TSI系統(tǒng)有關(guān)名詞解釋

1. 汽輪機(jī)安全監(jiān)視及保護(hù)系統(tǒng)主要包括監(jiān)視保護(hù)系統(tǒng)（TSI）、危急遮斷系統(tǒng)（ETS）裝置、自動(dòng)盤車操作裝置?2. TSI系統(tǒng)能連續(xù)地監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)的各種重要參數(shù)，例如：可對(duì)轉(zhuǎn)速、超速保護(hù)、偏心、軸振、蓋（瓦）振、軸位移、脹差、熱膨脹等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，幫助運(yùn)行人員判明機(jī)器故障，使得這些故障在引起嚴(yán)重?fù)p壞前能及時(shí)遮斷汽輪發(fā)電機(jī)組，保證機(jī)組安全?3. TSI監(jiān)測(cè)信息提供了動(dòng)平衡和在線診斷數(shù)據(jù)，維修人員可通過(guò)診斷數(shù)據(jù)的幫助，分析可能的機(jī)器故障，幫助提出機(jī)器預(yù)測(cè)維修方案，預(yù)測(cè)維修信息能推測(cè)出旋轉(zhuǎn)機(jī)械的維修需要，使機(jī)器維修更有計(jì)劃性，減少維修時(shí)間，其結(jié)果是減少了維修費(fèi)用，提高了汽輪機(jī)組的可用率TSI的主要原理及功能1. TSI系統(tǒng)主要由傳感器及智能板件組成?2. 傳感器是將機(jī)械振動(dòng)量、位移、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量的機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)傳感器的性能和測(cè)試對(duì)象的要求，利用電渦流傳感器，對(duì)汽輪機(jī)組（純電調(diào)）的轉(zhuǎn)速、偏心、軸位移、軸振動(dòng)、脹差進(jìn)行測(cè)量?3. 利用速度傳感器對(duì)蓋振進(jìn)行測(cè)量?4. 利用線性可變差動(dòng)變壓器（LVDT）對(duì)熱膨脹進(jìn)行測(cè)量5. 利用差動(dòng)式磁感應(yīng)傳感器來(lái)測(cè)量機(jī)組的轉(zhuǎn)速?電渦流傳感器?工作原理：通過(guò)傳感器端部線圈與被測(cè)物體（導(dǎo)電體）間的間隙變化來(lái)測(cè)物體的振動(dòng)相對(duì)位移量和靜位移的，它與被測(cè)物之間沒(méi)有直接的機(jī)械接觸，具有很寬的使用頻率范圍（從0～10Hz）?? ? 傳感器的端部有一線圈，線圈通以頻率較高（一般為1MHz～2MHz）的交變電壓 ，當(dāng)線圈平面靠近某一導(dǎo)體面時(shí)，由于線圈磁通鏈穿過(guò)導(dǎo)體，使導(dǎo)體的表面層感應(yīng)出一渦流ie，而ie所形成的磁通鏈又穿過(guò)原線圈，這樣原線圈與渦流“線圈”形成了有一定耦合的互感，最終原線圈反饋一等效電感。

而耦合系數(shù)的大小又與二者之間的距離及導(dǎo)體的材料有關(guān)，當(dāng)材料給定時(shí)，耦合系數(shù)K1與距離d有關(guān)，K= K1（d），當(dāng)距離d增加，耦合減弱，K值減小，使等效電感增加，因此，測(cè)定等效電感的變化，也就間接測(cè)定d的變化渦流傳感器原理簡(jiǎn)圖? ? 由于傳感器反饋回的電感電壓是有一定頻率（載波頻率）的調(diào)幅信號(hào)，需檢波后，才能得到間隙隨時(shí)間變化的電壓波形即根據(jù)以上原理所述，為實(shí)現(xiàn)電渦流位移測(cè)量，必須有一個(gè)專用的測(cè)量路線這一測(cè)量路線（稱之為前置器）應(yīng)包括具有一定頻率的穩(wěn)定的震蕩器和一個(gè)檢波電路等渦流傳感器加上一測(cè)量線路（前置器），如框圖 所示：從前置器輸出的電壓Vd是正比于間隙d的電壓，它可分兩部分：一為直流電壓Vde，對(duì)應(yīng)于平均間隙（或初始間隙），一為交流電壓Vac，對(duì)應(yīng)于振動(dòng)間隙前置器原理簡(jiǎn)圖速度傳感器? ? 工作原理：基于一個(gè)慣性質(zhì)量和移動(dòng)殼體，傳感器有一個(gè)永久磁鐵，它被固定在傳感器殼體上，圍繞著磁鐵是一個(gè)慣性質(zhì)量線圈，通過(guò)彈簧連在殼體上測(cè)量時(shí)，將傳感器剛性固定在被測(cè)物體上，隨著被測(cè)物振動(dòng)，磁鐵運(yùn)動(dòng)，使其產(chǎn)生磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)而線圈因固定在彈簧上，具有較大的慣性質(zhì)量，即相對(duì)高頻振動(dòng)的物體，其是相對(duì)靜止的這樣，線圈在磁場(chǎng)中作直線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其大小與線圈運(yùn)動(dòng)的線速度（即：機(jī)殼的速度）成正比。

通過(guò)對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的檢測(cè)，即能獲得被測(cè)物體的線速度?速度傳感器簡(jiǎn)圖?LVDT傳感器? ? 工作原理：利用電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)變壓器， 變壓器上初級(jí)線圈W和兩個(gè)參數(shù)完全相同的次級(jí)線圈W1，W2組成，線圈中心扦入圓柱形鐵心，次級(jí)線圈W1和W2反極性串聯(lián)，當(dāng)初級(jí)線圈W加上交變電壓時(shí)，次級(jí)W1和W2分別產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)e1和e2，其大小與鐵心位置有關(guān)LVDT原理簡(jiǎn)圖?差動(dòng)式磁感應(yīng)傳感器? ? 工作原理：利用一個(gè)差動(dòng)式敏感元件該元件由一塊永久性磁鐵上的兩個(gè)相互串聯(lián)的磁敏半導(dǎo)體電阻組成（這兩個(gè)半導(dǎo)體的材料及幾何尺寸相同）在傳感器電路中，這兩個(gè)電阻組成一個(gè)差動(dòng)電感電橋（如惠斯頓電橋）當(dāng)磁鐵或鋼的觸發(fā)體接近或遠(yuǎn)離傳感器且相互成直角（即傳感器探頭表面磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與觸發(fā)體邊沿成直角）時(shí)，它干擾了傳感器內(nèi)部的磁場(chǎng)，使差動(dòng)電感電橋失去平衡而輸出一電壓通過(guò)對(duì)這一電壓測(cè)量，即能獲得被測(cè)物（即觸發(fā)體）與傳感器探頭間的間隙變化? ?在TSI測(cè)量實(shí)際應(yīng)用中，我們一般用該磁感應(yīng)傳感器測(cè)量機(jī)組轉(zhuǎn)速，就是通過(guò)測(cè)量探頭與測(cè)速齒盤輪間的高、低電壓變化所形成脈沖信號(hào)的數(shù)量，來(lái)得到實(shí)際轉(zhuǎn)速值智能板件? ? 各種測(cè)量板件接受相應(yīng)傳感器的電量信號(hào)后進(jìn)行整形、計(jì)算、邏輯處理等以后，顯示出精確、直觀的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和報(bào)警指示。

輸出標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號(hào)和繼電器接點(diǎn)智能板件可對(duì)傳感器聯(lián)線和自身的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)，具有計(jì)算機(jī)通訊接口，可對(duì)測(cè)量范圍和邏輯輸出進(jìn)行組態(tài)，具有緩沖傳感器信號(hào)輸出等功能對(duì)于重要的測(cè)量可進(jìn)行冗余的配置，增強(qiáng)了可靠性 轉(zhuǎn)速及零轉(zhuǎn)速? ?轉(zhuǎn)速值顯示是汽輪機(jī)組開(kāi)車、停車以及穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的重要參數(shù)，并且振動(dòng)值與機(jī)器轉(zhuǎn)速的相關(guān)性對(duì)最終分析機(jī)器性能十分重要例如：在機(jī)器停車過(guò)程中，轉(zhuǎn)速突然下降，會(huì)意味著機(jī)器內(nèi)部存在著大面積的金屬摩碰而零轉(zhuǎn)速是預(yù)先設(shè)定的軸旋轉(zhuǎn)速度，當(dāng)運(yùn)行的機(jī)器需停車時(shí)，機(jī)器轉(zhuǎn)速達(dá)到零轉(zhuǎn)速設(shè)置點(diǎn)，繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，使盤車齒輪嚙合，使軸持續(xù)慢速旋轉(zhuǎn)，來(lái)防止軸產(chǎn)生彎曲，以避免在接踵而來(lái)的開(kāi)車中由于軸彎曲對(duì)機(jī)器造成損壞?? ? 測(cè)量鏈由兩只裝于前箱正對(duì)60（或134）齒盤的傳感器和板件組成， 當(dāng)機(jī)器旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒盤的齒頂和齒底經(jīng)過(guò)探頭，探頭將周期地改變輸出信號(hào)，即脈沖信號(hào)，板件接收到此脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)、顯示，與設(shè)定值比較后，驅(qū)動(dòng)繼電器接點(diǎn)輸出轉(zhuǎn)速的測(cè)量范圍：0～5000rpm；零轉(zhuǎn)速設(shè)定值：小于4rpm；轉(zhuǎn)速報(bào)警值：3240rpm轉(zhuǎn)速及零轉(zhuǎn)速測(cè)量示意圖?超速保護(hù)? ? 超速保護(hù)應(yīng)具有快速響應(yīng)和錯(cuò)誤冗余表決邏輯，因此本測(cè)量鏈采用“三取二”方式。

由三只裝于前箱、正對(duì)于60齒盤的渦流傳感器和三塊轉(zhuǎn)速表組成，設(shè)定值為3300rpm與轉(zhuǎn)速測(cè)量同樣的原理，轉(zhuǎn)速值＝（脈沖頻率/齒數(shù)）×60各機(jī)組超速的測(cè)量范圍：0～5000rpm超速測(cè)量示意圖軸振動(dòng)? ? 對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械來(lái)說(shuō)，衡量其全面的機(jī)械情況，轉(zhuǎn)子徑向振動(dòng)振幅，是一個(gè)最基本的指標(biāo)，很多機(jī)械故障，包括轉(zhuǎn)子不平衡、不對(duì)中、軸承磨損、轉(zhuǎn)子裂紋以及磨擦等都可以根據(jù)振動(dòng)的測(cè)量進(jìn)行探測(cè)轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部件，旋轉(zhuǎn)機(jī)械能否正常工作主要決定于轉(zhuǎn)子能否正常運(yùn)轉(zhuǎn) ? ?從轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)中去監(jiān)視和發(fā)現(xiàn)振動(dòng)故障，比從軸承座或機(jī)殼的振動(dòng)提取信息更為直接和有效所以，目前軸振的測(cè)量越來(lái)越重要，軸振動(dòng)的測(cè)量對(duì)機(jī)器故障診斷是非常有用的 ? ?根據(jù)振動(dòng)學(xué)原理，由X、Y方向振動(dòng)合成可得到軸心軌跡在測(cè)量軸振時(shí)，常常把渦流探頭裝在軸承殼上，探頭與軸承殼變?yōu)橐惑w，因此所測(cè)結(jié)果是軸相對(duì)于軸承殼的振動(dòng)由于軸在垂直方向與水平方向并沒(méi)有必然的內(nèi)在聯(lián)系，亦即在垂直方向（Y方向）的振動(dòng)已經(jīng)很大，而在水平方向（X方向）的振動(dòng)卻可能是正常的，因此，在垂直與水平方向各裝一個(gè)探頭由于水平中分面對(duì)安裝的影響，實(shí)際上兩個(gè)探頭安裝保證相互垂直即可，如下圖所示當(dāng)傳感器端部與轉(zhuǎn)軸表面間隙變化時(shí)的傳感器輸出一交流信號(hào)給板件，板件計(jì)算出間隙變化（即振動(dòng)）峰-峰（P-P）值。

機(jī)組軸振的測(cè)量范圍：0～400μm；報(bào)警值：125μm；停機(jī)值：250μm軸振測(cè)量示意圖軸承振動(dòng)（蓋或瓦振 ）? ? 在軸振動(dòng)的測(cè)量中已說(shuō)明了大軸的振動(dòng)可以傳遞到軸承殼上，利用速度傳感器測(cè)量機(jī)殼相對(duì)于自由空間的運(yùn)動(dòng)速度，板件把從傳感器來(lái)的速度信號(hào)進(jìn)行檢波和積分，變成位移值，并計(jì)算出相應(yīng)的峰-峰值位置信號(hào)如下圖所示機(jī)組瓦振的測(cè)量范圍：0～100μm蓋振的測(cè)量示意圖?偏心? ? 轉(zhuǎn)子的偏心位置，也叫做軸的徑向位置，是指轉(zhuǎn)子在軸承中的徑向平均位置，在轉(zhuǎn)軸沒(méi)有內(nèi)部和外部負(fù)荷的正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，轉(zhuǎn)軸會(huì)在油壓阻尼作用下，在設(shè)計(jì)確定的位置浮動(dòng)，然而一旦機(jī)器承受一定的外部或內(nèi)部的預(yù)加負(fù)荷，軸承內(nèi)的軸頸就會(huì)出現(xiàn)偏心，其大小是由偏心度峰-峰值來(lái)表示，即軸彎曲正方向與負(fù)方向的極值之差?偏心的測(cè)量? ?偏心的測(cè)量可用來(lái)作為軸承磨損，以及預(yù)加負(fù)荷狀態(tài)（如不對(duì)中）的一種指示；轉(zhuǎn)子偏心（在低轉(zhuǎn)速時(shí)的彎曲）測(cè)量是在啟動(dòng)或停機(jī)過(guò)程中，必不可少的測(cè)量項(xiàng)目，它可使你能夠看到由于受熱或重力所引起的軸彎曲的幅度偏心監(jiān)測(cè)板接受兩個(gè)渦流傳感器信號(hào)輸入，如下圖所示一個(gè)用于偏心的測(cè)量，另一個(gè)是鍵相器的測(cè)量，它用在峰-峰信號(hào)調(diào)節(jié)電路上鍵相探頭觀察軸上的一個(gè)鍵槽，當(dāng)軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)脈沖電壓，這個(gè)脈沖可用來(lái)控制計(jì)算峰-峰值。

當(dāng)然，鍵相信號(hào)也可用來(lái)指示振動(dòng)的相位，如下圖所示當(dāng)知道了測(cè)振探頭與鍵相探頭的夾角時(shí)，就可找出不平衡質(zhì)量的位置，即轉(zhuǎn)子高點(diǎn)的位置這對(duì)軸的平衡是很重要的機(jī)組偏心的測(cè)量范圍：0～100μm報(bào)警值：大于原始值的30μm偏心測(cè)量示意圖軸位移? ? 軸在運(yùn)行中，由于各種因素，諸如載荷、溫度等的變化會(huì)使軸在軸向有所移動(dòng)這樣轉(zhuǎn)子和定子之間有可能發(fā)生動(dòng)靜磨擦，所以需用傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子軸向位置的變化，即：軸在軸向相對(duì)于止推軸承的間隙? ? 由于所采用的監(jiān)測(cè)器可能把傳感器的失效作為軸向位移故障而發(fā)出報(bào)警信號(hào)，由此可能引起機(jī)組誤停機(jī)而根據(jù)API670標(biāo)準(zhǔn)要求，用兩個(gè)探頭同時(shí)探測(cè)一個(gè)對(duì)象，可以免發(fā)生誤報(bào)警 ? ? ?要求兩個(gè)探頭的安裝位置離軸上止推法蘭的距離應(yīng)<305mm，如果過(guò)大，由于熱膨脹的影響，所測(cè)到的間隙，不能反映軸上法蘭與止推軸承之間的間隙 ? ? 如圖所示，兩個(gè)渦流探頭測(cè)量轉(zhuǎn)子的軸向變化，輸出探頭與被測(cè)法蘭的間隙成正比的直流電壓值，板件接受此電壓值后，經(jīng)過(guò)計(jì)算處理，顯示出位移值為避免誤報(bào)警，停機(jī)邏輯輸出為“與”邏輯機(jī)組軸向位移的測(cè)量范圍：-2～+2mm?軸位移測(cè)量示意圖脹差? ? 脹差是轉(zhuǎn)子和汽缸之間的相對(duì)熱增長(zhǎng)，當(dāng)熱增長(zhǎng)的差值超過(guò)允許間隙時(shí)，便可能產(chǎn)生磨擦。

在開(kāi)機(jī)和停機(jī)過(guò)程中，由于轉(zhuǎn)子與汽缸質(zhì)量、熱膨脹系數(shù)、熱耗散系數(shù)的不同，轉(zhuǎn)子的受熱膨脹和汽缸的膨脹就不相同，實(shí)際上，轉(zhuǎn)子的溫度比汽缸溫度上升得快，其熱增長(zhǎng)的差值如果超過(guò)允許的動(dòng)靜間隙公差，就會(huì)發(fā)生磨擦，從而可能造成事故所以監(jiān)視脹差值的目的，就是在產(chǎn)生磨擦之前采取必要的措施來(lái)保證機(jī)組的安全 ? ? 一般規(guī)定轉(zhuǎn)子膨脹大于汽缸膨脹為正方向，反之為負(fù)方向另外，脹差測(cè)量如果范圍較大，已超過(guò)探頭的線性范圍時(shí)，則可采用斜面式測(cè)量和補(bǔ)償式測(cè)量方式由于不可能在汽缸內(nèi)安裝渦流傳感器，利用滑銷系統(tǒng)，傳感器被固定在軸承箱的平臺(tái)上 脹差測(cè)量示意圖熱膨脹? ? 汽輪機(jī)在開(kāi)機(jī)過(guò)程中由于受熱使其汽缸膨脹，如果膨脹不均勻就會(huì)使汽缸變斜或翹起，這種變形會(huì)使汽缸與基礎(chǔ)之間產(chǎn)生巨大的應(yīng)力，由此帶來(lái)不對(duì)中現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象，通常是因?yàn)榛N系統(tǒng)“卡澀”所引起的知道了汽缸膨脹和脹差，就可以確定轉(zhuǎn)子和汽缸的膨脹率 。