关于轴振传感器测量干扰的分析与探讨

唐斌 马小明

摘 要：某电厂百万机组主机#6、#7瓦曾多次发生轴振晃动现象，给机组的安全稳定运行带来一定的影响。本文分析了轴振测量的组成、原理以及常见的晃动原因，并根据分析采取了相应的措施，取得了较好的效果。

关键词：轴振;晃动;电涡流;传感器

1 概述

轴振即转轴的径向振动，是现代大型发电机组中一个非常重要的监测参数，对于机组的安全稳定运行起着非常重要的作用。轴振的测量一般采用电涡流传感器测得。某电厂1000MW机组，主机#6、#7瓦分别是发电机汽端和励端轴瓦。自投产以来，#6、#7瓦多次发生轴振指示晃动现象，严重影响了机组的运行安全。该轴振测量系统由振动探头、前置器、监测卡件和电缆组成，其中，轴振探头为VM600系列8mm TQ402涡流传感器，分别安装于#6、#7瓦瓦座上。前置放大器安装在环氧树脂板上，输出端分别为-24V供电、COM端和OUT端，屏蔽线在前置器处开路，在卡件处接地。

2 电涡流传感器测量原理

前置器中生成的高频震荡电流，通过延长电缆进入探头线圈，从而产生交变磁场。根据法拉第电磁感应原理，当被测金属体靠近这个磁场时，则在该金属表面产生感应电流，即电涡流。同时，该电涡流也产生一个与探头线圈方向相反的交变磁场，从而使得探头线圈的阻抗发生变化。前置放大器通过电子线路的处理，将该阻抗的变化转化为电压的变化进行输出。

一般情况下，该阻抗与金属体磁导率、电导率、线圈几何形状、几何尺寸、电流频率、探头线圈与金属导体表面距离等参数有关。当我们在使用探头时，除了距离外，前面几个参数都是固定的，因此，探头阻抗就成了与距离的单值函数。另外，互感M随线圈与导体距离的增大而减小。当距离变大时，互感变小，阻抗变大;当距离减小时，互感变大，阻抗减小。

通过以上分析，我们可以认为，如果等效阻抗发生改变，前置器输出电压将会发生变化，在表现形式上，即等效于距离发生改变。

3 影响传感器测量因素分析

下面我们分析影响传感器测量的一些因素。

原因1：油污影响。在现场检查时我们发现，探头传感器和前置放大器接插件处渗油严重，而且油污表面含有各种杂质，对探头的绝缘性能产生了较大的影响。在某一时刻，可能会导致探头的阻抗发生改变，从而使得轴振测量发生跳变。我们通过定期清擦渗油，发现轴振晃动的次数变少了。因此，通过以上观察和分析，我们认为传感器渗油会导致轴振测量发生变化。

原因2：导致轴振晃动的原因还有可能是轴电压影响。轴电压是指由于发电机磁场不对称，发电机大轴被磁化，静电充电等原因在发电机轴上感应出的电压。通过之前的分析我们知道，电涡流传感器是通过产生交变磁场作用于大轴的，由于传感器线圈及大轴的阻值都很小，在此可以忽略，即设定R1=0，R2=0。等效电路图如下：

其中R1、R2分别为探头及导体电阻，M为互感，L1为探头线圈，U1、U2分别为探头电压及轴电压。

根据以上分析，我们可以得出：

通过上述的分析我们可以发现，如果这个轴电压U2变大，则等效阻抗Z就会变小，这跟距离变小在形式上的表现是一样的，即都表现为轴振变大。在实际情况中，通过观察我们发现，当轴电压变化较大时，往往会引起轴振的晃动现象。因此，我们认为轴电压的突变会对轴振产生较大的影响。

原因3：前置放大器受外界電磁干扰也会造成轴振晃动。前置放大器内部含有震荡、测量、放大等电路，如果外界电磁场突然变强，就会干扰到这些电路的正常工作。原先前置放大器是安装在塑料盒内的，对于外界电磁不能起到很好的屏蔽作用。虽然前置器本身具备一定的抗干扰能力，但在某些极端情况下是起不到很好的效果的。所以我们认为这也是造成轴振晃动的原因之一。

原因4：延长线绝缘不好、插头松动、屏蔽线未接好、接线松动等原因也会造成轴振测量晃动。但在之前的检查中，我们均未发现类似的问题。因此，我们认为这些不是造成轴振晃动的主要原因。

4 采取措施

通过以上的分析，我们认为造成轴振晃动的主要原因在于油污、轴电压以及外界电磁干扰的影响。

措施1：减小油污的影响。可以在传感器上加绝缘套，并且做好防渗油措施，这就从源头上切断油污往外传导的途径。但存在的问题是：机务需要在瓦座上重新开孔，需要加工合格绝缘套，实施起来比较复杂，不利于操作。后来我们发现，原探头电缆从端盖底部引出，油污容易沿着电缆渗出到端子箱内，同时我们在轴瓦上部外盖上发现有2个备用闷头，于是我们重新加工带孔的闷头，将传感器同轴电缆从该孔引出到前置放大器。这样做的好处是电缆从顶部走，可以有效避免渗油问题，而且实施起来比较方便。

措施2：减小轴电压的影响。通过对发电机接地碳刷的改造，有效降低了轴电压的突变状况。通过观察发现，轴振晃动的情况也得到了明显的改善。

措施3：减小外界电磁干扰的影响。原#6瓦轴振端子箱是塑料端子箱，通过改造将其更换为金属端子箱，前置放大器安装在环氧树脂板上，从而防止外部信号对前置放大器的干扰。

5 效果分析

通过上述措施的执行，经过一段时间的跟踪观察，我们发现，#6、#7瓦轴振晃动情况明显改善，渗油情况也得到了有效的控制。所以本次改造取得了很好的效果，有利于机组的稳定可靠运行。

参考文献：

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[2]谭祖根，陈守川.电涡流传感器基本原理分析.仪器仪表学报，1980，1（1）：114-115.

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