汽机本体震动测量信号异常分析

张东鹏 陈雄雄

摘要：通过对1期两台国产600MW机组的安装及投产运行以来的跟踪，来分析汽轮机振动测量方面的各种问题的处理方法及处理过程。

关键词：BENTLY;汽轮机振动;振动探头：问题分析

现如今，我国已经投产和正在基建的600MW汽轮发电机组已经完全国产化。国内的几家大型汽轮机厂是600MW机组国产化普及的领头羊。国产汽轮机的各项技术的日益成熟，性能的不断提高为我国的经济腾飞做出了重要的贡献。

1 机组简介

一期两台汽轮机为上海汽轮机有限公司引进美国西屋公司技术制造的亚临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机，型号是N600.16.7/537/537。发电机是由上海电机厂引进美国西屋公司制造的，型号为QFSN.600.2型，冷却方式水.氢.氢。汽轮发电机轴系由高压转子、中压转子、低压一号转子、低压二号转子、发电机转子及集电环转子组成，各转子之间为刚性靠背轮连接，共有11个支撑轴承和一个推力轴承，其中l～4号轴承为四瓦块可倾瓦型径向轴承，5号轴承上半为圆柱形，下半为两瓦块可倾瓦，6～8号轴承为径向圆筒型轴承，9-10与5号轴承结构一样，11号轴承为四瓦块可倾瓦。

2 TDl系统简介

我厂的3500瞬态数据接口（TDI）是3500监测系统和本特利内华达System 1TM机械管理软件之间的接口。TDI结合了3500/20框架接口模块（RIM）和通讯处理器，如TDXnet的功能。该通讯处理器具有与TDXnetTM相同的功能，但是专门用于连接3500机械保护系统。它采用特殊的框架接口模块（3500/22M）代替标准版本（3500/20），在3500框架中不要求额外的框架空间。它从3500框架中的所有通道采集数据，可以针对每一个通道组态，根据每个通道的要求提供瞬态数据采集、稳态数据采集或静态数据采集。该模块通过以太网与本特利内华达的Systeml聊软件通讯。

3 振动监测信号的采集及处理过程

我厂的汽轮机振动监测分为两部分：一是轴振动监测信号，这是目前大型发电机组主要监测信号，也是大型机组振动主要的评判标准信号。二是轴承座（瓦振）振动监测信号。本机组主要以轴振动监测信号为监测及保护跳机的重点，轴承座振动只是在轴振动出现振动故障时，作参考分析数据。在机组启动、升速、定速、超速、并网带负荷及变负荷等各种工况下，对振动信号进行实时监测和记录分析。对重要的信号进行频谱分析，预防振动事故。通过升降速曲线实测轴系临界转速。轴振动监测信号从现场通过电涡流传感器探头送到前置器，信号由前置器转换后送到3500监测器的3500/42M振动监测模块处理，处理后的信号分别送到以下几个地方：监测模件的模拟量扩展输出信号送到西屋公司的DEH系统显示;监测模件的数字信号由TDI接口模件3500/22M通过TCP/IP协议通讯到System IrU計算机软件系统进行数据采集和分析;监测模件的数字信号由3500/92通讯网关模块通过MODULBUS协议通讯到西门子公司的DCS控制系统进行画面显示;监测模件将振动信号采集分析后，送到3500/32继电器模件进行定值比较，输出报警及跳机开关量信号送到汽机ETS保护系统，用于遮断汽轮机。振动测点布置如下：机组l～ll号轴承装有一个x向涡流轴振探头和一个Y向复合探头（包括一个电涡流轴振探头和一个速度瓦振探头），2个探头在其轴承的测量平面内的安装角度相互垂直并与轴承上半瓦的垂直中心线两侧各成45。倾斜角。其中复合探头定义为Y方向，可测量轴绝对振动;同时X向为面对机头的左手侧布置，Y向为面对机头的右手侧布置。

4 问题分析

4.1 振动涡流探头的安装方法

现场轴振探头信号监测器的型号为3300 XL 8 mm电涡流传感器系统，BENTLY监测系统对于油膜轴承机器非接触式振动和位移测量，3300 XL 8mm电涡流传感器系统的线性度为7.87V/mm （200mV/mil）。探头安装的推荐的间隙设定值为1.27ram（50mils），线性范围从距被测靶面约0.25mm （10mils）处开始，从0.25至2.3mm（10至90mils）。最小靶面尺寸：直径15.2mm（0.6inch）平面靶面）推荐最小轴直径：76.2mm（3.0inch）通过以上标准可以计算出探头安装的信号电压为：1.27mmX（.7.87V/mm）=.9.995VDC有效电压范围为.1.968—.18.101vDC。在轴振电涡流探头的安装过程中，我们用万用表测量探头的信号电压，同时来调整探头的固定螺母，使万用表的显示电压为10VDC。

4.2 X向探头与Y向探头支架安装不垂直问题

在#l机的探头安装过程中，在安装4Y轴振动电涡流探头时发现将探头调整到.10.0VDC非常困难，探头在由一11VDC变到.10VDC时探头锁紧螺母很紧。由于怕探头损坏，将探头旋出检查，发现探头的边缘有磨损严重的痕迹。因此判断探头的安装支架有可能焊接偏了。于是联系汽机专业将轴承盖打开检查。4Y探头的支架焊接偏离了垂直大轴的方向，同时和4X探头支架也不垂直，和正常安装位置有接近10。锐角的偏移量。造成了探头在安装中端面与大轴地切面有一个锐角，因为探头与大轴切面的正常距离为1.27mm左右，探头倾斜安装势必造成安装电压偏高。发现这个厂家设备组装问题后，我们全面检查了其他瓦的轴承盖探头支架，看是否有相同问题存在。检查结果发现，其他瓦的x向探头支架和Y向探头支架也不是完全垂直。我们对偏移角度大的7瓦、8瓦的支架进行了相应调整。其他瓦的支架偏移角度很小，由于大轴的直径很大，最小的11瓦轴径也有220mm。因此，其它瓦的支架偏移对测量影响不大，不进行处理。

结束语：

通过对振动设备及逻辑的各项改造，从根本上解决了振动信号的测量不准及异常摆动等现象，TSI3500系统通过对振动数据的正确采集及处理，将数字信号送到SYSTEM l软件系统进行分析，为运行及检修提供了正确的分析数据及各种振动图谱。

参考文献

[1]张继. 汽轮发电机TSI振动测量信号异常故障的分析与处理[J]. 电力系统装备， 2019（9）：2.

[2]郑杰峰， 朱孔臣， 张正军，等. 振动信号分析技术在汽轮机故障诊断中的应用[J]. 设备管理与维修， 2020（15）：4.