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電渦流傳感器支架共振故障診斷分析與處理
發布時間:2019-05-14   點擊次數:52次

電渦流傳感器支架共振故障診斷分析與處理

    電渦流傳感器是一種利用電渦流原理測量轉子表面相對于傳感器頭部距離變化的非接觸式電渦流傳感器,可測取轉軸的徑向振動、轉軸在軸承中的靜態位置及測取鍵相信號,目前被廣泛應用在汽輪機組的振動測試中。電渦流傳感器安裝時使用金屬支架固定在轉軸測點附近的非轉動部件上,支架要有足夠的剛度,否則支架的固有頻率落入汽輪機的轉速范圍內就會發生共振。共振時電渦流傳感器輸出的就是是轉軸的振動信號與支架共振信號的合成,且支架的共振信號占主要部分,甚至完全掩蓋了實際的軸振信號。此時的信號不但不能為故障診斷提供準確的振動數據,反而會給診斷帶來干擾,甚至造成誤導。

1概況

某電廠9FA級燃氣蒸汽聯合循環熱電聯產機組,裝機方案采用“1+1+1”多軸布置,即由1臺9FA型250MW級燃氣輪發電機組+1臺90MW級抽凝式供熱汽輪發電機組+1臺雙壓蒸汽余熱鍋爐。其中汽輪機組為哈爾濱汽輪機廠生產的LNC/N115-9.88/539/1.9型單缸、雙抽、凝汽式汽輪機,該機型采用軸向排汽,廠內編號為#12,軸系示意圖見圖1。電渦流傳感器安裝在軸承上瓦塊的側面,考慮到軸承水平剖分面,將電渦流傳感器安裝成左上45°和右上45°,如圖2所示:

 

    當傳感器探頭中的線圈有高頻電流通過時,即產生高頻電磁場并使得被測轉子軸頸表面產生感應電流。探頭線圈與金屬導體間的距離就與兩者間的阻抗、電感和品質因子有著固定的函數關系,那么這個距離就可以通過這些電參數的變化轉化成電壓表示出來。轉軸振動時,軸表面與電渦流傳感器之間距離發生變化,而這個電壓隨之變化,這樣電渦流傳感器就實現了對轉軸振動的測量。

2振動現象

電廠#12機組于2014年4月25日10時27分啟動,低轉速下振動良好, 820r/min時2X、2Y振動僅為66μm、50μm,當轉速升至850r/min時,2X、2Y振動迅速達到398μm、365μm,導致汽機跳閘。考慮啟機期間2號軸承瓦振僅為1.1mm/s且未出現峰值,其軸振在30r/min內變化300μm以上屬不正常現象,初步判斷該振動數值沒有反映出2號瓦在該轉速下的實際軸振。現場強制掉2號瓦軸振信號后,機組于當天12時22分再次啟機,機組成功沖轉至3000r/min,振動未對機組運行造成影響,啟機BODE

回顧第二次啟機過程,當轉速從820r/min升至850r/min,2X、2Y振動從51μm、49μm迅速達到383μm、357μm,2號軸承瓦振僅1.1mm/s,到890r/min時振動又迅速恢復到66μm、46μm;當轉速從1590r/min升至1690r/min時,2X、2Y振動則從75μm、78μm爬升到618μm、585μm,隨后迅速減小,到1790r/min時振動僅為70μm、74μm,升速期間2號軸承瓦振始終維持在1.1mm/s左右。機組定速3000r/min運行時,2號瓦軸振在140-190μm之間跳躍波動,引起振動波動的主要是低頻分量。分析這次啟機過程,2號瓦軸振表現出以下特征:

 

    (1)根據機組啟機振動BODE圖(圖3)顯示,2號瓦軸振在轉速為850r/min和1690r/min時兩次出現振動峰值,振動爬升異常迅速,峰值陡峭,共振轉速范圍很窄,與一般轉子過臨界的振動特征有差異。

 

    (2)比較2號瓦啟機過程中的一倍頻BODE圖(圖4)和二倍頻BODE圖(圖5)可知,轉速為850r/min時2X、2Y的振動峰值以二倍頻為主,相位迅速變化,且此時的X、Y方向相位差為180°;轉速為 1690r/min時2X、2Y的振動峰值則以一倍頻為主,相位變化明顯,同時也有180°的相位差,如表1。

 

    (3)整個啟機過程中,2號軸承的瓦振都很小,在軸振兩次出現尖峰時瓦振都僅為1.1mm/s,相鄰的1、3號瓦軸振也僅為50μm左右。

 

    (4)2號瓦在兩次共振峰出現前后的振動很小,基本都在70μm上下。定速3000r/min后,2號瓦軸振一直存在低頻分量,頻率成份約為28Hz(圖6、圖7),且波動不穩定。

 

    (5)在停機過程中,在轉速依次經過1690r/min和850r/min時,都出現了和啟機過程中同樣的振動尖峰,表現出很好的重復性。

 

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