汽轮机的监测保护剖析
汽轮机结垢的原因与防护措施
汽轮机结垢的原因与防护措施摘要：汽轮机的安全稳定运行在整个化工生产装置中起着非常重要的作用，汽轮机在使用过程中的结垢将在很大程度上影响汽轮机的正常使用。
分析汽轮机容易结垢的因素，制定相应的预防措施，可以帮助有关人员更有针对性地解决问题，使汽轮机安全高效地运行，为生产装置的安全稳定运行提供重要保障。
关键词：汽轮机；结垢原因；防护措施1机组结垢情况汽轮机已运行约9个月，汽轮机上已形成厚垢。
汽轮机叶片上的水垢为白色，周围钢体上的水垢为红棕色。
刻度范围为7级至10级，为汽轮机一次抽汽、二次抽汽和旋转隔板位置。
2汽轮机结垢原因分析2.1锅炉汽包中汽水分离器故障在这次大修中，发现两台供汽锅炉汽水分离器的隔水膜脱落。
检修前饱和蒸汽二氧化硅含量高。
汽水分离器检修后，二氧化硅值下降。
2.2机组负荷大，汽压波动大公司为自备电厂，电厂用电由机组电厂自产，不与大电网并网。
电石炉是普通工厂最大的耗电设备。
但由于炉况较差，多次非正常停炉，单台负荷波动较大，负荷变化时主蒸汽压力波动可达1MPa左右。
因此，当负荷波动时，蒸汽中夹带水的概率增大，蒸汽携带的盐分也随之增加。
2.3脱盐水含盐量增加由于在线仪表故障、检查频次时限长，混床故障后脱盐水站未能及时发现，导致不合格脱盐水进入锅炉汽包，使炉水含盐量增加。
运行中，异常频率约为每月一次。
2.4锅炉加药人员技术差锅炉经过添加磷酸三钠调理炉水pH值，但加药人员由本来的化学处理人员改为锅炉运转人员。
锅炉人员无加药操作经验，未留意炉水参数反常，导致脱盐水、炉水目标反常时未及时调整。
其中，炉水磷含量严峻超支，最高磷含量为18mg/L。
添加水蒸气体系中的钠离子。
2.5汽包水位蒸汽中的盐主要经过机械夹带进入汽轮机体系，这与汽包的特性和汽包水位有关。
今年运转中，汽包水位采用人工调理，变化较大，动摇剧烈。
因而，在水位动摇过程中，蒸汽带着的盐分添加，沉积在汽轮机体系中。
3优化办法3.1汽包汽水旋流器的作用汽水混合物经三级别离达到蒸汽质量标准。
汽轮机的ETS联锁保护
02 03
安全性与可靠性
ETS联锁保护系统是保障工业设备安全运行的重要组成部 分，其自身的安全性和可靠性至关重要。然而，随着网络 攻击和恶意代码的不断增加，如何保障ETS联锁保护系统 的安全性和可靠性成为了一个巨大的挑战。
实时性与准确性
ETS联锁保护系统需要在毫秒级别内对设备的运行状态进 行监测和判断，对系统的实时性和准确性提出了很高的要 求。然而，由于工业环境的复杂性和不确定性，如何保证 ETS联锁保护系统的实时性和准确性也是一个重要的挑战 。
轴承温度过高保护
ETS系统监测轴承温度，一旦温度过高，立即切断进气，避免轴承 损坏。
润滑油压力过低保护
ETS系统监测润滑油压力，压力过低时切断进气，防止设备损坏。
保障生产安全
防止爆炸事故
01
ETS系统监测汽轮机的各项参数，确保其运行在安全范围内，从
而避免爆炸等恶性事故的发生。
防止火灾事故
02
ETS系统的快速响应和切断进气功能，可以有效防止因设备故障
03
ETS联锁保护系统常见故障及原 因
常见故障类型
误动故障
信号异常故障
ETS系统误发出停机指令，导致汽轮 机无故障停机。
ETS系统接收到的传感器信号异常， 导致误判或无法判断汽轮机状态。
拒动及 时发出停机指令，导致汽轮机继续运 行而损坏。
故障原因分析
硬件故障
汽轮机的ETS联锁保护
汇报人： 2023-12-15
目录
• ETS联锁保护系统概述 • ETS联锁保护系统重要性 • ETS联锁保护系统常见故障及
原因 • ETS联锁保护系统优化与改进
措施
目录
• ETS联锁保护系统在汽轮机中 应用案例
汽轮机监测系统设计论文
浅谈汽轮机监测系统的设计【摘要】随着火力发电企业对汽轮发电机组运行管理的日益加强，为提高其的生产率和降低综合成本，对设备运行工况的在线监测变得越来越重要。
本文就汽轮机检测系统的设计方案谈几点粗浅认识。
【关键词】汽轮机;监测系统;设计方案0.前言随着火力发电企业对汽轮发电机组运行管理的日益加强，为提高其的生产率和降低综合成本，对设备运行工况的在线监测变得越来越重要。
为了能够更好地帮助火力发电企业预防昂贵的损失，我们应采用汽轮机监测系统，它可即时持续地监控主要的能源行业和其它关键过程行业中汽轮机的瞬态分析系统。
该系统通过传送数据给资产管理决策人员来支持预测性的维护。
本文就汽轮机检测系统的设计方案谈几点粗浅认识。
1.汽轮机监测系统的设计1.1硬件设计主要是指单片机的选择和功能扩展，传感器的选择，i/o 口的选择，通道的配置，人机对话设备的配置。
振动监视组件由三个相互联系的部分组成，分别是显示板模块，主板模块，继电器板模块。
模拟通道设计：8098 内有一个脉冲宽度调置器pwm可用来完成数字信号至模拟信号的转换。
我们将pwm用于产生键相输入比较电路的界限电压。
同时 8098 单片机的hso也可以软件编程构成脉冲调宽输出，我们利用hso.0、hso.1 构成两路脉冲调宽输出,用于通频振幅及信频振幅模拟量输出。
脉冲调宽输出信号ttl电平的调制脉冲,经cd4053 缓冲电平变换.使信号振幅变为 0－5v，再经过rc滤波，得到直流电压信号，再经过一级同相跟随，实现阻抗变换，得到要求的 0－2.5v或 1－5v的直流电压信号输出，其输出阻抗r0=0，电压信号经v/i转换，便可得到 0－10ma或 4－20ma电流输出。
显示接口：显示接口采用 8279 芯片，可直接与 8098 单片机相连，其工作方式可通过编程设定。
接口电路采用了通用的可编程键盘，显示器接口器件 8279，它是键盘显示控件的专用器件，与单片机接口简单方便，其工作方式可通过编程设置。
汽轮发电机组振动监测方案及故障预防措施详细版
汽轮发电机组振动监测方案及故障预防措施详细版提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。
，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。
1.编制目的为保证太仓电厂#2号机组顺利投产，避免振动问题的发生,在收集有关资料的基础上,特制走本措施。
2.编制依据2.1《火电工程启动调试工作规定》1996年52.2《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程》1996年版2.3《火电工程调整试运质量检验及评定标准》2.4《电力建设施工及验收技术规范》电力工业部2.5《CLN600-24.2/566/566型汽轮机主机说明书》哈尔滨汽轮机厂有限责任公司2.6《机组运行规程》太仓电厂3.调试质量目标符合部颁《火电工程调整试运质量检验及评定标准（1996年版）》中有关系统及设备的各项质量标准要求，全部检验项目合格率100%，优良率90% 以上,满足机组整套启动要求。
专业调试人员、专业组长应按附录1 （调试质量控制点）对调试质量的关键环节进行重点检查、控制,发现问题应及时向上级领导汇报,以便协调解决，保证启动调试工作顺利进行。
4.调试对象及简要特性介绍设计、生产的超临界、中间再热,单轴三缸排汽凝该汽轮机系哈尔滨汽轮机厂与日本三菱公司联合汽式汽轮机，并配以哈尔滨电机厂生产的水、氢、氢冷发电机。
本措施调试范围为汽轮机高中、低压转子,发电机构成的轴系轴振监测处理及轴瓦瓦振监测处理。
与振动有关的主要部件特性简介如下：4.1轴系构成该机组轴系共由高中、低I、底低II、发电机四个转子构成。
高中压转子是无中心孔合金钢整锻转子。
带有主油泵叶轮及超速跳闸装置的轴通过法兰螺栓刚性地与高中压转子在调端连接在一起,主油泵叶轮轴上还带有推力盘。
低压转子也是无中心孔合金钢整锻转子。
高中压转子和1号低压转子之间装有刚性的法兰联轴器。
汽轮机胀差保护的作用_解释说明以及概述
汽轮机胀差保护的作用解释说明以及概述1. 引言1.1 概述汽轮机是一种重要的能量转换设备，广泛应用于电力、化工、钢铁等各个领域。
在汽轮机运行中，胀差问题是一个常见且关键的挑战。
胀差指的是在汽轮机快速启动或负载快速变化时，由于热膨胀和冷缩不均匀引起的叶片与壳体之间的间隙变化。
1.2 文章结构本文旨在详细说明汽轮机胀差保护措施及其作用，并进一步介绍胀差对汽轮机性能和安全性的影响。
文章将分为五个部分进行阐述：引言、汽轮机胀差保护的作用、解释说明汽轮机胀差保护措施、汽轮机胀差保护的效果评估与应用案例分析以及结论与展望。
1.3 目的本文旨在深入了解汽轮机胀差保护技术，明确其作用和意义，并探讨相关措施对汽轮机性能和安全性的影响。
通过对现有研究成果和实际运行案例的归纳和总结，旨在为汽轮机胀差保护提供有效的指导和建议。
此外，本文还将展望未来研究方向和发展趋势，以推动汽轮机胀差保护技术的进一步创新和应用。
2. 汽轮机胀差保护的作用2.1 胀差定义与原理汽轮机胀差是指在高温工况下，由于受热面积变化不均匀引起的部分区域膨胀过快，造成设备失稳或损坏。
它是汽轮机运行过程中常见的问题之一。
根据热力学原理，高温导致轴心线和蒸汽流动发生变化，导致设备失稳并可能引发事故。
2.2 胀差对汽轮机的影响胀差会对汽轮机的性能和安全产生严重影响。
首先，胀差会导致转子不平衡，引发振动和噪音，降低设备可靠性。
其次，在极端情况下，过大的胀差可能会导致叶片与固定部件碰撞，造成设备损坏或事故。
此外，由于胀差使得叶片间隙变小，蒸汽流动速度增加，给汽轮机带来额外的负荷和效率下降。
2.3 胀差保护的需求与重要性鉴于胀差对汽轮机的严重影响，保护汽轮机免受胀差所带来的问题至关重要。
胀差保护措施旨在确保设备在高温条件下正常工作，稳定性和安全性得到保障。
由于胀差是由瞬态温度变化引起的，因此及时采取恰当措施以应对并缓解胀差现象对汽轮机的不利影响非常必要。
为了实现有效的汽轮机胀差保护，需要综合考虑温度控制策略、压力调节手段和控制系统设计与优化等方面的因素。
TSI系统可靠性研究与分析
TSI 系统可靠性研究与分析摘要：本文收集了TSI系统存在的隐蔽性问题，并对相关问题进行了归纳和分析，在技术与专业管理方面提出了提高TSI系统可靠性的措施，对类似的TSI 系统安装、调试等，具有普遍的借鉴意义。
关键词： TSI、轴振、轴向位移、胀差引言汽轮机监测保护系统（Turbine Supervisory Instrumentation 简称 TSI 系统）是保证汽轮机安全运行的重要监测系统，目前风机等大型旋转设备也普遍进行了配置。
TSI 系统仪表可以监测大型旋转设备的转速、轴向位移、胀差、轴承振动等参数，相关参数作为系统运行的重要保护监测信号，保护信号误动或者拒动，都将给企业带来很大的损失。
目前火力发电机组在线运行的 TSI 系统主要有Bently3500、EmersonCSI6500、 Vibro -Meter VM 600。
1. TSI系统存在的主要隐蔽性问题及原因分析1.1保护逻辑组态方式未考虑信号故障情况下面以振动、轴向位移、胀差等保护为例。
大型机组均采用振动信号作为保护。
振动保护也由最初的单点保护逐步采取二取二的逻辑判断方法。
目前国内振动保护组合逻辑方式主要有以下几种：1）任意轴承的 X、Y 方向振动中一个达到跳闸值，另一个达到报警值即触发振动保护跳闸。
（同瓦）2）任意轴承振动 X、Y 方向振动中一个达到跳闸值，且相邻轴承 X、Y 方向振动任意一个达到报警值即触发振动保护跳闸。
（临瓦）3）任意轴承的 X、Y 方向振动中一个达到跳闸值，且除本轴承外任意轴承X、Y 方向振动中一个达到报警值即触发振动保护跳闸。
（其他瓦）相比较而言，第三种方式相比第一种方式和第二种方式更为合理，既考虑了由于相邻瓦振动相关性不强可能产生保护拒动的情况，也考虑了同一瓦 X/Y 向信号布置在同一物理位置时环境造成保护误动的情况，在最大程度上防止了保护误动和拒动的发生。
轴向位移保护信号主要采用了两种方式：三取二方式；同一侧两个轴向位移大相与再或上另一侧两个轴向位移大（四取二方式）。
汽轮机ETS保护系统可靠性分析及优化措施研究
汽轮机ETS保护系统可靠性分析及优化措施研究摘要：汽轮机紧急遮断系统(ETS)是保证汽轮机稳定安全运行的必要系统，如果汽轮机出现某种运行故障时，ETS保护系统会即刻启动紧急遮断，对汽轮机机组进行保护[1]，由于ETS保护系统是汽轮机保护装置的最后一个自动保护装置，因此，其运行可靠性对于汽轮机运行具有重要作用，同时也对系统的可靠性和快速性有非常高的要求。
关键词：汽轮机；TSI系统；信号误发；技术改造；提高保护可靠性1引言汽轮机紧急遮断系统(ETS)是保证汽轮机稳定安全运行的必要系统，如果汽轮机出现某种运行故障时，ETS保护系统会即刻启动紧急遮断，对汽轮机机组进行保护，由于ETS保护系统是汽轮机保护装置的最后一个自动保护装置，因此，其运行可靠性对于汽轮机运行具有重要作用，同时也对系统的可靠性和快速性有非常高的要求[1]。
2 汽轮机ETS保护系统可靠性2.1I/O有效分配ETS保护系统通过应用冷凝器真空低保护和润滑油低压保护完成，ETS保护系统的主要原理是充分利用三种冗余设计，对于冷凝器和润滑油母管等安装了独立特点的开关，有效对冷凝器和润滑油母管运行进行监管。
2.2ETS控制系统电源回路通过采取一系列的设计提升ETS系统运行的稳定性和可靠性。
设计使用220VAC电源，其中UPS和保安段的冗余电源进行有效的信号联系，控制柜进行有效的接受。
对于 PLC 组件、AST 电磁阀、IPS、2PS电源转换模块进行有效供电，实现有效的转化后就完成了 PLC 冗余I/O 电源的得到。
通过此种设计的电源回路，在UPS电源出现故障时，系统会向IO电源进行自动切换，始终保证保安段的电源有效供应。
另外，当然，我们需要明确，以前的应用方式还存在一些问题，需要我们应用合理化方法进行完善[2]。
3.TSI测量传感器安装不当及内部逻辑不合理引发的故障3.1异常情况某机组正常运行，负荷121MW，23：29机组跳闸，首出原因为“汽机振动大”。
本特利3500监测保护系统简介
燃气轮机汽轮机保护装置采用的是美国本特利（BENTLY）公司生产的3500保护系统，该系统是计算机化的振动信息系统，可对旋转机械和往复式运动机械的机械状态提供所需要的信息，如不平衡、不对中，轴裂纹和轴承故障等机械问题的早期判定提供可靠依据。
本套安全监视装置用于连续监视机组本体各种参数，其监视参数有转速、轴向位移、胀差汽轮机转子与汽缸的相对膨胀，称为胀差。
习惯上规定转子膨胀大于汽缸膨胀时的胀差值为正胀差，汽缸膨胀大于转子膨胀时的胀差值为负胀差。
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。
使胀差向正值增大的主要因素简述如下：1）启动时暖机时间太短，升速太快或升负荷太快。
2）汽缸夹层、法兰加热装置的加热汽温太低或流量较低，引起汽加热的作用较弱。
3）滑销系统或轴承台板的滑动性能差，易卡涩。
4）轴封汽温度过高或轴封供汽量过大，引起轴颈过份伸长。
5）机组启动时，进汽压力、温度、流量等参数过高。
6）推力轴承磨损，轴向位移增大。
7）汽缸保温层的保温效果不佳或保温层脱落，在严禁季节里，汽机房室温太低或有穿堂冷风。
8）双层缸的夹层中流入冷汽（或冷水）。
9）胀差指示器零点不准或触点磨损，引起数字偏差。
10）多转子机组，相邻转子胀差变化带来的互相影响。
11）真空变化的影响。
12）转速变化的影响。
13）各级抽汽量变化的影响，若一级抽汽停用，则影响高差很明显。
14）轴承油温太高。
15）机组停机惰走过程中由于“泊桑效应”的影响。
使胀差向负值增大的主要原因：1）负荷迅速下降或突然甩负荷。
2）主汽温骤减或启动时的进汽温度低于金属温度。
3）水冲击。
4）汽缸夹、法兰加热装置加热过度。
5）轴封汽温度太低。
6）轴向位移变化。
7）轴承油温太低。
8）启动进转速突升，由于转子在离心力的作用下轴向尺寸缩小，尤其低差变化明显。
9）汽缸夹层中流入高温蒸汽，可能来自汽加热装置，也可能来自进汽套管的漏汽或者轴封漏汽。
汽轮机安全监测系统(TSI)应用分析与改进
中图分类号 ：Ｔ ２ ４２ Ｋ ６．
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： １７ — ６ ３ ２０ ）４ ０ ４ — ３ ６ ２ ３ ４ （０ ７ ０ —０ ７ ０
Ａｐｐ ｙｉ ｎａ ｙ ｉ ｌ ｎｇ ａ ｌ ｓｓａｎｄ ｉ ｍｐｒ ｖ ｍ ｅ ｆｔ ｏ ｅ ｎｔｏ ｈｅ Ｔｕｒ ｎｅ Ｓ ｂｉ ｕｐｅ ｖ ｓ ｒ ｒ ｉｏ ｙ
２ 中宁电厂２３Ｏ Ｗ 汽轮机安全监测系统 ×３Ｍ （ Ｉ简介 ）
中宁电厂 ２ ３ ０ Ｗ 汽 轮机 为上海汽轮机有限公司生 ｘ３ Ｍ 产的 Ｎ ３ — ６７５７５ ７型亚临界一次 中间再热 、单轴 、 ３０ １， ３ ／３ ／ 双 缸双排 汽、 汽式汽轮机 。汽轮机安全监测系统（Ｓ ） 凝 Ｔ Ｉ采用 瑞 士 Ｖ Ｂ Ｏ ＭＥ Ｅ ＩＲ — Ｔ Ｒ公 司的 Ｖ ０ Ｍ６ ０保护系统 。对 机组 的
ｐ ｔｃ ｖ ｃ ｏ ｎ ｅ ｕ ｉ ｇ ｍｉ ｐ ｒ ｔ ｎ ｕｓ ｆ ｒ ａ ｏｒ ｓ ｏ ｄ ｎ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ａ ｕ ｅ ｎ ｅ ｔ ｙ ｎ ｏ ｒ ｅ ｔ ｅ ａ ｔ ｎ ａ ｄ ｒ ｄ ｃ ｎ ｓ ｅ ａｉ ，ｐ ｔ ｏ ｗ ｒ ｃ ｒｅ ｐ ｎ ｉ ｇ ｉ ｒｖ ｍｅ ｔ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ａ ｄ ｒｃ ｉ ｉ ｇ ｉ ｉ ｏ ｏ ｄ ｆ
１ 引言
在大型火电厂中， 对于汽轮发电机组而言 ， 持汽轮机 维 转速 、 向位 移、 轴 差胀 、 轴振 、 瓦振 、 及偏 心等机械工作 参数
在正常范 围之 内运行是 保证 汽轮机安全运行 的必要 条件 。
统（ Ｄ 提供用于诊断性估算的各种测量 数据 ， Ｔ Ｍ） 为避免汽
轮机 飞车 、 叶片 、 断 大轴弯 曲等事故 发生 ，Ｓ 系统将 信号 ＴＩ
汽轮机安全监测保护系统改造
最 大 转速达 到 １１ ／ ｎ ０ ｍｉ。测量 探头 输 出的 电压 值 ， ｒ
发现 有
－
４ 一 一 －１ １ 一１ Ｖ， ６Ｖ， ８Ｖ， ２Ｖ， ６ Ｖ， ８ Ｖ，
２ － ２Ｖ等 。 １ Ｖ， ２ 在把 探头 向对 轮 中心方 向移位 后 ，
宁波 天 弘电力器具 有限 公 司…… ……… … 广 ６
石 家庄 嘉泰 电器金具 有限公 司……… …… 广 ｌ ５ 任 丘 市恒创 电工科技 发展 有 限公 司……… 广 １ ６ 乐清 市华 东安 全防护 器材厂 ……… ……… 广 １ ７
河北天 能 电力 器具制 造有 限公 司……… …广 １ ８ 河 北安 电 电力 器材有 限公 司
等 方 面的 缺 陷 ，分析 、解 决 了新 设备在安 装调试 过程 中遇到 的问题 ，为机 组 的安 全、稳 定和 经济运
行提 供 了保障 。 ［ 键 词］ 汽轮 机 ；安 全监 测 保 护 系 统 ； 改 造 方 案 ； 效 果 关
１ 改造原 因
某 电厂 ３～ ６号机 组 汽轮 机安 全监 测 保护 系统 全 部 配 置 飞 利 浦 公 司 的 ＲＭＳ ０ ７ ０产 品 ，经过 十余 年 的运 行 使 用 ，相 继 出现 电源 装 置 过 热损 坏 使 汽
箱 背面 附接 线 图 。
一 一
６号 机组 Ｔ Ｉ Ｓ 系统 安装 的测 点有 ：机 头转 速 （ ２
个通道 ，其 中新增加 １ 个通道 ） 、键相 （ 个通道 ） １ 、
轴位 移 （个 通道 ）胀差 （个通 道 ）偏 心 （个 通道 ） １ 、 ３ 、 １ 、
轴 振 （４个 通道 ， 中 １ 瓦增 加 １ 通道 ， １ 其 号 个 ３号瓦 、 ５号 瓦 、 ７号 瓦各新 增 ２ 通道 ） 个 、瓦振 （ 通道 ） ７个 、 缸体 热膨 胀 （ 新增通 道 ） ２个 。
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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： ①汽轮机仪表监视系统TSI ②汽轮机危急遮断系统ETS③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： ①温度②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 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-Meter公司的VM 600系统等。
第二节 TSI仪表测量原理 TSI的基本组成 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 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。 电涡流传感器原理简图如图所示。在传感器的端部有一线圈，线圈通以频率较高(一般为1～2MHz)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，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、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300～30000r／min)。 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100～500mV／cm／s)和较低的输出阻抗(一般为1～3kΩ)，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 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 (一)轴的相对振动的测量 (二)轴的绝对振动测量 (三)轴承振动的测量 (一)轴的相对振动的测量 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4～8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50μm左右时(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400μm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。 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。 测量轴的相对振动如图9—3所示。 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。 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3~4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 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。 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。