什么是汽轮机的轴向位移
汽轮机轴系监测系统
汽轮机轴系监测系统概述汽轮机轴系监测系统作为热工保护内容的一部分，是实现汽轮机组运行自动化的机组运行自动化的基础，是保证汽轮机组安全经济运行的必备装置。
汽轮机轴系监视保护项目主要包括：汽轮机振动的监测、转子轴向位移监测、转速监测、缸胀及胀差监测、偏心监测等。
由于各个汽轮机机组的形式、结构以及组成不尽相同，因而不同形式的汽轮机所配置的监视和保护装置，其项目和要求也不尽相同。
汽轮机轴系监测（TSI）系统基本参数（一）、动态运行（振动）参数1.振幅振幅是表示机组振动严重程度的一个重要指标，它可以用位移、速度或加速度表示。
根据振幅的监测，可以判断“机器是否平稳运转”。
以前对机组振动的检测，只能测得机壳振幅，虽然机壳振幅能表明某些机械故障，但由于机械结构、安装、运行条件以及机壳的位置等，转轴与机壳之间存在着阻抗，所以机壳的振动并不能直接反映转轴的振动情况，因为机壳振动不足以作为机械保护的合适参数，但是机壳振动通常作为定期监测的参数，能及早发现叶片共振等高频振动的故障现象。
由于接近式传感器能够直接测量转轴的振动状态，所以能够提供机组振动保护的重要参数，把接近式电涡流传感器永久的安装在轴承架上，便能随时观测到转轴相对于轴承座的振幅。
振动幅值一般以峰—峰密耳位移值或峰—峰微米位移值表示。
一台运行正常的机组的振幅值都是稳定在一个允许的限定值。
一般来说，振幅值的任何变化都表明机械状态有了改变。
机组的振幅无论增加或减少，操作和维修人员均应对机组作进一步调查分析。
2.频率汽轮发电机组等旋转机械的振动频率(每分钟周期数)，一般用机械转速的倍数来表示，因为机械振动频率多以机械转速的整数倍和分数倍形式出现的。
这是表示振动频率的一种简单的方法，只把振动频率表示为转速的一倍、二倍或1/2倍等，而不用把振动频率分别表示为每分钟周期数或赫兹。
在汽缸测量中，振幅和频率是可供测量和分析的惟一主要参数，所以频率分析在汽缸振幅测量中是很重要的。
TSI
TSI系统即汽轮机安全监视系统。
用于连续监视汽轮机运行的机械状态的参数。
输出模拟量信号分别送至DEH系统和DCS系统进行显示，实时反映汽轮机当前状态。
对重要参数还具备报警及停机信号输出功能。
当参数达到报警值时，输出接点信号至DCS系统进行报警显示。
达到停机值时，输出接点信号送至保护系统自动停机，同时送一对接点信号至SOE 进行报警并记录。
我厂TSI系统采用的是飞利浦的Epro MMS6000监测系统。
监测参数有：轴向位移、胀差、振动、偏心、转速、键相、零转速。
另外热膨胀测量装置为DF9230热膨胀监测仪，0~50mm，配TD-2型绝对膨胀传感器。
测点的安装分布图如下：一．轴向位移：轴向位移指的是轴向推力盘与轴向推力轴承之间的相对位移，即汽轮机轴向推力轴承处动静部分的水平间隙。
因为推力轴承承受蒸汽作用在转子及动叶片上的轴向推力，并确定转子的轴向位置，所以轴向位移就表明了推力轴承所承受力的大小，也表明了推力瓦块表明乌金的磨损程度。
对轴向位移的测量一般用电涡流探头。
当间隙发生改变时，传感器探头输出值会发生变化，经过前置器处理后，输出至TSI卡件的输入电压发生变化，经过卡件内预先设定的探头线性度处理，折算出位移量的大小。
轴向位移的零位是将推力盘紧靠工作瓦，调整间隙，使前置器输出电压为-12V，在卡件组态中将其定为轴向位移的零位，以大轴向发电机侧移动为正。
TSI测量卡件的型号为MMS 6210。
探头型号为PR6424。
前置器型号为CON021。
测量量程为-2~+2mm。
正向报警值≥0.6mm。
停机值≥1.2mm。
负向报警值≤-1.05mm。
停机值≤-1.65mm。
为了避免信号误动引起不必要的停机事故，我厂轴向位移的测量采用两个探头。
报警采用或逻辑，即任一个探头测量值到达报警值即输出接点信号进行报警。
停机采用与逻辑，即需要两个探头测量值都达到停机值输出接点才会导通。
二．胀差：因为汽轮机转子的质量比汽缸小的多，工作时四周有蒸汽流动，因此在启动及正常工作时，转子的膨胀量大于汽缸，使得转子与汽缸之间产生相对膨胀，即胀差。
关于小汽轮机轴向位移保护的说明
关于小汽轮机轴向位移保护的说明我公司小汽轮机为杭州汽轮机股份有限公司生产的单缸、单流、单轴、反动式、纯凝汽、下排汽汽轮机,型号为NK50/56/0。
该小汽轮机设有机械轴向位移保护，在已运行的机组中此机械式的轴向位移保护曾多次引起过小汽轮机的误跳闸，此误跳闸是由于安装间隙未调整好引起的，当引起我们的注意。
现将杭汽NK50/56/0小汽轮机轴向位移保护说明如下：一般情况下，汽轮机的轴向位移仅有电气轴向位移保护，但杭汽生产的小汽轮机的轴向位移保护与众不同，它分为电气轴向位移保护和机械轴向位移保护，任何一个动作，都会引起小汽轮机的跳闸。
电气轴向位移保护如下：轴位移探头安装在前轴承座的托架上，探头与前置器组成传感器系统，输出模拟量信号到TSI系统进行采集处理，当轴向位移值达到跳闸值时，TSI输出跳闸信号（开关量）到ETS，使小汽机跳闸。
机械轴向位移保护如下：机械轴向位移保护与机械超速保护构成危急保安装置，当机械轴向位移过大时，其凸肩撞击拉钩（相当于飞锤飞出撞击拉钩），使机组紧急停机。
电气轴向位移保护与其它汽轮机的原理相同，在此不再详述。
关于机械轴向位移保护的原理详述如下：通常大型机组的飞锤安装在轴头附近，在飞锤的前后附近轴的直径是不变化的，可是在杭汽的小汽轮机的轴的飞锤安装位置的前后部分却加工了两个突出的凸肩，将拉钩（即飞锤动作后飞出要撞击的那个拉钩）夹在中间，小机安装时应该测量两个间隙：○1飞锤与拉钩的径向间隙（出厂时测量为0.9mm,要求为0.8-1.0mm）○2拉钩与凸肩的轴向间隙：共有前后2个数据，这2个数据（不应该相差太大，出厂时一个是0.9mm，另一个是1.15mm）的和应该是2mm左右(出厂时测量为2.05mm,要求每一个数据在0.8mm-1.2mm之间)。
如果相差太大，说明安装人员在安装小汽轮机时使转子有了向前或者向后比较大的位移，这样使得两个凸肩中的一个与拉钩的轴向间隙变的太小了，小机在发生小的轴向位移（不应该引起跳闸的值）时会使凸肩撞击拉钩（相当于飞锤飞出撞击拉钩，使机组紧急停机），有可能引起小机误跳闸。
汽轮机名词解释
汽轮机名词解释集11．汽轮机监视段压力——各抽汽段（除了最末级一、二级外）和调节级室的压力统称监视段压力。
2．过热度——从干饱和蒸汽加热到一定温度的过热蒸汽所加入的热量叫过热度。
3．反动度——就是蒸汽在动叶片内膨胀时所降落的理想焓降与整个级的理想焓降之比。
4．转子的寿命——是指从初次投入运行至转子出现第一道宏观裂纹期间的总工作时间。
5．除氧器的滑压运行——就是除氧器的压力不是恒定的，而是随机组负荷和抽汽压力的变化而变化。
6．油膜振荡——汽轮机转子的一阶临界转速接近工作转速的一半，这样的转子在工作转速下发生半速涡动时就将引起转子的共振，使半速涡动的振幅急剧增大，这种情况称为油膜振荡。
7．凝汽器极限真空——当凝汽器真空提高时，汽轮机的可用热将受到末级叶片蒸汽膨胀能力的限制，当蒸汽在末级叶片中膨胀达到最大值时，与之相对应的真空为极限真空。
8．水锤现象——在有压管道中，由于某一管道部分工作状态突然改变，使液体的流速发生急剧变化，从而引起液体压强的骤然大幅波动，这种现象叫水锤现象。
9．轴向位移——在汽轮机运行中，轴向推力作用于转子上，使之产生轴向窜动称为轴向位移。
10．余速损失——蒸汽离开动叶片时具有一定的余速，即具有一定的动能，这部分没被利用完的动能称余速损失。
11．转子惰走时间——发电机解列后，从汽轮机主汽门、调门关闭时起，到转子完全静止这段时间叫转子惰走时间。
12．死点——热膨胀时，纵销引导轴承座和汽缸沿轴向滑动，横销与纵销作用线的交点称为死点。
13．弹性变形——物体在受外力作用时，不论大小，均要发生变形，当外力停止作用后，如果物体能恢复到原来的形状和尺寸，则这种变形称物体的弹性变形。
14．塑性变形——物体受到外力的作用时，当外力增大到一定程度，即使停止外力作用，物体也不能恢复到原来的形状和尺寸，则这种变形称物体的塑性变形。
15．除氧器自生沸腾——指过量的热疏水进入除氧器时，其汽化出的蒸汽量已经满足或超过除氧器内的用汽需要，从而使除氧器内的给水不需要回热抽汽加热自己就沸腾，这种现象叫除氧器自生沸腾。
轴向位移
轴向位移又叫串轴，就是沿着轴的方向上的位移。
总位移可能不在这一个轴线上，我们可以将位移按平行、垂直轴两个方向正交分解，在平行轴方向上的位移就是轴向位移。
轴向位移反映的是汽轮机转动部分和静止部分的相对位置，轴向位移变化，也是静子和转子轴向相对位置发生了变化。
全冷状态下一般以转子推力盘紧贴推力瓦为零位。
向发电机为正，反之为负,汽轮机转子沿轴向向后移动的距离就叫轴向位移。
影响轴向位移的因素1).负荷变化. 2).叶片结垢严重. 3).汽温变化. 4).蒸汽流量变化. 5).高压轴封漏汽大,影响轴承座温度的升高. 6).频率变化. 7).运行中叶片断落. 8).水冲击. 9).推力轴瓦磨损或损坏. 10).抽汽停用,轴向推力变化. 11).发电机转子窜动.12).高压汽封疏汽压调节变化. 13).真空变化.14).电气式轴位移表受频率,电压的变化影响.15).液压式轴位移表受主油泵出口油压,油温变化等影响.轴向位移大如何消除如果是机组运行中轴向位移偏大，那就降负荷，这样就能减少轴向位移。
机组停机后应该用千斤顶检查转子产生轴向位移的原因，比如推力瓦块的推力间隙是否过大，轴承是否定位不良，找到原因并消除。
还有就是检查轴向位移的测量回路是否存在问题。
☻汽轮机轴向位移-零点定位到底是在推力盘靠在工作瓦上的时候还是靠在非工作瓦上的时候来确定的，还是两边都行？定完位后还要给推回中间位置吗？1.是平衡盘靠在推力瓦工作面上,因为汽轮机正常运行时,转子就在这个位置上。
2.我们厂轴向位移定零位是推力盘紧靠工作瓦块自然回松后作为基准点。
3.实际工作中,转子轴向位移零位定位可以有三种方案：①汽轮机转子推力盘贴死推力瓦工作面的状态下定位；②推力盘贴死推力瓦非工作面的状态下定位；③推力盘处于推力轴承工作瓦与非工作瓦之间，不贴死任何一面的情况下定位。
汽轮机转子轴向位移的保护值一般为正、负向各1.0毫米，而推力轴承的推力总间隙一般只有0.25至0.38左右，因此，推力盘处在什么状态下定轴向零位，对汽轮机轴位移的影响不大。
汽轮机轴向位移和胀差
汽轮机轴向位移和胀差1、轴向位移和胀差的概念轴位移指的是轴的位移量，而胀差则指的是轴相对于汽缸的相对膨胀量,一般轴向位移变化时其数值较小。
轴向位移为正值时，大轴向发电机方向移，若此时汽缸膨胀远小于轴的膨胀,胀差不一定向正值方向变化；如果机组参数不变，负荷稳定，胀差与轴向位移不发生变化。
机组启停过程中及蒸汽参数变化时，胀差将会发生变化，由于负荷的变化而轴向位移也一定发生变化。
运行中轴向位移变化，必然引起胀差的变化。
轮机的转子膨胀大于汽缸膨胀的胀差值称为正胀差，当汽缸膨胀大于转子膨胀时的胀差值称为负胀差。
根据汽缸分类又可分为高差、中差、低I差、低II差。
胀差数值是很重要的运行参数，若胀差超限，则热工保护动作使主机脱扣，避免动静部分发生碰撞，损坏设备。
启动时，一般应用加热装置来控制汽缸的膨胀量，而转子主要依靠汽轮机的进汽温度和流量以及轴封汽的汽温和流量来控制转子的膨胀量。
启动时胀差一般向正方向发展。
汽轮机在停用时，随着负荷、转速的降低，转子冷却比汽缸快，所以胀差一般向负方向发展，特别是滑参数停机时尤其严重，必须采用汽加热装置向汽缸夹层和法兰通以冷却蒸汽，以免胀差保护动作。
汽轮发电机中，由于蒸汽在动叶中做功，以及隔板汽封间隙中的漏汽等原因，使动叶前后的蒸汽压力有一个压降。
这个压降使汽轮机转子顺着蒸汽流动方向形成一个轴向的推力，从而产生轴向位移。
如果轴向位移大于汽轮机动静部分的最小间隙就会使汽轮机静、转子相碰而损坏。
轴向位移增大，会使推力瓦温度开高，乌金烧毁，机组还会出现剧烈振动，故必须紧急停机，否则将带来严重后果。
差胀保护是指汽轮机转子和汽缺之间的相对膨胀差。
在机组启、停过程中，由于转子相对汽缸来说很小，热容量小，温度变化快，膨胀速度快。
若不采取措施加以控制升温速度，将使机组转子与汽缸摩擦造成损坏。
故运行中差胀不能超过允许值。
汽轮机转子停止转动后，负胀差有可能会更加发展，因此应当维持一定温度的轴封蒸汽，以免造成恶果。
轴位移定位方法
轴向位移、胀差的安装和调试关于轴向位移和胀差的方向及机械零位的确定安装间隙的确定条件：由于零位是在工作瓦及非工作瓦的正中心，并且需要将推力盘靠死工作瓦时来安装并定位两只轴位移传感器，差胀传感器也如此。
方法：轴向位移和胀差的安装间隙的确定相当重要，要在掌握基本原理的基础上来确定此间隙就会变的相当容易，并方便的安装。
下面介绍轴向位移安装间隙的确定方法。
假定我们选用一个传感器，此传感器探头有效直径（除了线圈以外的）为8mm，间隙线性范围为4.5mm，传感器输入输出曲线如图1所示，电压输出-2V—20Vdc为线性输出范围，所对应的间隙为0.5mm—5.0mm,灵敏度为4V/mm即d1=0.5mm,对应输出电压为：-2V DC；d2=5.0mm，对应电压输出为-20V DC.如果轴向位移表量程范围为：-2mm--+2mm,即范围为4mm，此时安装间隙为d0=2.75±0.25mm,即d2=2.5mm,d3=3mm,只要将传感器安装在此范围之内即可。
此时传感器电压输出对应于-10VDC---12VDC.由于传感器输出与电压是一一对应的关系，所以在传感器安装时，没有必要用塞尺去测量间隙，只要用电压表测量输出电压即可。
零位确定在安装固定传感器时，不必关心监视仪表的指示值，在传感器固定完毕后，利用监视仪表的“零迁”即可。
如果轴系不在零位，如果测量得目前大轴在+2mm，此时监视值迁为+2mm即可。
1.如果系统性能图超出规范限制范围，例如，线性区少于80mils，比例系数超出±11mV，那么首要的原因可能是系统的某一部分构成不匹配。
探头、延伸电缆或前置器在电气长度方面不匹配，使得总长度太长或太短。
2.当提供的-24Vdc电压超出允许变化范围时，传感器的性能也会超出偏差的允许范围。
传感器的可用电压变化范围为-17.5至 -26.0 Vdc。
然而，对较高的输入电压可能会失去响应。
传感器的供电电压低于- 16Vdc时线性区域将严重减小。
#2汽轮机轴向位移波动分析
＃2汽轮机轴向位移波动分析李志坚2000年春节调停消缺后＃2机组运行时汽轮机轴向位移就一直偏大。
但经过分析确认汽机的通流部分和推力轴承工作状况与以往一样，应该是好的。
轴向位移偏大的原因是“零位”不准造成的，最后ALSTOM公司建议修改了控制值。
对此，章建叶主任工程师有非常透彻的分析报告文章可以参考。
因此对为什么轴向位移指示偏大方面就不多说了。
在此，只对因汽温、调门开度的不同以及环境温度变化引起轴向位移的波动进行粗略的探讨。
特别是马上就要到冬天了，随着环境温度的下降＃2机轴向位移又会明显上升，估计高时会达0.48mm以上。
一．轴向位移波动现象在同一负荷下，因汽温、调门开度的不同以及环境温度不同轴向位移有较大的波动。
机组在3000r/min稳定一段时间以后，润滑油温度稳定以后，测量系统的工作环境温度已经基本稳定，因此，机组并网后的轴向位移变化也应该是真实地反映推力盘的位移。
轴向位移的变化应该基本上是机组负荷的单一函数。
但是：1．目前＃2机组的轴向位移在相同负荷下有较大波动。
比如600MW时，因汽温、调门开度的不同轴向位移有一定的波动，最大波动达0.06mm。
2．环境温度变化也会引起轴向位移的变化。
冬天的轴向位移要比夏天大0.025mm-0.035mm左右。
3．主蒸汽温度变化时，轴向位移变化明显。
主蒸汽温度升高，轴向位移明显增大。
4．调门开度变化轴向位移也变化相当明显。
特别是＃4调门开度的变化。
调门关小，轴向位移明显增大。
二．引起轴向位移变动的可能原因1．轴向推力变化引起推力盘的位移。
机组负荷变化是引起轴向推力变化的最主要原因，因为轴向推力主要来源于汽机各级前后压力差。
当然调门开度、蒸汽温度、真空、抽汽系统会对轴向推力产生一定影响。
2．推力瓦磨损。
章建叶主任工程师在（＃2汽轮机轴向位移异常分析及处理）的分析论文经充分说明后有“＃2机组汽机通流部分和推力轴承工作情况正常”的结论。
因此，可以排除推力瓦磨损的原因引起轴向位移的过大波动。