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1 概述

軸振即轉(zhuǎn)軸的徑向振動(dòng)，是現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)組中一個(gè)非常重要的監(jiān)測參數(shù)，對于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著非常重要的作用。軸振 的 測 量 一 般 采 用 電 渦 流 傳 感 器 測 得。某 電 廠1000MW 機(jī)組，主機(jī)#6、#7 瓦分別是發(fā)電機(jī)汽端和勵(lì)端軸瓦。自投產(chǎn)以來，#6、#7 瓦多次發(fā)生軸振指示晃動(dòng)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了機(jī)組的運(yùn)行安全。該軸振測量系統(tǒng)由振動(dòng)探頭、前置器、監(jiān)測卡件和電纜組成，其中，軸振探頭為 VM600 系列 8mm TQ402 渦流傳感器，分別安裝于#6、#7 瓦瓦座上。前置放大器安裝在環(huán)氧樹脂板上，輸出端分別為-24V 供電、COM 端和 OUT 端，屏蔽線在前置器處開路，在卡件處接地。

 

2 電渦流傳感器測量原理

前置器中生成的高頻震蕩電流，通過延長電纜進(jìn)入探頭線圈，從而產(chǎn)生交變磁場。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，當(dāng)被測金屬體靠近這個(gè)磁場時(shí)，則在該金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，即電渦流。同時(shí)，該電渦流也產(chǎn)生一個(gè)與探頭線圈方向相反的交變磁場，從而使得探頭線圈的阻抗發(fā)生變化。前置放大器通過電子線路的處理，將該阻抗的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化進(jìn)行輸出。一般情況下，該阻抗與金屬體磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線圈幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率、探頭線圈與金屬導(dǎo)體表面距離等參數(shù)有關(guān)。當(dāng)我們在使用探頭時(shí)，除了距離外，前面幾個(gè)參數(shù)都是固定的，因此，探頭阻抗就成了與距離的單值函數(shù)。另外，互感M 隨線圈與導(dǎo)體距離的增大而減小。當(dāng)距離變大時(shí)，互感變小，阻抗變大;當(dāng)距離減小時(shí)，互感變大，阻抗減小。通過以上分析，我們可以認(rèn)為，如果等效阻抗發(fā)生改變，前置器輸出電壓將會發(fā)生變化，在表現(xiàn)形式上，即等效于距離發(fā)生改變。

 

3 影響傳感器測量因素分析

下面我們分析影響傳感器測量的一些因素。原因 1:油污影響。在現(xiàn)場檢查時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，探頭傳感器和前置放大器接插件處滲油嚴(yán)重，而且油污表面含有各種雜質(zhì)，對探頭的絕緣性能產(chǎn)生了較大的影響。在某一時(shí)刻，可能會導(dǎo)致探頭的阻抗發(fā)生改變，從而使得軸振測量發(fā)生跳變。我們通過定期清擦滲油，發(fā)現(xiàn)軸振晃動(dòng)的次數(shù)變少了。因此，通過以上觀察和分析，我們認(rèn)為傳感器滲油會導(dǎo)致軸振測量發(fā)生變化。

 

原因 2:導(dǎo)致軸振晃動(dòng)的原因還有可能是軸電壓影響。軸電壓是指由于發(fā)電機(jī)磁場不對稱，發(fā)電機(jī)大軸被磁化，靜電充電等原因在發(fā)電機(jī)軸上感應(yīng)出的電壓。通過之前的分析我們知道，電渦流傳感器是通過產(chǎn)生交變磁場作用于大軸的，由于傳感器線圈及大軸的阻值都很小，在此可以忽略，即設(shè)定 Ｒ 1 =0，Ｒ 2 =0。等效電路圖如下:

其中 Ｒ 1 、Ｒ 2 分別為探頭及導(dǎo)體電阻，M 為互感，L1 為探頭線圈，U 1 、U 2 分別為探頭電壓及軸電壓。

 

根據(jù)以上分析，我們可以得出:

 

通過上述的分析我們可以發(fā)現(xiàn)，如果這個(gè)軸電壓 U 2 變大，則等效阻抗 Z 就會變小，這跟距離變小在形式上的表現(xiàn)是一樣

的，即都表現(xiàn)為軸振變大。在實(shí)際情況中，通過觀察我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)軸電壓變化較大時(shí)，往往會引起軸振的晃動(dòng)現(xiàn)象。因此，我們認(rèn)為軸電壓的突變會對軸振產(chǎn)生較大的影響。

 

原因 3:前置放大器受外界電磁干擾也會造成軸振晃動(dòng)。前置放大器內(nèi)部含有震蕩、測量、放大等電路，如果外界電磁場突然變強(qiáng)，就會干擾到這些電路的正常工作。原先前置放大器是安裝在塑料盒內(nèi)的，對于外界電磁不能起到很好的屏蔽作用。雖然前置器本身具備一定的抗干擾能力，但在某些極端情況下是起不到很好的效果的。所以我們認(rèn)為這也是造成軸振晃動(dòng)的原因之一。

 

原因 4:延長線絕緣不好、插頭松動(dòng)、屏蔽線未接好、接線松動(dòng)等原因也會造成軸振測量晃動(dòng)。但在之前的檢查中，我們均未發(fā)現(xiàn)類似的問題。因此，我們認(rèn)為這些不是造成軸振晃動(dòng)的主要原因。

 

4 采取措施

通過以上的分析，我們認(rèn)為造成軸振晃動(dòng)的主要原因在于油污、軸電壓以及外界電磁干擾的影響。

 

措施 1:減小油污的影響。可以在傳感器上加絕緣套，并且做好防滲油措施，這就從源頭上切斷油污往外傳導(dǎo)的途徑。但存在的問題是:機(jī)務(wù)需要在瓦座上重新開孔，需要加工合格絕緣套，實(shí)施起來比較復(fù)雜，不利于操作。后來我們發(fā)現(xiàn)，原探頭電纜從端蓋底部引出，油污容易沿著電纜滲出到端子箱內(nèi)，同時(shí)我們在軸瓦上部外蓋上發(fā)現(xiàn)有 2 個(gè)備用悶頭，于是我們重新加工帶孔的悶頭，將傳感器同軸電纜從該孔引出到前置放大器。這樣做的好處是電纜從頂部走，可以有效避免滲油問題，而且實(shí)施起來比較方便。

 

措施 2:減小軸電壓的影響。通過對發(fā)電機(jī)接地碳刷的改造，有效降低了軸電壓的突變狀況。通過觀察發(fā)現(xiàn)，軸振晃動(dòng)的情況也得到了明顯的改善。

 

措施 3:減小外界電磁干擾的影響。原#6 瓦軸振端子箱是塑料端子箱，通過改造將其更換為金屬端子箱，前置放大器安裝在環(huán)氧樹脂板上，從而防止外部信號對前置放大器的干擾。

 

5 效果分析

通過上述措施的執(zhí)行，經(jīng)過一段時(shí)間的跟蹤觀察，我們發(fā)現(xiàn)，#6、#7 瓦軸振晃動(dòng)情況明顯改善，滲油情況也得到了有效的控制。所以本次改造取得了很好的效果，有利于機(jī)組的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。