第06章 汽轮机轴向位移与胀差测量装置
汽轮机轴向位移和胀差传感器安装探讨
汽轮机轴向位移和胀差传感器安装探讨缪水宝【摘要】轴向位移和胀差是直接反映汽轮机动静间隙的两个最重要的技术参数,也是两项重要保护,传感器安装的正确与否直接影响汽轮机能否正常可靠运行.探讨汽轮机轴向位移、胀差传感器的安装、调试过程以及机组运行中存在的一些问题,分析提出解决对策,保证机组安全稳定运行.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2018(045)010【总页数】5页(P57-61)【关键词】轴向位移;胀差;安装;调试【作者】缪水宝【作者单位】芜湖发电有限责任公司,安徽芜湖 241009【正文语种】中文【中图分类】TK36;TK2680 引言在高参数、大容量汽轮发电机组中，轴向位移和胀差是直接反映汽轮机动静间隙的两个最重要的技术参数，也是两项重要保护。
目前，由于许多机组的轴系机械安装零位和监测保护系统的电气零位不统一，经常发生检修后的机组因胀差、轴向位移监测系统传感器的零位锁定不当，导致该系统在机组启动后，测量误差较大，甚至无法正常监测和投入保护的情况，只能停机处理。
检修后机组轴向位移大小与胀差传感器的安装正确与否直接影响机组的正常运行［1］。
汽轮机监测仪表系统（Turbine Supervisory Instrumentation，TSI）是一种连续监测汽轮发电机组转子和汽缸机械工作参数的监控系统，能连续、准确、可靠地监视机组在启动、运行和停机过程中的重要参数变化，为记录表提供输出信号，并在被测参数超出预置的运行极限时发出报警信号，必要时采取自动停机保护。
此外，还能提供用于故障诊断的各种测量数据［2］。
其中TSI监测的重要参数就包括对轴向位移和胀差测量、监视，其工作原理是利用涡流传感器将其与被测表面的位移转换成电压信号送至前置放大器，经整形放大后，输出0～24 V DC电压信号，送至TSI卡件进行信号处理。
输出开关量信号至汽轮机紧急停机系统（Emergency Trip System，ETS）实现保护功能，同时送出4～20 mA模拟量信号至汽轮机数字电液控制系统（Digital Electric Hydraulic Control System，DEH）；通道故障、报警等开关量信号至分散控制系统（Distributed Control System，DCS）进行画面显示以及光字牌报警。
汽轮机轴向位移
汽轮机轴向位移
目录
定义
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为．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。
汽轮机轴向位移与胀差的分析与控制
汽轮机轴向位移与胀差的分析与控制汽轮机轴向位移与胀差 (1)一、汽轮机轴向位移增大的原因 (1)二、汽轮机轴向位移增大的处理 (1)三、汽机轴向位移测量失灵的运行对策.......................................................................... 1汽轮机的热膨胀和胀差............................................................................................................. 2相關提問：..........................................................................................................................21、轴向位移和胀差的概念................................................................................................32、轴向位移和胀差产生的原因（影响机组胀差的因素）............................................ 3使胀差向正值增大的主要因素简述如下：.............................................................. 3使胀差向负值增大的主要原因：.............................................................................. 4正胀差-影响因素主要有：....................................................................................43、轴向位移和胀差的危害................................................................................................64、机组启动时胀差变化的分析与控制............................................................................61、汽封供汽抽真空阶段。
汽轮机轴向位移与胀差增大原因及处理
汽轮机轴向位移与胀差汽轮机轴向位移与胀差 (1)一、汽轮机轴向位移增大的原因 (1)二、汽轮机轴向位移增大的处理 (1)三、汽机轴向位移测量失灵的运行对策 (1)汽轮机的热膨胀和胀差 (2)相關提問： (2)1、轴向位移和胀差的概念 (3)2、轴向位移和胀差产生的原因（影响机组胀差的因素） (3)使胀差向正值增大的主要因素简述如下： (3)使胀差向负值增大的主要原因： (4)正胀差 - 影响因素主要有： (4)3、轴向位移和胀差的危害 (6)4、机组启动时胀差变化的分析与控制 (6)1、汽封供汽抽真空阶段。
(7)2、暖机升速阶段。
(7)3、定速和并列带负荷阶段。
(7)5、汽轮机推力瓦温度的防控热转贴 (9)1 润滑油系统异常 (9)2 轴向位移增大 (9)3 汽轮机单缸进汽 (10)4 推力轴承损坏 (10)5 任意调速汽门门头脱落 (10)6 旁路系统误动作 (10)7 结束语 (10)汽轮机轴向位移与胀差轴向位移增大原因及处理一、汽轮机轴向位移增大的原因1）负荷或蒸汽流量突变；2）叶片严重结垢；3）叶片断裂；4）主、再热蒸汽温度和压力急剧下降；5）轴封磨损严重，漏汽量增加；6）发电机转子串动；7）系统周波变化幅度大；8）凝汽器真空下降；9）汽轮机发生水冲击；10）推力轴承磨损或断油。
二、汽轮机轴向位移增大的处理1）当轴向位移增大时，应严密监视推力轴承的进、出口油温、推力瓦金属温度、胀差及机组振动情况；2）当轴向位移增大至报警值时，应报告值长、运行经理，要求降低机组负荷；3）若主、再热蒸汽参数异常，应恢复正常；4）若系统周波变化大、发电机转子串动，应与PLN调度联系，以便尽快恢复正常；5）当轴向位移达－1.0mm或+1.2mm时保护动作机组自动停机。
否则手动打闸紧急停机；6）轴向位移增大虽未达跳机值，但机组有明显的摩擦声及振动增加或轴承回油温度明显升高应紧急停机；7）若轴向位移增大而停机后，必须立即检查推力轴承金属温度及轴承进、回油温度，并手动盘车检查无卡涩，方可投入连续盘车，否则进行定期盘车。
汽轮机胀差和轴向位移的关系
汽轮机胀差和轴向位移的关系说到汽轮机胀差和轴向位移，这俩货啊，真是让人又爱又恨。
爱的是它们能告诉我们汽轮机内部的运行状态，恨的是一旦它们出了问题，那可真是头疼不已。
咱们先说说胀差吧。
胀差，说白了就是汽轮机转子和汽缸之间的相对膨胀量。
转子膨胀得比汽缸多了，那就是正胀差；汽缸膨胀得比转子多了，那就是负胀差。
这个数值啊，可重要了，要是胀差超限了，热工保护就得动作，主机就得脱扣，动静部分一碰，设备可就完了。
我记得有一次，咱们厂的汽轮机启动时，胀差就往正方向使劲窜。
那阵子，我急得跟热锅上的蚂蚁似的，围着汽轮机转来转去。
最后还是老赵有经验，他一看，说：“这暖机时间太短了，升速也太快，得慢慢来。
”咱们一听，赶紧调整了启动方案，这才把胀差给稳住了。
再来说说轴向位移吧。
轴向位移，又叫串轴，就是汽轮机转动部分和静止部分在轴向上的相对位置变化。
全冷状态下，一般以转子推力盘紧贴推力瓦为零位，向发电机方向移就是正值，反方向就是负值。
这个位移啊，它反映的是汽轮机内部动静部分的位置关系，一旦位移大了，动静部分就可能摩擦碰撞，那可就麻烦大了。
有一次，咱们机组负荷变化大，轴向位移也跟着变。
我当时一看那表，心里就咯噔一下，赶紧叫来小李：“小李，你看看这轴向位移怎么这么大？”小李一看，也是一脸紧张：“师傅，这负荷变化太大了，得赶紧调整。
”咱们俩手忙脚乱地调整了一番，总算是把轴向位移给稳住了。
说到胀差和轴向位移的关系啊，这俩货还真是互相影响。
胀差变化时，轴向位移也跟着变；轴向位移变化时，胀差也必然受影响。
就像是两个好哥们儿，形影不离的。
有一次，咱们机组停机惰走过程中，由于泊桑效应的影响，胀差往负方向窜得厉害。
我当时一看那胀差指示器，心里就凉了半截。
赶紧叫来老王：“老王，你看看这胀差怎么成这样了？”老王一看，也是一惊：“这泊桑效应太厉害了，得赶紧采取措施。
”咱们俩赶紧商量了一番，采取了相应的措施，这才把胀差给稳住了。
而这时，轴向位移也跟着发生了变化，咱们又赶紧调整了一番。
胀差、位移监测系统的测量原理
摘要〕胀差、轴位移是汽轮机监测保护系统最重要的两项技术参数，从理论和实际调试两方面阐述了如何正确地锁定本特利3300系统胀差、轴位移传感器的测量零位；并就如何避免实际安装调试中经常出现的问题，提出了可靠的解决方法，从而为减少因传感器零位锁定不当造成的测量、保护动作误差提供参考。
〔关键词〕汽轮机胀差轴位移零位锁定在高参数，大容量汽轮发电机组中，轴位移和胀差是直接反映汽轮机动静间隙的两项最重要的技术参数，也是两项重要保护。
目前，由于许多机组的轴系机械安装零位和监测保护系统的电气零位不统一，经常发生检修后的机组因胀差、位移监测系统传感器的零位锁定不当，使该系统在机组启动后，测量误差较大，甚至无法正常监测和投入保护，只能停机处理。
因此，检修后机组的轴位移、胀差传感器的零位锁定是直接影响机组启动后，胀差、位移监测系统能否正确反映汽轮机组的动静间隙，从而可靠投入保护的一项重要工作。
1 胀差、位移监测系统的测量原理胀差、位移监测系统都是利用涡流传感器的输出电压与其被测金属表面的垂直距离在一定范围内成正比的关系，将位移信号转换成电压信号送至监测仪表，从而实现监测和保护的目的。
现以300 MW机组中N300-16.7/538/538型汽轮机组为例，对美国本特利内华达公司生产的3300/46斜坡式胀差和3300/20轴位移监测系统的测量原理进行阐述(轴位移、胀差的测量一次元件均采用本特利7200系列81724-00-07-10-02涡流传感器)。
1.1 本特利3300/46斜坡式胀差监测系统工作原理在机组正常运行中，胀差传感器固定在缸体上，而传感器的被测金属表面铸造在转子上，因此，汽缸和转子受热膨胀的相对差值称为“胀差”( 一般将转子的膨胀量大于汽缸的膨胀量产生的差值做为“正胀差”，反之为“负胀差”)。
根据“输出电压与被测金属表面距离成正比”的关系，该差值被涡流传感器测得，并利用转子上被测表面加工的8。
斜坡将传感器的测量范围进行放大，其换算关系为：δ=L×Sin8。
汽轮机胀差、轴向位移的产生原因
当凝汽器真空升高时，排汽温度降低，可能导致负胀差增大 ；反之，真空降低时，胀差可能增大。
轴封供汽温度的影响
轴封供汽温度过高或过低会影响轴封的间隙大小，进而影 响汽轮机的热膨胀。
若轴封供汽温度与汽缸温度不匹配，可能导致胀差异常波 动。
02 汽轮机轴向位移的产生原因
CHAPTER
推力轴承故障
推力轴承损坏或磨损
机组负荷的快速变化
负荷突增或突减
汽轮机在运行过程中，如果机组负荷发生突增或突减，会导致汽缸和转子受到的蒸汽作用力发生变化，从而引起 轴向位移。
甩负荷
甩负荷是指汽轮机突然失去负荷的情况，如电网故障导致负荷突然消失。甩负荷过程中，汽轮机内部的蒸汽压力 和流量会发生剧烈波动，导致轴向位移的发生。
03 汽轮机胀差和轴向位移的关联性
快速响应蒸汽参数和机组负荷的变化
01
快速响应蒸汽参数和机组负荷的变化也是预防汽轮机胀差和轴向位移的重要措 施之一。蒸汽参数和机组负荷的快速变化可能导致转子热弯曲和动静摩擦等问 题。
02
应加强蒸汽参数和机组负荷的监测和控制，确保在出现异常情况时能够及时发 现并处理。同时，应优化控制系统的算法，提高其对蒸汽参数和机组负荷变化 的响应速度。
CHAPTER
胀差与轴向位移的关系
胀差是指汽轮机转子相对于汽缸发生的膨胀或收缩，而轴向位移是指转子轴心的位 置相对于汽缸的变化。
在汽轮机运行过程中，胀差和轴向位移的变化通常是相互关联的。当转子受热膨胀 时，轴向位移也会随之增大，反之亦然。
胀差和轴向位移的变化通常受到多种因素的影响，如蒸汽参数、机组负荷、润滑油 系统等。
推力轴承是汽轮机的重要部件，负责 承受转子的轴向推力。如果推力轴承 出现故障，如磨损或损坏，会导致轴 向位移的发生。
汽轮机轴向位移和胀差的关系
汽轮机轴向位移和胀差的关系汽轮机是一种将燃料燃烧产生的能量转化为机械能的装置。
在汽轮机运行过程中，轴向位移和胀差是两个重要的参数，它们之间存在一定的关系。
本文将从理论和实际应用两个方面，探讨汽轮机轴向位移与胀差之间的关系。
我们来了解一下汽轮机的基本原理。
汽轮机是利用燃烧产生的高温高压气体推动叶轮转动，进而带动轴线上的发电机或其他机械设备工作的一种热力机械装置。
汽轮机的主要部件包括燃烧室、压缩机、燃气轮机和发电机。
其中，燃气轮机是汽轮机的核心部件，它通过高速旋转的叶轮将气体的动能转化为机械能。
在汽轮机的运行过程中，由于高温气体的作用，叶轮和轴承等部件会产生热胀冷缩的现象，这就是所谓的胀差。
胀差会导致轴向位移的变化，从而对汽轮机的正常运行产生影响。
那么，汽轮机的轴向位移是如何产生的呢？轴向位移是指轴线方向上的位移，也就是叶轮在轴向上的移动距离。
汽轮机的轴向位移主要由热胀冷缩和机械因素两方面因素共同决定。
热胀冷缩是导致轴向位移的主要原因之一。
由于汽轮机工作时温度较高，叶轮和轴承等部件会产生热胀现象，使轴向位移发生变化。
随着温度的升高，叶轮和轴承的尺寸会发生变化，导致轴向位移增加。
而在停机冷却过程中，由于温度的下降，叶轮和轴承的尺寸会发生变小，轴向位移减小。
机械因素也是导致轴向位移的重要原因之一。
汽轮机的叶轮和轴承等部件在制造和装配过程中，可能存在一定的轴向间隙。
当汽轮机开始运行时，由于叶轮的旋转和气流的作用，轴向间隙会被填充，使轴向位移发生变化。
那么，汽轮机的轴向位移与胀差之间存在着怎样的关系呢？根据上述分析，可以得出以下结论：轴向位移与胀差存在一定的相关性。
热胀冷缩是导致轴向位移和胀差产生的主要原因，而机械因素也会对轴向位移和胀差产生一定的影响。
当汽轮机运行时，由于高温气体的作用，叶轮和轴承等部件会产生热胀现象，使轴向位移和胀差增大。
而在汽轮机停机冷却过程中，叶轮和轴承的尺寸会发生变小，导致轴向位移和胀差减小。
汽轮机轴位移、胀差传感器的零位锁定
汽轮机轴位移、胀差传感器的零位锁定背景汽轮机轴位移、胀差是汽轮机运行中需要关注的重要参数。
为了精确测量和控制这些参数，需要使用传感器。
但是，在使用传感器测量这些参数时，由于受到机组振动和变形的影响，传感器的零位可能会发生漂移。
零位漂移会导致测量结果的偏差，因此需要对传感器的零位进行锁定。
汽轮机轴位移传感器和胀差传感器汽轮机轴位移传感器汽轮机轴位移传感器是用于测量汽轮机轴向的传感器。
轴向是指某一点在轴向上的位移量。
汽轮机运行时，由于受到温度和压力等因素的影响，轴向会发生变化，因此需要使用传感器实时测量轴向的位移量。
常用的汽轮机轴位移传感器有光栅传感器和电容传感器。
光栅传感器测量原理是利用光电效应将光信号转换成电信号，通过测量光电效应的电信号波形的变化来测量轴向的位移量。
电容传感器的测量原理是利用电容的变化来测量轴向的位移量。
胀差传感器胀差传感器是用于测量汽轮机轮毂和轮缘之间的间隙的传感器。
胀差是指由于温度和压力等因素的影响，轮毂和轮缘之间的间隙发生变化的量。
常用的胀差传感器有电容传感器和线性变压器传感器。
电容传感器的测量原理是利用电容的变化来测量胀差的量。
线性变压器传感器的测量原理是利用变压器中的线性变化来测量胀差的量。
传感器零位漂移的原因传感器的零位漂移会影响测量结果的准确性。
零位漂移的原因主要有以下几点：1.机组振动：汽轮机在运行过程中受到振动的影响，这种振动可能会导致传感器的零位漂移。
2.机组变形：由于温度和压力等因素的影响，汽轮机在运行中会发生变形，这种变形可能会导致传感器的零位漂移。
3.传感器老化：随着时间的推移，传感器的性能会发生变化，这种变化可能会导致传感器的零位漂移。
4.传感器安装位置：传感器的安装位置也可能会影响传感器的零位。
传感器零位锁定的意义传感器的零位漂移会影响测量结果的准确性，因此需要对传感器的零位进行锁定。
传感器零位锁定的目的主要有以下几点：1.确保测量结果的准确性：传感器的零位锁定可以有效减少由于零位漂移导致的测量误差，从而保证测量结果的准确性。
轴向位移与胀差的关系
轴向位移与胀差的关系
单缸小机组：推力瓦在前箱内（亦即汽轮机转子死点），汽缸死点在排气缸上。
一般多缸机组推力瓦在二座（高中压合缸。
若高、中压缸分开，就在合缸的后轴承座内）内，高中缸死点在中缸与低缸之间的轴承箱上，低压缸为自己单独死点。
一、汽缸受热向前膨胀，汽缸推前箱（推力瓦座在前箱内）一起向前膨胀。
因此，轴向位移与前箱的向前膨胀是一致的，不会影响轴向位移测量；
二、汽缸膨胀通过猫爪横销或者高压缸与前箱之间的推拉装置推动前箱一起前移。
以上仅为自己的看法，请各位盟友指教
有关系:轴向位移与差胀的零点均在推力瓦块处，而且零点定位法相同。
轴向位移变化时，其数值虽然较小，但大轴总位移发生变化。
轴向位移为正值时，大轴向发电机方向位移，差胀向负值方向变化；当轴向位移向负值方向变化时，汽轮机转子向机头方向位移，差胀值向正值方向增大。
如果机组参数不变，负荷稳定，差胀与轴向位移不发生变化。
机组起停过程中及蒸汽参数变化时，差胀将会发生变化，而轴向位移并不发生变化。
运行中轴向位移变化，必然引起差胀的变化
轴向位移是汽机大轴相对于一个基准点的位移，这个基准点一般取推力轴承的工作面，这里面就有一个正负的问题，一般规定，大轴推向工作面产生的位移为正，远离工作面产生的位移为负。
汽机大轴在运行中也会产生膨胀吧，一一般有取一个死点，让它向两端胀，这个死点一般还是取推力轴承的工作面，也就是与轴向位移同一个死点。
汽缸在运行中也会产生膨胀，每个汽缸的膨胀死点是不同的。
为了保证运行机组的安全，必需保证汽缸与汽机大轴的膨胀也就是相对膨胀在一定范围内。
汽轮机轴向位移和胀差零位的确定
汽轮机轴向位移和胀差零位的确定一、轴向位移气压机与汽轮机在运转中，转子沿着主轴方向的窜动称为轴向位移。
机组的轴向位移应保持在允许范围内，一般为0.8～1.0mm，超过这个数值就会引起动静部分发生摩擦碰撞，发生严重损坏事故，如轴弯曲，隔板和叶轮碎裂，汽轮机大批叶片折断等。
转子轴向位移（也被成为窜轴）这一指标主要是用以监督推力承轴的工作状况。
汽轮机运行中，汽流在其通道中流动时所产生的轴向推力是由推力承轴来承担的，并由它来保持转子和汽缸的相对轴向位置。
不同负荷下轴向推力的大小是不同的，推力承轴在受压时产生的弹性变形也相应变化，所以运行中应该将位移数值和准值作比较，借以查明机组运行是否正常。
作用在汽轮机转子的轴向推力，是由推力承轴来承受的，推力承轴承受转子的轴向推力并维持汽轮机通流部分正常的动静轴向间隙。
轴向推力的变化将影响推力承轴工况的变化，进而会影响到汽轮机动静轴向间隙。
从汽轮机安全运行的角度看来，动静轴向间隙是不允许由过大的变化的，所以通常均在推力承轴部位装设汽轮机转子轴向位移监测装置，以保证汽轮机组的安全工作。
推力承轴，包括承轴座架、瓦架、油膜，并非绝对刚性，也就是说在轴向推力用下会产生一定程度的弹性位移。
如果汽轮机轴向推力过大，超过了推力承轴允许的负载限度，则会导致推力承轴的损坏，较常见到的就是推力瓦磨损和烧毁，此时推力承轴将不能保持机组动静之间的正常轴向间隙，从而将导致动静碰磨，严重时还会造成更大的设备损坏事故轴向位移保护装置是用来检测汽轮机转子和静子之间相对位移，它根据推力轴承承载能力和流通部分间隙规定了报警值和停机值，当轴向位移骤增值超过规定值时，轴向位移保护装置能自动报警和自动停机，防止轴向位移增大时汽轮机受到损伤。
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,差胀不一定向正值方向变化；如果机组参数不变，负荷稳定，差胀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，差胀将会发生变化，由于负荷的变化而轴向位移也一定发生变化。
汽轮机轴向位移、胀差传感器的安装探讨以及异常问题分析归纳
汽轮机轴向位移、胀差传感器的安装探讨以及异常问题分析归纳缪水宝【期刊名称】《《东方汽轮机》》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】9页(P60-68)【关键词】轴向位移; 胀差; 安装; 调试; 分析; 建议【作者】缪水宝【作者单位】芜湖发电有限责任公司安徽芜湖 241009【正文语种】中文【中图分类】TK36; TK2680 引言在高参数、大容量汽轮发电机组中，轴向位移和胀差是直接反映汽轮机动静间隙的两项最重要的技术参数，也是两项重要保护。
目前，由于许多机组的轴系机械安装零位和监测保护系统的电气零位不统一，经常发生检修后的机组因胀差、位移监测系统传感器的零位锁定不当，使该系统在机组启动后，测量误差较大，甚至无法正常监测和投入保护，只能停机处理。
因此，检修后机组的轴向位移、胀差传感器的安装正确与否直接影响机组的正常运行[1]。
汽轮机监测仪表系统Turbine Supervisory Instrumentation（简称TSI）是一种可靠的连续监测汽轮发电机组转子和汽缸的机械工作参数的多路监控系统，可用于连续显示机组的启停和运行状态，为记录表提供输出信号，并在被测参数超出预置的运行极限时发出报警信号，必要时采取自动停机保护。
此外，还能提供用于故障诊断的各种测量数据[2]。
其中TSI监测的重要参数就包括对轴向位移和胀差测量、监视。
1 系统简介1.1 主机系统说明（简称大机）芜湖发电有限责任公司2台燃煤机组汽轮机采用由东汽制造的N660-25/580/600型超超临界、一次中间再热、单轴、凝汽式汽轮机；汽轮机监测系统（TSI）为德国EPRO公司的旋转机械监测保护系统，由东汽成套提供，主要由传感器、延伸电缆、前置器、就地电缆和监测保护系统组成；DCS系统为FOXBORO I/A Series系统。
利用DCS实现汽轮机紧急跳闸系统emergency trip system（ETS）功能，用独立的DCS机柜、独立的控制站、I/O卡件冗余配置具有极快的运算速度，有利于机组事故分析、运行管理和检修维护。
汽轮机轴向位移、胀差传感器的安装探讨以及异常问题分析归纳
汽轮机轴向位移、胀差传感器的安装探讨以及异常问题分析归纳汽轮机轴向位移、胀差传感器的安装探讨以及异常问题分析归纳缪水宝【摘要】轴向位移和胀差是直接反映汽轮机动静间隙的两项最重要的技术参数，也是两项重要保护，安装的正确与否直接影响着汽轮机能否正常可靠运行。
文章探讨了汽轮机轴向位移、胀差传感器的安装、调试过程以及机组运行中存在的一些问题，对此问题加以分析、提出解决对策，保证了机组安全稳定运行，为同类型机组提供了借鉴。
【期刊名称】《东方汽轮机》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】9【关键词】轴向位移，胀差，安装，调试，分析，建议0 引言在高参数、大容量汽轮发电机组中，轴向位移和胀差是直接反映汽轮机动静间隙的两项最重要的技术参数，也是两项重要保护。
目前，由于许多机组的轴系机械安装零位和监测保护系统的电气零位不统一，经常发生检修后的机组因胀差、位移监测系统传感器的零位锁定不当，使该系统在机组启动后，测量误差较大，甚至无法正常监测和投入保护，只能停机处理。
因此，检修后机组的轴向位移、胀差传感器的安装正确与否直接影响机组的正常运行[1]。
汽轮机监测仪表系统Turbine Supervisory Instrumentation（简称TSI）是一种可靠的连续监测汽轮发电机组转子和汽缸的机械工作参数的多路监控系统，可用于连续显示机组的启停和运行状态，为记录表提供输出信号，并在被测参数超出预置的运行极限时发出报警信号，必要时采取自动停机保护。
此外，还能提供用于故障诊断的各种测量数据[2]。
其中TSI监测的重要参数就包括对轴向位移和胀差测量、监视。
1 系统简介1.1 主机系统说明（简称大机）芜湖发电有限责任公司2台燃煤机组汽轮机采用由东汽制造的N660-25/580/600型超超临界、一次中间再热、单轴、凝汽式汽轮机；汽轮机监测系统（TSI）为德国EPRO公司的旋转机械监测保护系统，由东汽成套提供，主要由传感器、延伸电缆、前置器、就地电缆和监测保护系统组成；DCS系统为FOXBORO I/A Series系统。
汽机轴向位移和胀差传感器的零位锁定问题
汽机轴向位移和胀差传感器的零位锁定问题摘要：胀差、轴位移是汽轮机监测保护系统最重要的两项技术参数，本文具有针对性的从理论和实际调试两方面阐述了如何正确地锁定本特利3300系统胀差、轴位移传感器的测量零位；就如何避免实际安装调试中常出现的问题，分析并提出了可靠的解决方法，从而为减少因传感器零位锁定不当造引言：在高参数，大容量汽轮发电机组中，轴位移和胀差是直接反映汽轮机动静间隙的两项最重要的技术参数，也是两项重要保护。
目前，由于许多机组的轴差、位移监测系统传感器的零位锁定不当，使该系统在机组启动后，测量误差较大，甚至无法正常监测和投入保护，只能停机处理。
因此，检修后机组的轴位移、胀差传感器的零位锁定是直接影响启机后，胀差、位移监测系统能否正确的反映汽轮机组的动静间隙，从而可靠投入保护的一项重要工作。
1 胀差、位移监测系统的测量原理胀差、位移监测系统都是利用涡流传感器的输出电压与其被测金属表面的垂直距离在一定范围内成正比的关系，将位移信号转换成电压信号送至监测仪表，从而实现监测和保护的目的。
现以300MW机组中N300－16.7/538/538型汽轮机组为例，将美国本特利内华达公司生产的3300/46斜坡式胀差和3300/20轴位移监测系统的测量原理进行阐述(轴位移、胀差的测量一次元件均采用本特利7200系列84712－00－07－10－02涡流传感器)。
1.1 本特利3300/46斜坡式胀差监测系统的工作原理在机组正常运行中，胀差传感器固定在缸体上，而传感器的被测金属表面铸造在转子上，因此，汽缸和转子受热膨胀的相对差值称为“胀差”(一般习惯将转子的膨胀量大于汽缸的膨胀量产生的差值做为“正胀差”，反之为“负胀差”)。
该差值被涡流传感器A和B做它和转子上被测表面的相对位移利用其“输出电压与被测金属表面距离成正比”的关系，并利用转子被测表面加工的8°斜坡将传感器的测量范围进行放大，其换算关系如下：δ=L×Sin8°(式1－1)(δ：传感器与被测斜坡表面的垂直距离；L：胀差)如果传感器的正常线性测量范围为4.00mm(即δ=4.00mm)，则对应被测胀差范围L为：L=δ/Sin8°=400/Sin8°=28.74mm由上式可知：胀差传感器利用被测表面8°的斜坡将其4.00mm的正常线性测量范围扩展为28.74mm的线性测量范围，从而满足了对0－20mm的实际胀差范围的测量。
汽轮机胀差及轴向位移
汽轮机胀差及轴向位移汽轮机胀差及轴向位移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。
汽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。
汽轮机3号轴承处安装有1号胀差探测器汽轮机4号轴承处安装有2号胀差探测器差胀保护是指汽轮机转子和汽缸之间的相对膨胀差。
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。
汽轮机轴向位移与胀差增大原因及处理综述
汽轮机轴向位移与胀差汽轮机轴向位移与胀差 (1)一、汽轮机轴向位移增大的原因 (1)二、汽轮机轴向位移增大的处理 (1)三、汽机轴向位移测量失灵的运行对策 (1)汽轮机的热膨胀和胀差 (2)相關提問： (2)1、轴向位移和胀差的概念 (3)2、轴向位移和胀差产生的原因（影响机组胀差的因素） (3)使胀差向正值增大的主要因素简述如下： (3)使胀差向负值增大的主要原因： (4)正胀差 - 影响因素主要有： (4)3、轴向位移和胀差的危害 (6)4、机组启动时胀差变化的分析与控制 (6)1、汽封供汽抽真空阶段。
(7)2、暖机升速阶段。
(7)3、定速和并列带负荷阶段。
(7)5、汽轮机推力瓦温度的防控热转贴 (9)1 润滑油系统异常 (9)2 轴向位移增大 (9)3 汽轮机单缸进汽 (10)4 推力轴承损坏 (10)5 任意调速汽门门头脱落 (10)6 旁路系统误动作 (10)7 结束语 (10)汽轮机轴向位移与胀差轴向位移增大原因及处理一、汽轮机轴向位移增大的原因1）负荷或蒸汽流量突变；2）叶片严重结垢；3）叶片断裂；4）主、再热蒸汽温度和压力急剧下降；5）轴封磨损严重，漏汽量增加；6）发电机转子串动；7）系统周波变化幅度大；8）凝汽器真空下降；9）汽轮机发生水冲击；10）推力轴承磨损或断油。
二、汽轮机轴向位移增大的处理1）当轴向位移增大时，应严密监视推力轴承的进、出口油温、推力瓦金属温度、胀差及机组振动情况；2）当轴向位移增大至报警值时，应报告值长、运行经理，要求降低机组负荷；3）若主、再热蒸汽参数异常，应恢复正常；4）若系统周波变化大、发电机转子串动，应与PLN调度联系，以便尽快恢复正常；5）当轴向位移达－1.0mm或+1.2mm时保护动作机组自动停机。
否则手动打闸紧急停机；6）轴向位移增大虽未达跳机值，但机组有明显的摩擦声及振动增加或轴承回油温度明显升高应紧急停机；7）若轴向位移增大而停机后，必须立即检查推力轴承金属温度及轴承进、回油温度，并手动盘车检查无卡涩，方可投入连续盘车，否则进行定期盘车。
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第六章汽轮机轴向位移及胀差测量保护装置一、JZX-3A型轴向位移和JDX-3A型相对膨胀装置我厂1、3、4号机均采用JZX-3A型轴向位移测量保护装置和JDX-3A型相对膨胀测量装置，它们的结构、原理、使用方法完全一样，只是量程不同。
轴向位移量程±2毫米，胀差量程±5毫米。
它们具有共同的特点：设计合理，结构紧凑；性能稳定，线性度好；功能齐全，维修方便。
1检修项目与质量要求1.1发讯器支架与测量盘检查检查汽轮机上安装发讯器的支架与测量盘，该支架应安装牢靠，机械连接部件的可动部分，应灵活无卡涩，无晃动;弹簧张力恰当，回位正确;测量盘表面应光滑无损伤，损伤严重时应进行修补，否则，在低转速时，示值将摆动。
1.2发讯器部分1.2.1发讯器的铁芯端面应平整无损，固定螺丝、销钉、防松垫等应齐全牢固，引线及保护金属软管应完整无损，不应与机械转动部分接触磨擦。
1.2.2测量发讯器各组线圈电阻值，应符合规定值。
1.2.3用500V绝缘表测量各组线圈间及对外壳的绝缘电阻，应不小于10MΩ（注意：测量时，必须拨下装置内的插头，防止高压损伤电子元件）。
1.2.4发讯器上的标志牌应正确清楚，固定牢靠。
1.3 电源部分1.3.1电源部分内外应清洁，各引线螺丝、固定螺丝、插接件等应齐全无松动。
线头标志清楚正确。
电源指示灯正常，电压指示表指示正确。
1.3.2各组电压值正确。
当电源电压在200~240V范围内变化时，其输出电压变化应不超过±1%。
1.3.3用500V绝缘表测量一、二次线圈对外壳的绝缘电阻，应不小于10MΩ。
1.4 调整装置1.4.1装置内部应清洁，各零部件固定牢靠，元器件插（焊）接应牢固。
1.4.2各指示灯、开关、按钮应齐全、可靠，电位器应接触良好，无跳动现象。
1.5指示仪表校准仪表示值误差和同量程误差不应超过仪表的允许误差。
并且模拟表应无卡涩现象，数字表无示值跳动现象。
2 整套装置的校准与技术要求整套装置的校准是将发讯器按要求装在模拟试验台上进行的。
2.1位移示值校准2.1.1以模拟试验台上百分表的示值为准，逐点校准指示仪表的示值。
2.1.2示值误差和回程误差，对于轴向位移指示表和胀差指示表均应不超过测量范围的±1．5%。
2.2校准保护动作值2.2.1校准负预报、正预报、正停机报警保护动作定值。
2.2.2动作值与整定值之差，应不大于±0.1mm。
2.2.3指示表在信号定值刻度线上应有标志。
2.2.4 轴向位移负报警-0.6mm,轴向位移正报警+1.0mm,轴向位移正停机1.5mm,胀差负报警-0.7mm,胀差正报警+2mm.2.3性能试验2.3.1必要时，可进行发讯器温度特性试验，电源电压波动试验和电源频率波动试验。
2.3.2发讯器在温度由室温变化到+80℃、电源电压变化220V±10%、电源频率变化50Hz±1%时，分别引起的示值误差不应超过测量范围的±1．5%。
3现场安装调试3.1现场安装调试条件3.1.1汽轮机组已经完全处于冷却状态；3.1.2汽轮机组安装工作基本结束；3.1.3推动转子，使其推力盘靠紧非工作推力瓦面。
3.2安装发讯器3.2.1 发讯器为径向安装,其中心线与转子中心线应垂直，其铁芯端面与测量盘凸缘平行，各处径向间隙应保持一致。
3.2.2调整安装间隙，应符合规定值,为1mm。
3.2.3发讯器与支架连接应牢固可靠，不应有松动现象。
3.3系统校准3.3.1安装百分表于机本体上；3.3.2松开定位键销，调整百分表之零位，用专用工具移动发讯器拖板，以百分表示值为准，逐点校对仪表示值；3.3.3同时记录各校验点的数据，仪表示值不应超过仪表的允许误差值。
3.3.4若超差经调整仍达不到要求时，则应调整装置内的“正指示”，“负指示”电位器，反复数次最终要达到误差要求。
3.4保护动作值的整定3.4.1系统投入运行。
将汽机本体保护开关“KK1”置于“轴位移保护”位置；3.4.2将装置面板上的旋钮开关“K1”置于“自校”位置，调整试验电位器“RW1”，向增加或减小方向旋转。
这时指示仪表的示值也随同向正负方向变化，同时装置面板上的正预报指示灯“▲”绿色，正停机指示灯“▲▲”红色；负预报指示灯“▼”绿色；达到设定值时亮，且装置继电器有接点信号输出，热工信号系统“轴向位移偏大”信号发出，音响系统报警及“轴向位移事故增大”信号发出，自动主汽门关闭，音响系统报警。
3.4.3完毕后，将汽机本体保护开关置于中间位置即“切除”位置，退出保护，光字信号自动恢复。
将装置面板上的旋钮开关“K1”置于“投入”位置。
3.4.4而后可进行发讯器位移动作试验,方法基本同上，所不同的是：必须将装置面板上的旋钮开关“K1”置于“投入”位置，用内六角扳手移动发讯器托板，使位移指示值达到报警值和停机值，观察报警信号和保护动作情况，反复核对定值，把报警动作误差调整到≤0.1mm,然后紧固定值电位器，加油漆点封,试验工作结束。
3.4.5 在现场做试验,要做好记录,逐点测量并记录下列各值,并绘出记录曲线.a稳压器的输出电压;b所选的各个校验点,百分表、数字表、指示表的示值；c发讯器的一、二次电压。
4 运行维护4.1该装置在运行中严禁用机械式万用表检查回路与测量，以防装置发生误动，导致停机事故的发生。
4.2使用500V绝缘表在该系统进行绝缘测量时，装置应停电，且必须将装置的24芯插件拔出，防止损坏装置。
4.3每次大、小修完毕，机组启动前都要做定值试验，以核对定值的准确程度。
5 ZDX-3型胀差测量装置的工作原理与测量方法、安装调校步骤同JZX-3A型轴向位移测量保护装置一样，所不同的是：我厂该系统未设计保护系统。
二、HU-01型轴向位移测量保护装置HU-01型轴向位移测量保护装置由北京希普公司生产，目前仅在二号汽轮机安装使用。
该装置主要由三部分组成：涡流传感器、前置放大器、二次仪表。
具有安全可靠，结构紧凑；性能稳定，线形度好的特点。
1检修项目与质量要求1.1检查汽轮机上安装发讯器的支架与测量盘，该支架应安装牢靠，机械连接部件的可动部分，应灵活无卡涩，无晃动。
弹簧张力恰当，回位正确。
测量盘表面应光滑无损伤，损伤严重时应进行修补，否则，在低转速时，示值将摆动。
1.2 涡流传感器部分a 涡流传感器的测量头应平整无损，固定牢靠，引线及保护金属软管应完整无损，不应与机械转动部分接触磨擦。
b 涡流传感器及其前置放大器的标志牌应正确清楚，固定牢靠。
1.3 控制装置a 装置内部应清洁，各零部件固定牢靠，元器件插（焊）接应牢固。
b各指示灯、开关、按键应齐全、可靠，电位器应接触良好，无跳动现象。
C 发光二极管完好，数字显示清晰。
D 操作各按键，能实现预定的各项功能。
1.4 显示仪表校准仪表示值误差和回程误差不应超过仪表的允许误差，并且数字显示无跳动现象。
仪表允许误差＜0.5%。
2 整套装置的校准与技术要求整套装置的校准是将涡流传感器按要求装在模拟试验台上进行的。
2.1位移示值校准2.1.1以模拟试验台上百分表的示值为准，逐点校准指示仪表的示值。
2.1.2示值误差和回程误差，对于轴向位移指示表应不超过测量范围的±1%。
2.2校准保护动作值2.2.1校准负预报、正预报、正停机报警保护动作定值。
2.2.2动作值与整定值之差，应不大于±0．5%。
2.2.3轴向位移负报警-0.6mm,轴向位移正报警+1.0mm,轴向位移正停机1.5mm。
2.3性能试验a必要时，可进行涡流传感器温度特性试验，电源电压波动试验。
B 温度对标准灵敏度的影响：≤0.5%/10℃;温度对零点的影响: ≤30mV/10℃；电源电压对测量值的影响：≤100mV/V3现场安装调试现场安装调试是在机组停止运行状态下进行的。
3.1现场安装调试条件a汽轮机组已经完全处于冷却状态；b汽轮机组安装工作基本结束；c 推动转子，使其推力盘靠紧非工作推力瓦面。
3.2安装传感器3.2.1 涡流传感器轴向安装,其中心线与转子测量盘应垂直，倾斜度不得大于1。
3.2.2调整安装间隙，使前置器的输出电压为12±0.05V。
3.2.3传感器与支架连接应牢固可靠，不应有松动现象。
3.3系统校准3.3.1安装百分表于机本体上；3.3.2松开定位键销，调整百分表之零位，用专用工具移动传感器拖板，以百分表示值为准，逐点校对仪表示值；3.3.3同时记录各校验点的数据，仪表示值不应超过仪表的允许误差值。
3.3.4若超差经调整仍达不到要求时，则应调整装置内的“正指示”，“负指示”电位器，反复数次最终要达到误差要求。
3.4保护动作值的整定3.4.1 装置示值校验完毕，用内六角扳手移动传感器托板，使位移指示值达到报警值和停机值，观察报警信号和保护动作情况，反复核对定值，因为数字化定值，应精确无误。
正向报警+1.000mm、正向停机+1.500mm、负向报警-0.600。
试验完毕，用钥匙对装置进行复位。
3.4.2 在现场做试验,要做好记录,逐点测量并记录下列各值,并绘出记录曲线.(1)前置器的工作电压;(2)所选的各个校验点,百分表、数字表、记录；(3)前置器的输出电压。
4 运行维护a 该装置在运行中严禁用机械式万用表检查回路与测量，以防装置发生误动，导致停机事故的发生。
b 使用500V绝缘表在该系统进行绝缘测量时，装置应停电，且必须将装置上的信号输入线拆下，防止损坏装置。
c 每次大小修完毕，机组启动前都要做定值试验，以核对定值的准确程度。
d 传感器的安装要求：Ⅰ将传感器旋进支架的螺纹孔内，注意测量头不能碰到被测物体。
Ⅱ将传感器联接到CON010前置器上。
Ⅲ将数字电压表联接到CON010前置器的输出端子上，并将前置器电源接通。
Ⅳ旋转支架上的传感器以改变传感器与测量盘之间的间隙，前置器的输出电压为-12±0.05V。
Ⅴ应确保传感器电缆不被拉紧，以防汽机运行中电缆出现缠绕或断裂。