检查各部分是否有物理损坏，需要时应更换； 对各部分予以确认并加标签，这会对以后的安装过程及应用提供帮助； 为保证系数的完整性，在安装之前和之后必须对传感器系统进行校验； 设定并保持探头定向方案，这会为后来的应用及机械故障诊断提供帮助。（2）探头目标区域的准备 被测量

27、的表面必须具有一致的导电和导磁参数，不能有剩磁和表面的不平整(例如：划痕、压痕、锈斑、腐蚀等)。要正确地决定和解决问题，做“假信号”检查，如果需要应做表面处理。例如轴的表面处理镀铬，假如应用不当会引起“假信号”问题。理想情况下，希望去除镀层来观测原始金属。但假如镀层要保留，就必须至少要均匀地涂18mil厚(1mil=0.0254mm)，并且前置器要根据镀层重新校验。（3）探头目标区域的材料 本特利内华达公司的标准趋近式传感器在工厂中是按照AISIE4140号钢标定的。正确地确定轴的材料十分关键。假如与标准不同，前置器就必须根据轴的材料重新标定，这方面的资料可以从原始设备制造厂(OEM)或机械的

28、运行和维护手册中获得。（4）探头目标区域的空间 为了得到被测量参数的准确信号，每一传感器都要求有足够的侧向间隙和轴表面目标区域。就像必须有足够的探头磁场区域所要求的目标区域以防止目标区域的干扰一样，探头头部周围也需要足够的空间以防止侧向干扰。同样，探头头部之间也需要有足够的距离以防止干扰。间隙不足或目标区域不够会改变传感器输出的灵敏度，在相互作用的探头范围内会由于干扰导致产生错误信号。 当两只探头安装太近，以至于它们的无线电频率(RF)信号区域相互影响时会发生相互干扰。由于探头的无线电频率可能不同，因此当它们相互混合、干扰，就会产生一个频率。这一频率经常处于可能出现的振动频率范围之内，因此当目

29、标静止时，有可能显示出振动。所以根据每只传感器尺寸和型号的不同，探头体间的最小安装距离也不同。 当探头安装在探头体侧面空间不足的地方时，会发生侧视现象。涡流将在这一区域的每一块导体材料上产生。这将导致系统中不是基于真正目标的损失。目标尺寸必须足够大，以使得能够接触到探头体正前部的全部无线电频率区域。最小安装范围应是探头头部直径的2倍，对于8mm探头，则应为16mm。尺寸过小的目标，根据产生的涡流的状况对系统线性范围和灵敏度会产生不同的影响。两个传感器之间的最小距离见图7-7，图7-8为探头头部的侧向间隙效果图，其具有足够的侧向空间。（5）机械状态 必须辨明一些永久性的机械结构，例如管道、其他设

30、备、支架、盖等不会与传感器相互干扰或妨碍传感器的安装与操作。在机械调速器范围内的机械超速保护装置附近安装探头支架时要特别小心。假如不经考虑或安装不正确，机械由冷态到运行温度时的热膨胀就会引起严重问题。当在轴的一端安装时，要确认在转子膨胀时法兰盘、倒角、轴阶不会损坏探头、滑动及目标在轴向的移动不会超出所用的传感器的观测范围。要确信安装的安装结构如支架保险且稳固，同时机械的运行状态不会引起导致错误的输出或发生施加于传感器或支架上引起损坏的应力的移动。（6）工作温度 一般电涡流传感器最高允许温度不大于180 ，目前，多数电涡流传感器最高允许温度在120以下，实际上工作温度超过70 时，不仅灵敏度会显

31、著降低，还会造成传感器的损坏，因此测量汽轮机轴振动时，传感器必须安装在轴瓦内，只有特制的高温传感器才允许安装在汽封附近。（7）避免支架共振和松动 传感器支架在测振方向的自振频率必须高于机器的最高转速对应的频率，否则会因支架共振使测量结果失真。本特利厂规定，传感器支架在测振方向的自振频率应高于机器10倍的最高工作频率，这一点在实际中往往难于达到，一般支架测振方向频率高于23倍的转子工作频率时就可基本满足测振要求。 为了提高支架自振频率，一般应用68mm厚的扁钢制成支架，其悬臂长度不要超过l00mm，当悬臂较长时，应采用型钢，例如角铁、工字钢等，以便有效地提高支架自振频率。测试中防止支架或传感器发

32、生松动，支架必须紧固在稳定性好的支承部件上，最好固定在轴瓦或轴承座上，传感器与支架连接应采用支架上攻丝再用锁母拼紧的方式。（8）正确的初始间隙 为了趋近系统的正常工作，传感器与目标间的距离必须在趋近传感器的测量范围之内，因此必须了解传感器与目标之间相对位移的大致幅度和方向。如果位移方向是变化的(如相对振动测量的情况)，初始间隙应设置在传感器的测量范围的中点，如图7-9(a)所示。 如果位移是单向的(如轴向位移的测量情况)，应将初始间隙按预期的位移方向设置在传感器的量程范围的一端，如图7-9(b)所示。 在以上两种情况下，一定要留出足够的安全裕度，防止传感器碰到目标。 由于传感器的测量范围是已知

33、的，所以只需将所需的厚度塞尺插到传感器头与目标之间，即可进行机械调整。 转子旋转和机组带负荷之后，转子相对于传感器将发生位移，如把传感器装在轴承顶部，其间隙将减小；如装在轴承水平方向，其间隙取决于转子旋转方向；当转向一定时，其间隙取决于安装在左侧还是右侧。为了获得合适的工作间隙值，在安装时应估算转子从静态到转动状态机组带负荷后轴颈位移值和位移方向，从静态到工作转速，轴颈抬高大约为轴瓦顶隙的12，水平方向位移与轴瓦型式、轴瓦两侧间隙和机组滑销系统工作状况有关，一般位移值为005020mm，位移方向如图7-10所示，传感器安装在右侧水平位置，转子旋转后，间隙c增大，装在左侧d减小。 轴颈在轴瓦内发

34、生的位移除与转速有关外，还与机组有功负荷有关，对于质量较小的汽轮机高压转子和带减速器的转轴，在部分进汽和齿轮传递力矩作用下，会把轴颈推向轴瓦的一侧，其位移值有可能接近于轴瓦的直径间隙。 在调整传感器初始间隙时，除了要考虑上述这些因素外，还要考虑最大振动值和转子原始晃摆值。传感器初始间隙应大于转轴可能发生的最大振幅和转轴原始晃摆值的12。2、速度传感器安装时应考虑的问题(1)工作温度。u 一般速度传感器工作温度均在120以下，温度过高会使传感器绝缘损坏和退磁，使其灵敏度降低。对于高中压转子的轴承，当其轴封漏气严重时，传感器不能较长时间装在轴承上。 (2)避免传感器固定不稳和共振。u 传感器连接不

35、论是采用哪一种方式，传感器都必须紧密地固定在被测物体上，不能有松动，否则会引起传感器的撞击，使测量结果失真。传感器采用单个螺丝固定，有时会引起传感器的共振，使传感器产生较明显的横向振动，引起测量误差。为了避免传感器固定在振动物体上发生共振，其连接螺丝不能小于M8。而且传感器与被测物体之间接触面要平整，接触面的直径不能小于20mm。如果采用外加夹具把传感器固定在轴承座上，夹具高度应尽量降低，否则会把被测物体的振动放大。(3)测点位置前后一致。u 一般机组的轴承在不同的位置振动有较大的差别，因此凡是采用手扶、橡皮泥黏接和永磁吸盘固定传感器，都应标出测点位置，避免因前后测点位置不同而发生误差。这一点

36、对于振动故障诊断和转子平衡中振动测量尤为重要。(4)传感器的互换性。u 为了减轻测试中劳动强度，目前在机组振动测试中一般采用几个以至十几个传感器测量各种振动。对同一点振动来说，当前后采用不同的传感器测量时，各个传感器灵敏度和相位特性应统一，只有经过严格试验的传感器在测试中才能互换，否则会引起较大的测量误差。为了避免传感器互换性不好引起的测量误差，传感器应对号入座(测点)。(5)传感器安装方向与要求测量方向应一致。u 轴承振动往往在某一方向上特别显著，当传感器方向稍为偏离测量方向时，表计指示值就会发生较大的变化，特别是采用手扶传感器，传感器不大的偏斜往往不易觉察，另外采用橡皮泥黏接传感器时，由于

37、轴承温度的升高，橡皮泥软化，传感器发生倾斜而偏离测量方向。所以测量振动时应随时注意传感器安装方向。第五节 汽轮机的危急遮断系统一、汽轮机主要保护项目及功能 1凝汽器真空低保护n 当凝汽器真空下降时，会造成汽轮机内焓降下降，不仅影响汽轮机效率，同时会产生水滴，对汽轮机低压叶片产生水击，损坏叶片。因此几乎所有机组都将真空保护设计为汽轮机的主保护。n 根据机组设计的不同，有的机组采用压力开关采集真空低信号直接送至ETS系统跳闸。有的则采用变送器，将凝汽器压力信号送至DCS系统进行处理，经过限值判断后送至ETS系统跳机。一般采用三取二逻辑。n 关于真空测点的安装，必须注意以下两点：n (1)变送器或压

38、力开关的安装位置标高要高于采样点位置。n (2)取样管中间不能有“U”型弯。这样做的目的是防止取样管积水，影响测量。2润滑油压低保护n 汽轮机润滑油系统是保证汽轮机安全运行的重要辅助系统。如果润滑油压过低，会造成轴承冷却不够、油膜建立不当，甚至烧瓦等重大设备损坏事故。因此润滑油压低保护是必不可少的保护。n 润滑油压的测量也分为压力开关和变送器两种。一般用于汽轮机跳闸的压力取样管从冷油器后润滑油母管上开取样口。3EH油压低保护n EH油是汽轮机油动机的工作介质，也就是通常所说的抗燃油。如果EH油压过低，油动机的工作驱动力就会降低，会造成调阀开启速度变慢，主汽门缓慢关闭，引起汽轮机调节系统异常，不

39、能满足机组安全稳定运行要求，因此大型电调机组设置了此项保护。EH油压的测量也分为压力开关和变送器两种。4汽轮机温度保护n 汽轮机温度保护主要包括汽轮发电机轴系轴承温度保护、发电机定子绕组温度保护、高压缸排汽温度保护等。5锅炉MFT保护n 当锅炉跳闸后，汽轮机跳闸，然后联跳发电机，实现机炉电联动，防止发电机逆功率动作。6发电机一变压器组保护n 当发电机、主变压器及线路发生故障，危及机组安全稳定运行时，发电机一变压器组保 护系统发出跳闸信号送至汽轮机保护(ETS)系统，及时将机组安全停运，防止事故扩大。7超速保护n 超速保护是汽轮机保护的一项重要内容，当汽轮机转速超过汽轮机转子根据材料、重量 和结

40、构设计所能承受的最大安全转速时，机组停止运行，防止事故扩大。一般分为机械超速 保护和电超速保护。8轴向位移保护n 轴向位移保护是为使汽轮机轴向推力轴承处动静部分的水平间隙保持在合理的设计范围之内而设定的一项安全保护措施。9轴承振动n 这是为保证各轴承处汽轮机动、静部分之间的径向间距保持在合理的设计允许范围之内 而设定的一项安全保护措施。10手动打闸n 手动打闸是汽轮机保护系统的最后一道保护措施，在试验汽轮机跳闸系统、测量阀门关 闭时间及汽轮机处于危急情况时人为地使汽轮机跳闸。11DEH失电n DEH即汽轮机数字电液调节系统因失去所有能正常工作的电源系统而无法控制汽轮机， 为安全起见跳闸汽轮机。

41、12其他保护n 除了上述几项保护外，汽轮机保护还有相邻抽汽间压力偏差保护、火警保护、通信总线故障保护等。n (1)压比保护。压比保护一般设计在进口汽轮机上。叶片结垢、断裂等内部原因会造成 抽汽压力超过正常值，但抽汽压力会随着机组负荷的变化经常变化，因此需通过对比相邻的 高中压缸抽汽压力，来发现是否有抽汽压力异常发生。当相邻抽汽压力比值超过一定值时， 为防止意外发生，就要跳闸以保护汽轮机。此项保护定值是折线函数，随着汽轮机负荷变化 而变化。n (2)火警保护。当汽轮机周围或系统内发生火灾时，由运行人员按下火警打闸按钮，使 汽轮机跳闸，联起事故油泵，停运润滑主油泵。这样做的目的是既保证汽轮机安全停

42、机所需 最低润滑油量，又防止油系统大量泄漏，引起火灾事故的扩大。n (3)机械保护系统。汽轮机保护系统除了电气保护装置外，为了安全可靠考虑，另设计有机械保护系统。 二、ETS与其他系统的接口 三、ETS保护联动系统分析 1去汽轮机EHA系统n EHA系统接受ETS跳闸信号后，动作主汽门、调门跳闸电磁阀(采用反逻辑时使电磁阀线圈失电；采用正逻辑时则使电磁阀线圈带电)，将跳闸油压泄掉，快速关闭主汽门和调门。n 一般跳闸电磁阀会采用四取二逻辑。4个跳闸电磁阀采用串并联方式，即AST-1和AST-3并联，AST-2和AST-4并联，然后串联。只有当AST-1、AST-3中有一个动作且AST-2、AST

43、-4中有一个动作时，机组才跳闸。2去汽轮机抽汽系统n 设计汽轮机抽汽系统的目的是提高汽轮机的热效率，一般使用抽汽的热力系统有凝水加热器(低压加热器)、给水加热器(高压加热器)、除氧器、汽动给水泵(小汽轮机)、辅助蒸汽系统等。n 在汽轮机跳闸甩负荷时，抽汽管道和加热器内储存的能量可能使汽水倒流，引起汽轮机反转甚至超速。为防止此类事故发生，在抽汽管道上设计了气动止回阀。当ETS发出汽轮机跳闸信号时，需要快速关闭气动抽汽止回阀，防止汽轮机超速。此外，当高压加热器、低压加热器、除氧器的水位出现异常时，为防止水、汽通过抽汽管道流入汽轮机缸体内，也需要快速关闭气动抽汽止回阀。3去汽轮机旁路系统n 当ETS发出跳闸指令后，联开汽轮机高压旁路系统，将多余的蒸汽通过高压旁路系统引至再热器，防止过热器超压；联开汽轮机低压旁路系统，将再热器内多余的蒸汽通过低压旁路系统引至凝汽器，防止再热器超压。4去FSSS系统n 为确定汽轮机跳闸后是否需要锅炉跳闸，一般设计了逻辑判断。当负荷较低，且汽轮机跳闸后，高压旁路回路、低压旁路回路都能正常打开，则没有必要锅炉跳闸；否则，ETS系统发出的跳闸信号送到FSSS系统，将炉侧的一次风机、燃料供应系统停运，实现机、炉联锁。5去电气保护系统n ETS发出的跳闸信号送到电气保护系统，将发电机主断路器断开，将发电机解列，防止因逆功率损坏发电机。