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;TK268

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。

1 汽轮机轴向位移

1.1 汽轮机轴向位移测量系统

轴向位移电涡流传感器位于汽轮机中间轴承箱右侧，两只轴向位移传感器安装于2号与3号轴承箱的侧面，固定在同一支架上，探头朝向汽轮机方向安装，测量系统如图1所示。轴向位移检测推力轴承与汽缸的相对位移，在机组运行过程中，要使动静部件之间保持一定的轴向间隙及油膜，避免汽轮机转动部件和静止部件之间发生摩擦和碰撞［3］。

图1 胀差/轴向位移测量分布

轴向位移监测采用了两只传感器，对应于-2～+2 mm轴向位移测量范围，型号为MMS6000 PR6424/010-040。

1.2 汽轮机轴向位移安装调试

汽轮机轴向位移传感器安装如图2所示。通过旋转调整架手轮确保测量范围，并锁紧调整架上的锁紧螺栓。松开①②固定螺栓，可以旋转调整架手轮使轴向位移探头远离或靠近汽机转子凸缘，确保轴向位移在测量线性范围。根据校验报告确定探头安装间隙电压，在前置器输出为-12 V处定位零位。

1）轴向位移方向的确定。探头靠近推力盘为正，远离推力盘为负。即当汽轮机大轴向发电机方向移动为正，向机头方向移动为负。

2）现场轴向位移传感器安装在支架上的位置从左到右依次为轴向位移1、轴向位移2。定位时应先固定好轴向位移传感器1，测量前置器输出直流电压为-12 V，然后定轴向位移2，测量两个轴向位移前置器输出电压都是-12 V，最后将两个轴向位移锁紧螺栓固定。

3）旋转调整架手轮至轴向位移报警值和危险值（见表1），检查MMS6210轴向位移监视器、ETS系统画面报警和汽机光字牌画面报警正常。

4）最终定位：移动旋转调整架手轮使前置器输出电压为-12 V，DEH画面显示0 mm。将锁紧螺栓固定。

图2 汽轮机轴向位移传感器安装

表1 汽轮机轴向位移/胀差定值 mm监测项目报警值危险值轴向位移 SP1 ＋1.2/-1.65轴向位移 SP2 ＋0.6/-1.05 ＋1.2/-1.65＋0.6/-1.05高中压缸胀差＋10.5/-5.3 ＋11.6/-6.6低压缸胀差＋30.0/-8.0＋19.8/-4.6

2 给水泵汽轮机轴向位移

2.1 给水泵汽轮机轴向位移

每台给水泵汽轮机设计有2套轴向位移测量系统，均安装于前轴承箱内，如图3所示。小汽轮机轴向位移报警值和危险值分别为±0.56 mm和±0.8 mm。2个信号中任一信号达到危险值跳闸给水泵汽轮机。

图3 给水泵汽轮机轴向位移测量

2.2 给水泵汽轮机轴向位移安装调试

小汽轮机轴位移监测的方向规定轴系由前箱侧向小汽轮机侧窜动视为正方向。

参考检修后传感器校验报告，PR6423/004-010电涡流传感器零位电压V0、灵敏度K以及量程见表2。

表2 PR6423/004-010电涡流传感器参数监测项目零位电压 V0/V 灵敏度 K/（V·mm-1）量程 /mm A小汽轮机轴向位移1 -10.042 2 A小汽轮机轴向位移2 -10.042 7.690 2 7.690 B小汽轮机轴向位移1 -10.019 7.919 2 B小汽轮机轴向位移2 -10.104 2 7.429

轴向位移传感器安装时，以小汽轮机转子推力盘与正、负推力瓦总间隙的中间值为0点来定位即“轴系的机械零位”。

安装前将A/B两台小汽轮机推力盘推向推力瓦的非工作瓦块（小汽轮机侧），并与非工作面靠紧，即将轴系机械零位向小汽轮机侧推了δ/2。其中，A、B小汽轮机推力间隙δ分别为0.40 mm和0.39 mm。因此，小汽轮机轴向位移传感器安装时，应将推力间隙予以考虑，否则会产生δ/2的测量误差。即：实际的传感器安装电压V=V0±K·δ。其中，K为线性灵敏度，V0为零位电压。

最终两台给水泵汽轮机轴向位移监测系统安装调试完成后，DCS画面显示数据为0.2 mm左右，即将机械零位向正方向移了δ/2。

3 胀差监测系统

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即测量盘上。汽缸和转子受热膨胀的相对差值称为“胀差”，大型火电机组胀差有高中压缸胀差、低压缸胀差。当汽轮机减负荷或停机时，转子和汽缸分别以各自的死点为基准膨胀或收缩。由于转子温度较汽缸低，转子的轴向膨胀值比汽缸膨胀值小，两者的膨胀差为负值，又称为负胀差。由此可知，凡转子轴向膨胀值大