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电涡流传感器支架共振故障诊断分析与处理
发布时间:2019-05-14   点击次数:222次

电涡流传感器支架共振故障诊断分析与处理

    电涡流传感器是一种利用电涡流原理测量转子表面相对于传感器头部距离变化的非接触式电涡流传感器,可测取转轴的径向振动、转轴在轴承中的静态位置及测取键相信号,目前被广泛应用在汽轮机组的振动测试中。电涡流传感器安装时使用金属支架固定在转轴测点附近的非转动部件上,支架要有足够的刚度,否则支架的固有频率落入汽轮机的转速范围内就会发生共振。共振时电涡流传感器输出的就是是转轴的振动信号与支架共振信号的合成,且支架的共振信号占主要部分,甚至完全掩盖了实际的轴振信号。此时的信号不但不能为故障诊断提供准确的振动数据,反而会给诊断带来干扰,甚至造成误导。

1概况

某电厂9FA级燃气蒸汽联合循环热电联产机组,装机方案采用“1+1+1”多轴布置,即由1台9FA型250MW级燃气轮发电机组+1台90MW级抽凝式供热汽轮发电机组+1台双压蒸汽余热锅炉。其中汽轮机组为哈尔滨汽轮机厂生产的LNC/N115-9.88/539/1.9型单缸、双抽、凝汽式汽轮机,该机型采用轴向排汽,厂内编号为#12,轴系示意图见图1。电涡流传感器安装在轴承上瓦块的侧面,考虑到轴承水平剖分面,将电涡流传感器安装成左上45°和右上45°,如图2所示:

 

    当传感器探头中的线圈有高频电流通过时,即产生高频电磁场并使得被测转子轴颈表面产生感应电流。探头线圈与金属导体间的距离就与两者间的阻抗、电感和品质因子有着固定的函数关系,那么这个距离就可以通过这些电参数的变化转化成电压表示出来。转轴振动时,轴表面与电涡流传感器之间距离发生变化,而这个电压随之变化,这样电涡流传感器就实现了对转轴振动的测量。

2振动现象

电厂#12机组于2014年4月25日10时27分启动,低转速下振动良好, 820r/min时2X、2Y振动仅为66μm、50μm,当转速升至850r/min时,2X、2Y振动迅速达到398μm、365μm,导致汽机跳闸。考虑启机期间2号轴承瓦振仅为1.1mm/s且未出现峰值,其轴振在30r/min内变化300μm以上属不正常现象,初步判断该振动数值没有反映出2号瓦在该转速下的实际轴振。现场强制掉2号瓦轴振信号后,机组于当天12时22分再次启机,机组成功冲转至3000r/min,振动未对机组运行造成影响,启机BODE

回顾第二次启机过程,当转速从820r/min升至850r/min,2X、2Y振动从51μm、49μm迅速达到383μm、357μm,2号轴承瓦振仅1.1mm/s,到890r/min时振动又迅速恢复到66μm、46μm;当转速从1590r/min升至1690r/min时,2X、2Y振动则从75μm、78μm爬升到618μm、585μm,随后迅速减小,到1790r/min时振动仅为70μm、74μm,升速期间2号轴承瓦振始终维持在1.1mm/s左右。机组定速3000r/min运行时,2号瓦轴振在140-190μm之间跳跃波动,引起振动波动的主要是低频分量。分析这次启机过程,2号瓦轴振表现出以下特征:

 

    (1)根据机组启机振动BODE图(图3)显示,2号瓦轴振在转速为850r/min和1690r/min时两次出现振动峰值,振动爬升异常迅速,峰值陡峭,共振转速范围很窄,与一般转子过临界的振动特征有差异。

 

    (2)比较2号瓦启机过程中的一倍频BODE图(图4)和二倍频BODE图(图5)可知,转速为850r/min时2X、2Y的振动峰值以二倍频为主,相位迅速变化,且此时的X、Y方向相位差为180°;转速为 1690r/min时2X、2Y的振动峰值则以一倍频为主,相位变化明显,同时也有180°的相位差,如表1。

 

    (3)整个启机过程中,2号轴承的瓦振都很小,在轴振两次出现尖峰时瓦振都仅为1。1mm/s,相邻的1、3号瓦轴振也仅为50μm左右。

 

    (4)2号瓦在两次共振峰出现前后的振动很小,基本都在70μm上下。定速3000r/min后,2号瓦轴振一直存在低频分量,频率成份约为28Hz(图6、图7),且波动不稳定。

 

    (5)在停机过程中,在转速依次经过1690r/min和850r/min时,都出现了和启机过程中同样的振动尖峰,表现出很好的重复性。

 

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