大型机组监控(本特例3300、探头的调试).doc

1616大型机组监控（本特例3300、探头的调试）电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一些科研单位。对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、 轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。轴向位移测量对于许多旋转机械,包括蒸汽抡机、燃汽轮机、水轮机、离心式和轴流式压缩机、离心泵等,轴向位移是一个十分重要的信号,过大的轴向位移将会引起机构损坏。轴向位移的测量,可以指示旋转部件与固定部件之间的轴向间隙或相对瞬时的位移变化,用以防止机器的破坏。轴向位移是指机器内部转子沿轴心方向,相对于止推轴承二者之间的间隙而言.有些机械故障,也可通过轴向位移的探测,进行判别: 止推轴承的磨损与失效平衡活塞的磨损与失效 止推法兰的松动 联轴的锁住等轴向位移(轴向间隙)的测量,经常与轴向振动弄混.轴向振动是指传感器探头表面与被 测体,沿轴向之间距离的快速变动,这是一种轴振动,用峰峰值来表示.它与平面的间隙无关. 有些故障可以导致轴向振动.例如压缩机喘振和不对中即是相对振动测量。测量径向振动,可以由它分析轴承的工作状态,还可以看到分析转子的不平衡,不对中等机械故障，电涡流传感器系统可以提供对于下列关键或是基础机械状态监测所需要的信息。偏心测量 偏心是在低转速的情况下，电涡流传感器系统可对轴弯曲的程度进行测量，这些弯曲可由下列情况引起： 原有的机械弯曲 临时温升导致的弯曲 重力弯曲 外力造成的弯曲偏心的测量对于评价旋转机械全面的机械状态，是非常重要的。特别是对于装有透平监测仪表系统（TSI）的汽轮机，在启动或停机过程中，偏心测量已成为不可少的测量项目。它使你能看到由于受热或重力所引起的轴弯曲的幅度。转子的偏心位置，也叫轴的径向位置，它经常用来指示轴承的磨损，以及加载荷的大小。如由不对中导致的那种情况，它同时也用来决定轴的方位角，方位角可以说明转子是否稳定胀差测量：对于汽轮发电机组来说，在其启动和停机时，由于金属材料的不同，热膨胀系数的不同，以及散热的不同，轴的热膨胀可能超过壳体膨胀；有可能导致透平机的旋转部件和静止部件（如机壳、喷嘴、台座等）的相互接触，导致机器的破坏。因此胀差的测量是非常重要的。转速测量： 对于所有旋转机械而言，都需要监测旋转机械轴的转速，转速是衡量机器正常运转的一个重要指标。电涡流传感器测量转速既能响应零转速，也能响应高转速，抗干扰性能也非常强。键相测量：通过在被测轴上设置一个凹槽或凸键，称键相标记。当这个凹槽或凸键转到探头位置时，相当于探头与被测面间距宊变，传感器会产生一个脉冲信号，轴每转一圈，就会产生一个脉冲信号，产生的时刻表明了轴在每转周期中的位置。因此通过对脉冲计数，可以测量轴的转速；通过将脉冲与轴的振动信号比较，可以确定振动的相位角，用于轴的动平衡分析以及设备的故障分析与诊断等方面。凹槽或凸键要足够大，以使产生的脉冲信号峰峰值不小于5V（AP1670标准要求不小于7V）。一般若采用5、8探头，则这一凹槽或凸键宽度应大于7.6mm、深度或高度应大于1.5mm（推荐采用2.5mm以上）、长度应大于10.2mm。凹槽或凸键应平行于轴中心线，其长度尽量长，以防当轴产生轴向窜动时，探头还能对着凹槽或凸键。为了避免由于轴相位移引起的探头与被测面之间的间隙变化过大，应将键相探头安装在轴的径向，而不是轴向的位置。应尽可能地将键相探头安装在机组的驱动部分上，这样即使机组的驱动部分与载荷脱离，传感器仍会有键相信号输出。当机组具有不同的转速时通常需要有多套键相传感器探头对其进行监测，从而可以为机组的各部分提供有效的键相信号。 键相标记可以是凹槽，也可以是凸键。当标记是凹槽时，安装探头要对着轴的完整部分调整初始安装间隙（安装在传感器的线性中点为宜），而不是对着凹槽来调整初始安装间隙。而当标记是凸键时探头一定要对着凸起的顶部表面调整初始安装间隙（安装在传感器的线性中点为宜），不是对着轴的其它完整表面进行调整。否则当轴转动时，可能会造成凸键与探头碰撞，剪断探头 。被测体对电涡流传感器特性的影响传感器特性与被测体的电导率、磁导率 有关，当被测体为导磁材料（如普通钢、 结构钢等）时，由于涡流效应和磁效应同 时存在，磁效应反作用于涡流效应，使得 涡流效应减弱，即传感器的灵敏度降低。 而当被测体为弱导磁材料（如铜，铝，合金钢等）时，由于磁效应弱，相对来说涡流效应要强，因此传感器感应灵敏度要 高。左图列出了同一套8 探头传感器测量几种典型材料时的输出特性曲线，图 中各曲线所对应的平均灵敏度为：AISI4140(42CrMoA)钢 7.87(8.0)mV/um 45 号钢： 7.64(7.77)mV/um不锈钢（1Cr18Ni9Ti）： 10.41mV/um 铝： 14.1mV/um铜： 15.0mV/um传感器系统：3300 XL 8 mm 电涡流传感器系统由以下几部分组成：3300 XL 8mm 探头3300 XL 延伸电缆3300 XL 前置器系统输出正比于探头端部与被测导体表面之间的距离的电压信号。它既能进行静态（位移）测量又能进行动态（振动）测量，主要用于油膜轴承机械的振动和位移测量，以及键相位和转速测量。3300 XL8mm电涡流传感器系统，探头、延伸电缆和前置器具有完全可互换性。前置器既可以采用紧凑的导轨安装，也可以采用传统的面板安装。当采用面板安装时，其安装孔位置与以前四孔安装的 3300 前置器相同。两种形式的安装基板均具有电绝缘性，不需要独立的绝缘板。3300 XL前置器抗无线电干扰能力强，即使安装在玻璃纤维防护罩中，也不会受到附近无线电信号的干扰。趋近式探头和延伸电缆3300 探头和延伸电缆TipLoc专利模具技术保证了探头端部和主体之间的牢固连接。探头电缆使用CableLoc专利设计安全地连接到探头端部，能承受 330 牛（75 磅）的拉力。3300 XL8mm 探头和延伸电缆在订货时也可以选择 FluidLoc电缆，这种电缆可以防止油或其它液体沿电缆内部泄漏到机器外部。接头3300 XL 探头、延伸电缆和前置器都带有防腐蚀的 ClickLoc镀金铜接头。这些接头只需用手指紧固（接头会自动“锁住”），特殊的机械锁紧装置能防止连接松动。接头在安装或拆卸时不需要特殊的工具。3300 XL 8mm 探头和延伸电缆在订货时可选择已安装接头保护器，也可以选择在现场安装（如电缆必须布放在约束导管中）。潮湿环境中为接头，推荐在所有的安装中都选用接头保护器，提供环境保护78mm 探头的线圈被更厚地封装到注塑 PPS 塑料探头端部，所以探头更结实。探头体也因为直径更大而更加牢固。我们建议在可能的情况下尽量采用 8mm 探头，以避免机械损坏。对于每一根 3300XL 延伸电缆，也可以选择硅树脂胶带来代替接头保护器，但在探头与延伸电缆的连接暴露在机组油液中的情况下，不推荐使用硅树脂胶带电特性前置器电源：无安全栅时要求-17.5Vdc 至-26Vdc，电流最大为 12mA，有安全栅时要求23V dc 至26Vdc。当在高于23.5Vdc 电压下工作时将导致线性范围减小。供电电压灵敏度：入供电电压每变化 1伏时，输出电压的变化小于 2mV探头直流阻抗（额定）（RPROBE）表： 探头长度从中心导体到外部导体的阻抗(RPROBE)(ohms)0.57.450.501.07.590.501.57.730.502.07.880.505.08.730.709.09.870.90延伸电缆直流阻抗（额定）：延伸电缆长度从中心导体到中心导体的的阻抗RCORE)(ohms)从同轴导体到同轴导体的阻抗RJACKET)(ohms)30.660.100.200.043.50.770.120.230.0540.880.130.260.054.50.990.150.300.0671.540.230.460.097.51.650.250.490.1081.760.260.530.118.51.870.280.560.11现场联线:从3300 XL前置器到监测器的最大长度为 305 米（1000 英尺）线性范围：2mm(80mils)。线性范围从距被测靶面约0.25mm（10mils）处开始，从 0.25 至 2.3mm（10 至 90mils）（约-1至-17Vdc）。灵敏度：标准 5m 系统：在从 0C 至+45C 80mil 线性范围内，以0.25mm(10mils)的增量测量时，包括互换性误差7.87V/mm (200mV/mil)5标准 9m 系统：(200mV/mil) 6.5线性偏差：标准 5m 系统：组件在0C 至+45C时小于0.025mm (1mil)。标准 9m 系统：组件在0C 至+45C时小于0.038mm (1.5mil)。探头端部材料：聚苯撑硫（PPS）探头壳体材料：AISI 304不锈钢（SST）系统长度：包括延伸电缆为 5 米或 9米。抗拉强度（最大）：从探头壳体到探头头部为 330N（75 磅）。从探头头部至延伸电缆接头为270N（60 磅）。接头材料：镀金黄铜或镀金铍铜。探头压力： 3300 XL 探头在探头端部和壳体之间具有压差密封。探头密封材料由VitonO 型垫圈组成3300 XL8 mm电涡流探头：3301013300 XL 8 mm 探头, 33/ 8-24 UNF螺纹,非铠装3330102 3300 XL 8 mm 探头, 33/8-24UNF螺纹，铠装部件号-AXX-BXX-CXX-DXX-EXX选项描述：A:无螺纹长度选项：注：无螺纹长度必须比探头壳体小至少 0.8inch。订货时以 0.1in 递增。长度组态：最大无螺纹长度: 8.8 in最小无螺纹长度: 0.0 in 例如: 0 4 = 0.4 in B:壳体总长度选项：订货时以 0.1 英寸递增螺纹长度组态：最大壳体长度: 9.6 in最小壳体长度: 0.8 in例如: 2 4 = 2.4 inC:总长度选项： 05 0.5 米 (1.6英尺)1 01.0 米 (3.3英尺) 15 1.5 米 (4.9英尺) 2 0 2.0米 (6.6英尺) 5 05.0米 (16.4英尺)19 0 9.0米 (29.5英尺)D:接头和电缆类型选项：0 0不装接头，标准电缆01带有接头保护器的微型同轴 ClickLocTM接头,标准电缆0 2微型同轴 ClickLocTM接头,标准电缆1 0不装接头, FluidLoc电缆11带有接头保护器的微型同轴 ClickLocTM接头, FluidLoc电缆1 2微型同轴 ClickLocTM接头, FluidLoc电缆E:批准机构选项：0 0不要求0 5多许可协议330103 3300 XL 8 mm 探头, M10 x 1螺纹,非铠装3330104 3300 XL 8 mm 探头, M10 x 1螺纹,铠装3部件号-AXX-BXX-CXX-DXX-EXX选项描述A:无螺纹长度选项：注：无螺纹长度必须比探头壳体小至少 20mm。订货时以 10mm 递增长度组态：最大无螺纹长度: 230mm最小无螺纹长度: 0mm例如: 0 6 = 60mmB:壳体总长度选项：订货时以 10mm递增公制螺纹组态：最大长度:最小长度: 20 mm 例如:C:总长度选项：0 55 0.5 米 (1.6英尺)1 01.0 米 (3.3英尺) 1 55 1.5 米 (4.9英尺) 2 0 0 2.0 米 (6.6英尺)5 05.0米 (16.4英尺)19 0 9.0米 (29.5英尺)D:接头和电缆类型选项：0 0不装接头，标准电缆01带有接头保护器的微型同轴 ClickLocTM接头,标准电缆0 2微型同轴 ClickLocTM接头,标准电缆1 0不装接头, FluidLoc电缆11带有接头保护器的微型同轴 ClickLocTM接头, FluidLoc电缆1 2微型同轴 ClickLocTM接头, FluidLoc电缆E:批准机构选项：0 0不要求0 50多许可协议3300 XL 8 mm反装探头330105-02-12-CX -DXXDX -EXX, 3/8-24 UNF螺纹3330106-05-30-CXX-DXXDX -EXX,M10 x 1螺纹美制UNF螺纹常用规格序号标记牙数外径内径刀具尺寸备注13/4-16UNF-2B1619.0517.3317.500.0527/8-14UNF-2B1422.22520.2620.460.0537/16-20UNF-2B2011.11259.7389.880.0549/16-18UNF-2B1814.287512.7612.90.0555/8-18UNF-2B1815.87514.3514.50.05美制UN螺纹常用规格序号公称直径牙数外径内径刀具尺寸备注11-1/16-12UN-2B1226.987524.724.90.0521-5/16-12UN-2B1233.337531.0531.30.0531-5/8-12UN-2B1241.27538.9839.20.0541-3/16-12UN2B1230.162527.8728.10.05曲线图和尺寸图转速测量转速测量通常有以下几种传感器可选：电涡流转速传感器、无源磁电转速传感器、有源磁电转速传感器等。具体需要选择哪类传感器，则要根据转速测 量的要求而定。如:低速测量是否需要检测零转速，高速测量的最高转速，转速 发生的装置情况。转速发生装置有以下几种：用标准的渐开线齿轮（M1M5） 作转速发生信号、在转轴上开一键槽、在转轴上开孔眼、在转轴上开凸键等转 速发生信号装置。电涡流转速传感器适合于测量从零转速以上的任何一转速， 对于被测体转轴的转速发生装置要求也很低，被测体齿轮模数可以很小,被测体 也可以是一个很小的孔眼，一个小凸键、一个小的凹槽。电涡流传感器测转速，传感器输出的信号幅值较高（在低速和高速整个范 围内）。无源磁电式转速传感器测量技术要求：无源磁电式转速传感器，是针对测速齿轮而设计的发电型传感器（无源）， 它不需要供电，测速齿轮旋转引起的磁隙变化，在探头线圈中产生感生电动势， 其幅度与转速有关，转速越高输出电压越高（0a 段），输出频率与转速成正比。 转速进一步增高，磁路损耗增大，输出电势已趋饱和（ab 段），当转速超过 b， 磁路损耗加剧，电势锐减。线圈采用特殊结构，抗干扰能力增强，获得广泛应用。测速探头安装要求齿轮表面宽度应等于或大于探头磁芯直径；齿高应等于或大于齿间距离；齿间距离应为探头磁芯直径的3倍； 齿轮宽度应等于或大于探头磁芯直径。探头与齿轮间隙应尽可能小，典型安装间隙为0.005 in（0.127mm）表面速度的确定已知齿盘齿数23；齿盘外经5.32in，根据表面速度计算公式： SS=（齿轮转速齿轮直径3.14）/齿轮齿数则压缩机测速齿轮在500rpm时的表面速度为： SS=（5005.323.14）/23357 IPS探头间隙的确定测速试验台的技术参数为：安装间隙0.02in；齿盘齿数30；齿盘外经120mm4.724in设定转速500rpm根据表面速度公式：SS（齿轮转速齿轮直径3.14）/齿轮齿数 5004.7243.14/30247 IPS实测输出电压值 转速（rpm）0.5mm时电压（Vp-p）3003.54004.25005.16006.07006.98007.99009.0100010.2根据表面速度公式：在齿轮转速恒定时，齿轮直径越大（或者齿轮齿数越少），其表面速度约大，输出电压也就越高 GB201压缩机的齿盘直径大于试验齿盘，且压缩机的齿盘齿数小于试验齿盘齿数上，所以500RPM压缩机测速齿盘产生的输出电压将大于5.1Vp-p压缩机产生最大轴振量为150um。因此测速探头间隙值可调整为0.5毫米静态校验使用说明：安装探头：（如下图）1、 将传感器探头用卡套固定于静态校准器TK3上。2、 调整探头与试件间距为零，旋紧紧固螺钉。为方便记录，建议用户将百分螺 杆读数调节为整刻度值。3、 连接探头与前置器，并接好供电电源及数字电压表。4、 接通电源，预热半小时。5、 调节百分螺杆使试件与探头端面间隙为传感器线性起始点间隙，记录此时数 字电压表读数。6、 调节百分螺杆，使试件与探头间隙等量变化，同时记录数字电压表读数与间 隙值。若为整个监测系统，将传感器输出电压接仪表信号输入端，可同时校准位移表。由于校准量程有限，用户安装探头时位置要适中；安装起始点为探头头部体端 面与试件圆盘间距为零，探头端面与试件圆盘平行，且均垂直于百分螺杆轴心 线，以保证传感器的的线性度。动态特性校验（传感器、仪表）以校验振动值 100m 为例（8 探头） 把千分表用夹具装于摆动支架上（如图），转动支架（在有效范围内）至某一位 置，轻轻拨动斜盘一周，读取千分表示数变化绝对值（最大最小）,若不 100m，继续转动支架调整位置，使千分表示数绝对值为 100m（从中心到边缘振动值逐渐增大）。 旋紧支架锁紧螺母，取下千分表，选取合适的探头夹套