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        燃汽輪機(jī)軸振測量失真分析處理

        2019-01-20 02:41:50尹磊
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2019年20期
        關(guān)鍵詞:汽機(jī)燃機(jī)渦流

        尹磊

        摘? 要:西門子9F級燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組多為一拖一單軸運(yùn)行,在汽輪機(jī)升速到3 000轉(zhuǎn)時(shí)由3S離合器連接燃機(jī)和汽輪機(jī)轉(zhuǎn)軸,機(jī)組高轉(zhuǎn)速咬合瞬間軸振實(shí)測值相對高,靠近發(fā)電機(jī)也容易受到電磁干擾,對5瓦6瓦軸承振動(dòng)傳感器測量可靠性要求更高。該文通過現(xiàn)場發(fā)生的渦流探頭測量失真2個(gè)事例,闡述了軸振傳感器失真原因及后續(xù)處理過程,使TSI檢測系統(tǒng)正??煽康剡\(yùn)行,保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

        關(guān)鍵詞:3S離合器;渦流振動(dòng)傳感器;分析;處理

        中圖分類號:TK67? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        1 燃?xì)庹羝啓C(jī)發(fā)電方式簡介

        燃?xì)庹羝啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組以天燃?xì)鉃橹饕?,?shí)現(xiàn)能源高效利用與低污染排放,其特點(diǎn)是體積小,啟停迅速,調(diào)峰快,節(jié)能環(huán)保。東亞電力(廈門)有限公司西門子9F級燃汽輪機(jī)為一拖一聯(lián)合循環(huán),燃機(jī)與發(fā)電機(jī)同軸,汽輪機(jī)高中低壓缸同軸,燃機(jī)和汽輪機(jī)通過3S離合器連接,啟動(dòng)過程有別于煤電機(jī)組,燃機(jī)通過燃料閥控制天燃?xì)膺M(jìn)氣量,天燃?xì)馀c壓氣機(jī)加壓后的空氣混合燃燒,沖轉(zhuǎn)燃機(jī)升速并網(wǎng),燃機(jī)排氣煙氣加熱汽包爐水,產(chǎn)生合格蒸汽經(jīng)汽機(jī)調(diào)閥沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)升速,汽機(jī)轉(zhuǎn)軸通過3S離合器與燃機(jī)轉(zhuǎn)軸咬合發(fā)電。3S離合器是燃汽輪機(jī)的關(guān)鍵部件,在汽機(jī)升速到2800轉(zhuǎn)后連接燃機(jī)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子,低轉(zhuǎn)速時(shí)分開由各自盤車機(jī)構(gòu)帶動(dòng)盤車。

        2 9F 燃汽輪機(jī)TSI測點(diǎn)布置及用途

        燃?xì)鈾C(jī)組以調(diào)峰為主,每天啟停,一拖一特殊的咬合系統(tǒng),對軸系安全監(jiān)視系統(tǒng)可靠性要求高。西門子9F級燃汽輪機(jī)TSI系統(tǒng)由16個(gè)軸振探頭,16個(gè)殼振探頭,3個(gè)軸向位移,2個(gè)鍵相,14個(gè)轉(zhuǎn)速組成。軸振測量相對振動(dòng),主要用于監(jiān)視,只有5瓦6瓦軸振在咬合階段參與保護(hù)。殼振探頭測量絕對振動(dòng),參與機(jī)組振動(dòng)高跳機(jī)保護(hù)。鍵相用于輔助分析機(jī)組偏心和振動(dòng),尤其是各測點(diǎn)振動(dòng)的相對關(guān)系,確定配重位置。燃機(jī)和汽輪機(jī)各安裝6個(gè)轉(zhuǎn)速,用于測量大軸轉(zhuǎn)速,參與機(jī)組DEH控制及超速保護(hù)。

        3 渦流傳感器工作原理

        我廠西門子9F級燃汽輪機(jī)軸振探頭為Vibro-meter生產(chǎn),型號為渦流振動(dòng)探頭TQ402,與其相匹配的IQ452信號前置放大器共同組成渦流傳感器。渦流振動(dòng)探頭內(nèi)部有一磁鐵,它被固定在傳感器殼體上,端部有一平面空心線圈,當(dāng)此線圈中有高頻正弦交變電流通過時(shí),線圈周圍空間就產(chǎn)生一個(gè)高頻振蕩磁場,在臨近金屬表面就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,即電渦流,其強(qiáng)度隨著傳感器線圈與金屬之間的距離變化而變化。前置器內(nèi)含有高頻信號發(fā)生器和濾波電路,輸出一個(gè)與距離變化成正比的直流電壓信號,送到TSI卡件轉(zhuǎn)換合成輸出電流信號到DCS系統(tǒng),這就是電渦流傳感器的工作原理。

        渦流傳感器用于對移動(dòng)機(jī)械元件和相關(guān)位移的非接觸測量。Vibro-meter軸振探頭靈敏度為8 V/mm,探頭測量范圍4㎜,安裝時(shí)選擇10 V做為基準(zhǔn)電壓,該位置為傳感器量程中段線性最好位置,有助于提高測量準(zhǔn)確度。軸振探頭安裝固定在軸瓦上,每個(gè)軸瓦上安裝2個(gè)由X和Y方向組成的渦流探頭,所安裝探頭在其軸承測量平面內(nèi)的安裝角度相互垂直,并與軸承上軸瓦的垂直中心線兩側(cè)各成45°。軸振傳感器測量轉(zhuǎn)軸與軸瓦之間的相對振動(dòng),經(jīng)振動(dòng)卡件處理采集振動(dòng)峰-峰值。安裝時(shí)探頭旋入軸瓦支架,延長線從3S離合器前箱穿線孔引至接線盒內(nèi)與前置器相連,探頭表面與軸的間隙體現(xiàn)在前置器輸出電壓上。用萬用表測量前置器輸出電壓,同時(shí)調(diào)整探頭懸入深度,此時(shí)探頭前端面與被測軸表面逐漸接近,當(dāng)測得輸出電壓由24 V開始減小時(shí),要慢慢旋轉(zhuǎn)探頭直至電壓達(dá)到10 V附近,微調(diào)鎖緊螺母,準(zhǔn)確將探頭輸出電壓調(diào)整為10 V并鎖緊螺母。

        4 3S 離合器兩側(cè)軸振振動(dòng)探頭異常處理

        4.1 探頭安裝影響軸振測量

        9F級燃汽輪機(jī)5瓦6瓦軸振探頭安裝在3S離合器兩側(cè),機(jī)組啟動(dòng)咬合階段3S離合器兩側(cè)振動(dòng)測量值大幅升高,燃?xì)?蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組一拖一啟動(dòng)的特殊性,依靠3S離合器將燃機(jī)汽機(jī)轉(zhuǎn)速同步到3 000轉(zhuǎn)。每次啟動(dòng)咬合過程中轉(zhuǎn)軸高速硬性連接,為防止咬合過程中軸振實(shí)測值高損壞設(shè)備,保護(hù)邏輯關(guān)系如下,咬合階段即汽機(jī)轉(zhuǎn)速在2 850與3 000轉(zhuǎn)之間,并且5瓦6瓦振動(dòng)值之和大于260 μm,會(huì)觸發(fā)汽輪機(jī)跳閘,汽機(jī)轉(zhuǎn)速低于870轉(zhuǎn)時(shí)才能再次啟動(dòng)。

        #1機(jī)組曾經(jīng)發(fā)生過在汽機(jī)沖轉(zhuǎn)咬合階段,6瓦軸振突變,振動(dòng)超出報(bào)警值達(dá)滿量程,直至壞點(diǎn),汽機(jī)無法正常咬合。如果是真實(shí)測量值可能會(huì)對3S離合器造成損壞,通過觀察卡件采集通道,發(fā)現(xiàn)6瓦軸振僅Y側(cè)振動(dòng)大幅波動(dòng),X側(cè)振動(dòng)在正常范圍內(nèi)。檢查前置器輸出電壓無規(guī)律波動(dòng),測量探頭阻值在7Ω~9Ω波動(dòng)。在前置器上對換6瓦XY兩側(cè)軸振探頭延長線后,卡件上顯示為X側(cè)振動(dòng)大幅波動(dòng),Y側(cè)振動(dòng)正常,可排除外部前置器卡件損害及線路干擾引起測量不準(zhǔn)。初步判斷可能有3種情況所致。1)探頭安裝傾斜。2)延長線接頭接觸不良。3)Y側(cè)振動(dòng)實(shí)際高。東南大學(xué)振動(dòng)專家來廠采集數(shù)據(jù),根據(jù)頻譜分析初步懷疑為假信號,把探頭從延長線處拆除,卡件僅輸出X側(cè)正常值,避免汽機(jī)在咬合過程中跳閘。利用機(jī)組臨停檢修時(shí)揭開3S離合器前箱端蓋,檢查探頭并無松動(dòng)現(xiàn)象,延長線接頭無松動(dòng)氧化。松開6Y振動(dòng)探頭并緊螺母,往外旋轉(zhuǎn)探頭,發(fā)現(xiàn)探頭非常緊,往外旋咬合力很大,初步確定探頭裝歪,拆出來檢查探頭表面,發(fā)現(xiàn)有一側(cè)已被磨出痕跡。檢查支架螺紋在起始部位有3個(gè)螺牙滑絲,且在螺牙內(nèi)部有油污鐵屑,安裝時(shí)探頭與支架螺牙沒對準(zhǔn),探頭受力,端面傾斜,隨著機(jī)組啟停咬合次數(shù)增多,6Y軸振探頭表面受摩擦,導(dǎo)致軸振探頭受損。針對安裝時(shí)出現(xiàn)的問題,后續(xù)安裝工藝做了改進(jìn),安裝軸振探頭前都要檢查螺牙,并用潤滑油沖洗安裝孔,軸振探頭旋入時(shí)用手旋到電壓有變化才能用工具調(diào)整。測量元件安裝位置油脂多,溫度高,接觸位置容易氧化老化接觸不良,從而導(dǎo)致信號傳輸不穩(wěn),信號波動(dòng),在安裝工藝上做了改進(jìn),連接頭纏生膠帶,外側(cè)套熱縮管,做了延長線保護(hù)槽盒,防止受力同時(shí)起到屏蔽作用。

        4.2 碳刷接地干擾軸振測量

        #2機(jī)組5瓦6瓦軸振曾發(fā)生過一起由于接地不良導(dǎo)致軸振大幅波動(dòng)事件。3S離合器兩側(cè)軸振探頭安裝位置靠近發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng),大軸碳刷接地不良也容易導(dǎo)致軸振波動(dòng)。發(fā)生故障當(dāng)天#2機(jī)組帶滿負(fù)荷運(yùn)行,5瓦,6瓦軸振測量值由50微米逐漸攀升,超出報(bào)警值130 μm之后開始無規(guī)律波動(dòng),波動(dòng)范圍在80 μm~150 μm。發(fā)現(xiàn)異常后立即趕往電子設(shè)備間查看軸振測量卡件顯示數(shù)值,5瓦和6瓦X,Y兩側(cè)振動(dòng)測量數(shù)值都在同時(shí)波動(dòng),用手持式振動(dòng)測試儀測量軸振測點(diǎn)附近機(jī)殼,手測值在40 μm~70 μm,對比日常巡視測試數(shù)據(jù)并無明顯差別,機(jī)組實(shí)際振動(dòng)高的可能性不大。4個(gè)探頭同時(shí)波動(dòng),軸振測量元件同時(shí)損壞的可能性不大,懷疑干擾源影響所致。由于該時(shí)段現(xiàn)場無人員在接線盒附近使用手機(jī),對講機(jī),且振動(dòng)波動(dòng)持續(xù)存在,排除外部無線電發(fā)射裝置影響。機(jī)組維持運(yùn)行到晚上停機(jī)后檢查,首先檢查信號系統(tǒng)屏蔽及接地,屏蔽層均完好,接地線接觸良好,無氧化松動(dòng)現(xiàn)象。考慮干擾的共性問題懷疑為周圍電磁干擾,檢查3S離合器旁大軸碳刷,發(fā)現(xiàn)2只碳刷的公共線松脫,接線緊固后發(fā)現(xiàn)盤車狀態(tài)下軸振波動(dòng)同時(shí)消失,至此可確認(rèn)導(dǎo)致軸振波動(dòng)的主要原因是碳刷接觸不良,轉(zhuǎn)軸上積累的靜電電荷無法對地釋放通路,靜電荷積累造成軸電壓升高,轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生電勢影響渦流傳感器線圈測量,產(chǎn)生干擾電勢,使測量失真。

        5 結(jié)語

        9F級燃汽輪機(jī)3S離合器兩側(cè)軸振高是一個(gè)普遍問題,排除安裝影響因素,消除回路信號干擾因素,才能保證振動(dòng)測量值的準(zhǔn)確性。工作中需要掌握探頭原理,分析可能存在的虛假信號,提供真實(shí)可靠的檢測數(shù)據(jù)也是保證機(jī)組正常運(yùn)行的重要因素。

        參考文獻(xiàn)

        [1]李治永.某燃?xì)廨啓C(jī)電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子接地故障的分析與處理[J].燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù),20(3-4期合刊):84-87.

        [2]盧廣法.西門子F級燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組培訓(xùn)教材[M].北京:浙江大學(xué)出版社,339-346.

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