汽轮机监测分析论文

摘要：我国的汽轮机振动的日常监测和维护技术研究不断的成熟，研究也渐渐的深入，由于汽轮机的结构相对与其他设备复杂，同时也是电厂重要机械设备之一，运行环境也相对特殊，及其容易产生故障。这种事件的发生会对生命财产造成损失，所以针对汽轮机的信息和相关的数据进行分析研究，最后得出合理的处理结果。今天小编给大家找来了《汽轮机监测分析论文 (精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

汽轮机监测分析论文 篇1：

汽轮机振动监测系统的分析与应用

摘 要：结合内蒙古神华国华呼伦贝尔发电有限公司已经投运的600MW超临界机组，介绍了汽轮机振动监测系统的基本监测原理及保护项目，并对TSI系统历来的应用情况以及电源升级改造后的情况进行了对比分析，阐明其优缺点，最后对新框架的设计提出一些建议和看法。

关键词：600MW超临界机组 汽轮机振动监测系统 电源升级 优缺点

内蒙古神华国华呼伦贝尔发电有限公司已经投运的600MW超临界机组汽轮机采用的是上海汽轮机厂生产的超临界、一次中间再热、两缸两排汽、单轴、直接空冷凝汽式汽轮机，整个轴系由7个支持轴承支撑，对应安装7套轴振及瓦振探头[1]。

汽轮机TSI监测系统采用epro公司生产的MMS6000系列产品，而在2009年艾默生公司收购了epro公司(原菲利普)后，艾默生公司对旗下产品进行了升级和更新换代。原有TSI系统上的框架电源模块UES815已经停止生产，而且替代产品也不能接入到现有的框架内(管脚定义，安装槽位不一致)[2]。为了提高系统的安全性和长效性，更换最新的TSI框架和外置电源模块势在必行。另外在安装调试阶段也发现新产品同样存在一些不足之处，该文将给予介绍，并提出建议。

1 TSI振动检测系统介绍

汽轮机监测仪表系统TSI[2](Turbine Supervisory Instrumentation)是一种可靠的连续监视汽轮发电机组转子和汽缸的机械工作参数的多路监控系统，可用于连续显示机组的启停和运行状态，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[3]。

2 系统框架升级前功能组成

现有的TSI系统采用框架式电源模块，每个框架配有型号为UES815，(24V 3.4A)的电源模块2个，经过外部二极管冗余后给继电器供电。

现有的TSI系统采用的是48芯插针式框架，该框架内部接线复杂，无法检查和更改内部线路，需要使用专用工具才能更改接线和修改逻辑，操作极其不方便，给日常维护带来了诸多不便。

现有的TSI系统的开关量输出使用的是外置继电器，每一个开关量输出都需要从各个模块自身发出，因此为一一对应型，若要将多个模块进行逻辑运算后再发出信号则需要通过外部硬接线来实现完成，需增加外部接线，这样既增加了工作量也降低了可靠性，大大增加了出现事故的几率。

3 系统框架升级方案及功能组成

将现有的框架电源取消，更换为机柜电源。220V交流强电不再接入到系统框架中，提高了安全性。两路220V交流电源仍分别由保安段和UPS提供。

对TSI系统供电电源和框架进行升级。将原有的48芯插针式框架替换为最新的系统框架IMR6000/10，该框架为背板式框架，后面为接线端子，接线简单明了，日常维护极其方便，检查和更改接线简单易懂

增加A6824通讯模块，该模块通过RMS485方式和系统内所有模块进行通讯，只需通过CSI6500软件就可以通过该通讯模块对TSI系统内任意一个测量模块进行组态，修改报警及危险值，解除保护等操作。

4 升级前后优劣性对比

升级改造产品后的TSI系统是美国艾默生[5]公司近几年推出的CSI6500监测系统，原MMS6000系统中的所有模块在CSI6500系统可正常使用，CSI6500系统主要有以下几个方面的变化。

重新设计了框架、方便了接线和系统设置：新框架型号为IMR6000/10。框架槽位可安装的模块：10个A6000模块，1个A6740逻辑模块，1个A6824通讯模块。外部接线通过专用接插件与框架背板相连，从而避免了因为没有专用工具及材料而无法更改接线的被动局面。原48芯插针式框架内部接线是裸露的，容易造成各针脚之间的短路，烧坏TSI测量模块，影响TSI系统的正常工作，存在一定的安全隐患。

A6824通讯模块插在专用的第14槽位，它通过RS485总线与框架上的其它模块进行通讯，可方便查看各个模块的测量状态、检查或修改组态数据，方便故障的检查，较改造前一对一的连接方式有较大改进，原来所有的状态都需要通过指示灯和传输到DCS的实时数据来分析，很是不方便。

有了可编程继电器后，可满足用户各种逻辑输出的需求，从根本上解决了原TSI系统的上述缺陷。应用起来十分灵活、简便，只要通过连接笔记本电脑与继电器模块或通讯模块，所有数据状态便可一目了然[4]。如果有故障，马上可以有针对性地查找，大大缩短了故障排除的时间，另外通过继电器模块来进行逻辑组态，逻辑关系非常明确，易学易懂，更改也方便。

5 结论

1#机的TSI系统升级改造后，通讯模块A6824與各测量模块通讯畅通，各测量模块的通道加信号测试正常，而且继电器的逻辑完全能满足机组正常投运的要求，该次系统升级圆满成功，本次改造后系统具有如下优点：

(1)系统供电稳定可靠。

(2)输出逻辑通过软件以逻辑图方式编程，功能强、直观、易操作，彻底摆脱了用硬接线搭逻辑的困境。

(3)修改逻辑方便、灵活，能满足用户的各种逻辑传送需求。

(4)信号传输快捷、可靠，且具有屏蔽输出的功能，可以临时解除部分保护，系统维护时可灵活运用，十分方便、安全。

升级版的几点不足：

(1)框架底板需要人工做的跳环线过多，容易出错降低可靠性，考虑能否优化，在电路板上完成。

(2)每块底板的电源冗余设计，也应考虑集成到底板上，不要靠外部环线来完成，一旦线路松动直接影响可靠性，也给现场施工带来麻烦。

(3)继电器卡缺少冗余，尤其是框架1。一旦某个继电器故障，就要更换掉整个继电器卡，使得用户备品备件成本大大提高。

参考文献

[1] 神华国华发电有限责任公司汽轮机说明书.上海汽轮机厂.

[2] 王鹏，潘维加.基于LabVIEW的汽轮机振动监测系统[J].电站系统工程，2007，23(4)：59-61.

[3] 施圣康.汽轮发电机组振动故障诊断技术的发展现状[J].动力工程，2001(4)：1298-1298.

[4] 张广志.汽轮发电机组振动故障的多征兆诊断方法[J].汽轮机技术，2001，43(5)304-305.

[5] 艾默生过程控制有限公司.CSI2130分析使用手册(Emerson Process Management)[M].上海：艾默生过程控制有限公司，2007：1-2.

作者：闵兆俭 吴吉

汽轮机监测分析论文 篇2：

汽轮机振动监测装置的维护分析

摘 要：我国的汽轮机振动的日常监测和维护技术研究不断的成熟，研究也渐渐的深入，由于汽轮机的结构相对与其他设备复杂，同时也是电厂重要机械设备之一，运行环境也相对特殊，及其容易产生故障。这种事件的发生会对生命财产造成损失，所以针对汽轮机的信息和相关的数据进行分析研究，最后得出合理的处理结果。

关键词：汽车机 振动监测装置 维护 处理

我国在改革开放之后，科学技术迅猛的发展，机械设备也逐渐形成自动化，复杂化，高速化，大型化的趋势发展，在生产技术的使用过程当中，随着机械设备的效率提高，设备结构也逐渐复杂，如果其中的一个部件出了问题，例如：在汽轮机的实际应用中，设备的振动过大，导致机械的零部件，部件磨损现象发生，这会产生连带作用，导致生产中断。与此同时，机械设备日常维修和其费用也在减少，所以更应该加强汽轮机的故障诊断以及对设备的云状状态的监测十分的重要。第一，机械设备的预诊断，也就是在对设备的日常维护时，根据汽轮机的运转状态，对即将发生故障的关键点进行诊断，并且对维修记录中的信息和相关数据保存，作为以后出现复杂问题的参考资料。第二，汽轮机的异常运转和原因分析，并且针对状况选择适合的措施补救，将设备及时调整。第三，应用现代的监测手段及时的掌握设备的状态，提高汽轮机的性能，对于生产产量质量高，制造加工水平高，设备的先进程度高等有很大的促进作用。在汽轮机的使用中，应该了解设备的性能水平和优缺点，掌握现代化的管理水平，及时的对设备进行监测和维修。

1 汽轮机的振动监测

1.1 汽轮机振动装置的检测来源和原理

振动监测来源于美国的内华达本特利的产品，这个监测系统的主要组成部分是模件，前置器，延长电缆，振动传感器及探头，其中，振动传感器的探头被分为位移式的传感器探头，速度型的探头。位移传感器的探头，其测量设备的关键点是轴承的振动;其位移传感器组合成的传感器是对轴承的绝对振动进行的监测。汽轮机的轴振动会传送到轴承的外壳上，在设备实际运转过程中，轴承的外壳的振动监测是对轴承的振动和轴振动矢量和。

1.2 汽轮机的振动监测诊断

汽轮机的日常振动监测过程中，应该先对汽轮机的信号分析技艺采集工作，在故障的诊断中，经常使用的是FFT，也就是“快速立叶变化”方式，这对于信号的平稳和使用性能有很大的促进作用。但是，由于信号的特点是非平稳，非线性，在为了提高信号的精确度方面，对处理方式和分析方法进行更改，主要有：时频分析，变时基等。其二，故障研究的前期工作是汽轮机的故障机理的研究，我国现阶段的机理有：故障模型，故障征兆以及故障的规律等研究，并且和实验室的模拟，现场的试验，计算机法相结合使用，这种复合研究的应用模式相对广泛，实用性也比较强，但是大多数的机械研究是运用极端模拟法对设备进行故障分析，并且建立相关的数据模型，在此基础之上再开发软件，这种研究方式的优点是没有受到研究室的限制，针对故障的特征以及状态进行定量分析。根据汽轮机的初始条件和运转环境虚设，也就是模拟实验，分析出设备的故障征兆和故障点。其三，在汽轮机的诊断方法中，振动监测最为常用，其中振动是设备的重要信号，在振动过程中，会产生噪声，噪声又表达出很多的信息，

因此在实际监测中，可以使用噪声诊断方法对设备的故障进行分析，研究设备的部件问题和设备的使用年限等，在诊断系统的研究应该使用硬件和软件的集成复合软件，运行该系统后，对汽轮机的正常运转状态进行实施监控。

2 振动对汽轮机造成的危害

我国对汽轮机的振动故障的分析和处理已经有几十年的历史，故障的定性的难度已经降低，但是针对汽轮机的机理研究时，很容易出现矛盾，这会在故障分析时出现判断错误。对此，根据多年来的实践经验，在对汽轮机的振动故障诊断时，首先应根据实际设备工作现场，运用科学的，系统的，合理的分析方法和理论，对设备故障原因进行研究，找出问题的根源，最后根据分析结果和监测数据决定设备维修方案。在对汽轮机的管理方面，应该对设备的存放现场进行勘查，并根据汽轮机故障的诊断方案，危害进行分析调整。

3 汽轮机的振动故障诊断方案

在汽轮机的振动故障的诊断分析中，一般会采用频谱分析方法，频谱分析法分为幅值谱以及功率谱等，功率谱是指汽轮机的振动功率会随着振动的频率而改变，其具有很高的物理意义，分析结果清晰;但是幅增谱是指汽轮机的振动所产生的振幅，更便于观察研究，根据振幅的变化高度，并且运用频谱把振幅分解成为不同的信号频率，这对于振动故障的根源，以便及时的维修处理。

汽轮机的频谱分析，第一，首先根据检测结果，并且合理运用推理故障分析方法，对设备的故障源头研究维修，在分析过程中使用不同的层次了解频谱。第二，对频谱的低频段，中频段，高频段的相应部件全面的分析，确定故障的范围，振动的信号以及转速的联系程度分析。第三，振动故障来源。在零部件的正常运转下，会产生机械振动，零部件在长时间的振动干扰下，会形成受损点，并且产生固定振动的频率，这时，应该找出振动的主要原因，也就是主振动的来源，进而做出频谱分析资料，再根据汽轮机的运转特点对故障进行维修。

4 结语

汽轮机在生产生活过程中，随着设备的使用效率不断的提高，设备的结构问题复杂性也随之增强。机械设备的某一个部件出现问题，都会导致设备运转的中断现象，由于现代化的设备的应用价值提高，例如：减少劳动力的支出，财力物力的浪费等。但是对于汽轮机设备维修费用和监测效率却有了很大的挑战高度，因此，设备的故障诊断分析和对策研究对于生产具有很大的利益影响。

参考文献

[1] 肖凌.汽车机振动监测装置的维护与处理[J].江西电力，2006(10).

[2] 朱鹏华.基于网络的汽车机振动监测分析系统开发[D].上海交通大学，2012(2).

[3] 王明峥.102 1000 MW汽车机振动原因及常见处理措施[J].电源技术应用，2013(1).

作者：邹光哲

汽轮机监测分析论文 篇3：

火力发电厂汽轮机轴位移监测系统异常分析

摘要：汽轮机轴位移测量参数，是火力发电厂中重要的监测参数之一。利用轴位移测量装置，对导致轴位移测量参数变化的各种因素进行分析，产生误差的原因包括传感系统、被测面、安装条件、汽轮机运行工况、环境干扰等。针对下花园电厂轴位移存在的问题，提出解决方案。通过实践，得出了一些轴位移安装、运行、维护经验，对目前各电厂轴位移测量存在的问题，提供了可供借鉴解决的方案。

关键词：汽轮机; 轴位移 ;测量;

1 前言

现在300MW、600MW的火力发电机组，为了提高效率，汽轮机的动静叶之间的间隙设计的都很小，其轴向间隙是靠转子的推力盘及推力轴承固定的。[1]汽轮机高速运转过程中，轴向间隙不当，汽轮机动、静部分就会磨损，转子前后窜动，造成推力瓦块温度升高损坏，严重时就会损坏汽轮机大轴，造成严重事故。所以要对汽轮机的轴向间隙进行监视，一旦间隙达到危险值，就要停机，避免发生事故。然而在现场实际测量中，轴向位移测量受到很多因素的影响。

2 电涡流传感器测量原理

传感器系统的工作原理是电涡流效应。当接通传感器系统电源时，前置器内会产生一个高频电流信号，该信号通过延伸电缆送到探头头部，在头部周围会产生一个交变磁场H1。如果在磁场H1范围内没有金属导体材料接近，则发射到这一范围内的能量会全部释放;反之，如果有金属导体材料接近探头头部，则交变磁场H1将在导体的表面产生电涡流场，该电涡流场也会产生一个方向与H1相反的交变磁场H2.由于H2的反作用，就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位，即改变了线圈的有效阻抗。这种变化即与电涡流效应有关，又与静磁学效应有关，即与金属的电导率、磁导率、几何形状、线圈几何参数、励磁电流频率以及线圈到到金属导体的距离等参数有关。 [2]

3 轴位移出现异常原因

3.1 被测体表面平整度对传感器的影响

不规则的被测体表面，会给实际测量带来附加误差，因此对被测体表面应该平整光滑，不应存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷，一般要求位移测量被测表面粗糙度要求在0.4～1.6μm 。[2]

3.2 轴位移零位不准

机组的轴位移机械安装零位和监测系统保护零位不统一。检修后经常发生机组因轴位移监测系统传感器的零位设置不当，使系统测量误差较大，检修后机组的轴位移传感器的零位设置直接影响到启机后轴位移监测系统能否正常工作。

轴位移定位基本是根据机组厂家设计的要求来定，我厂#3机组是将转子推向工作面来定位零位。也有机组是将转子推向非工作面来定零位;指示为0mm时的相对涡流传感器的电压根据前置放大器的输出电压定，有-10V、-12V等。

3.3 安装不正确

安装时出现支架松动、探头与被侧面不垂直、探头与被侧面间隙过大或过小产生测量误差。另外测量面应与轴是一个整体，这个测量面是以探头的中心线为中心，宽度为1.5倍的探头圆环。探头安装距离距止推法兰盘不应超过305㎜，否则测量结果不仅含轴向位移的变化，而且包含胀差在内的变化，这样测量的不是轴位移的真实值。另外如果探头没有固定在轴瓦上而是固定在前箱上，那么还应考虑前箱的位移量。在安装时，测量探头与被测面保持垂直并安装牢固，否则将出现测量误差。这是在机组大小修时特别注意的问题。

3.4 测量系统元件故障

测量系统包括了探头、延伸电缆、前置器、显示仪表灯等。不论哪个中间环节出现损坏都会引起测量误差。因此为了轴位移保护系统可靠安全一般采用三选二停机。需要指出的是被测体也是传感器的一部分，测量面参数会影响到传感器的性能。

3.5 环境干扰对轴位移的影响

环境因素对轴位移的干扰因素很多，如电磁干扰、设备强电源干扰、信号电缆屏蔽多点接地等。对于环境干扰需要耐心细致的排查，及时和运行人员沟通、查找相关历史趋势、现场实地做试验等方式解决。

3.6 运行工况的影响

通常汽轮机运行时，转子推力盘向发电机侧紧靠推力轴承工作面，但有时在启停和正常运行过程中，转子可能发生前后窜动。向前传动的原因有：(1)当机组甩负荷时，产生反向的轴向推力。(2)当高压轴封严重损坏，调节级叶轮前因凝汽器抽吸作用而压力下降，出现反向轴向推力。向后窜动的原因有：(1)转子轴向推力过大，推力轴承过负荷，推力盘与推力轴承间的油膜损坏，推力瓦块五金烧熔。(2)润滑油系统油压过低，油温过高，油膜损坏，推力瓦块乌金烧熔。

4 测量系统的组成

测量系统包括了探头、延伸电缆、前置器、显示仪表灯等。前置器由高频振荡器、检波器、滤波器、直流放大器、线性补偿等组成。检波器将高频信号解调成直流电压信号，此信号经低通滤波器将高频的残余波除去，再经直流放大器，线性补偿电路放大处理后，在输出端得到与被测物体和传感器之间的实际距离成比例的电压信号。前置器(信号转换器)的额定输出电压为 -4～-20V(线性区)。[3]

5 下花园发电厂#3机组轴位移出现的问题及处理

我厂#3机组为200MW凝气式机组，轴位移探头为瑞士vibro-meter电涡流传感器，型号：TQ402。[4]轴位移系统有A、B、C三套探头、延伸电缆、前置器及一台轴系测量TSI装置VM600，2014年2月9日发生一次B点显示异常、报警缺陷，并在检查分析过程中发现A、C点存在干扰问题，因该系统保护定值为三选二，+0.8或-1mm报警，+1.3或-1.1mm停机，所以此次异常给机组带来了极大的安全隐患，直接危及到机组的安全运行。

5.1 现状调查

通过统计分析表1中可以看出，其中轴位移B点为固定不变值(之前已确定为探头损坏)，A、C点受到了异常干扰，特别是在润滑油压和2#轴瓦回油温度变化时影响较大，因为该三套轴位移探头及延伸电缆均处在#2轴瓦处的中箱位置，且内部有大量流动的润滑油。

现状调查结论：轴位移A、C干扰主要原因为受到了润滑油高温和流动冲刷振动的影响。

5.2 调查设备存在的问题及解决方案

通过检查、核实，该厂各轴位移测量系统存在着较多的问题，总结如下：

5.2.1 探头延伸电缆外皮接地：伸电缆接头部位热缩管老化，松动，部分延伸电缆接头露出与汽轮机金属部位接触。

解决方案：在汽机本体专业人员的配合下将#3机#2轴瓦盖打开，将所有延伸电缆旧的热缩管去掉，清理接头内的积油，清理干净后，延伸电缆接头重新用耐油热缩管缩封，防止热缩管在高温和润滑油的浸泡下老化，外部采用绝缘带缠绕。

5.2.2 轴系设备、机柜接地：用多种方法测量机柜接地情况，发现机柜与相邻的继电器柜相连，电阻只有1欧姆，与固定机柜的槽钢相通。

解决方案：采用环氧树脂板将机柜与继电器柜隔开，在轴系TSI机柜底部垫绝缘胶皮将机柜与槽钢，隔开。在轴系设备底部垫绝缘胶皮与机柜隔开。

5.2.3 三只探头间的距离太近。

解决方案：将原探头拆下后，经过精确测量尺寸，在不影响其它部分的前提下，重新加工了一块钢板基座，按不小于探头三倍直径的距离上钻眼。同时对损坏的B探头进行了更换，并对另两只探头认真检查，确认良好后安装回钢板上，根据前置器输出电压进行了静态和顶轴零点调试，确认无误后紧固探头螺母。

5.2.4 电缆敷设走向不规范，有部分电缆与动力电缆相距很近。

解决方案：重新拉不符合要求的电缆，信号电缆要远离其它动力电缆。电缆走走专用电缆槽盒，规范电缆走向，远离干扰源。

5.2.5 电磁干扰。通过分析历史站趋势数据及做大量的干扰试验，排除了监测参数实际越限报警，确定是轴系TSI系统存在干扰。最后通过试验确定干扰源主要来自安全门保护上线圈失电时产生的长时间继电器接点拉弧干扰和当操作凝结水再循环到除氧器电动门时干扰，通过检查凝结水再循环到除氧器电动门动力电缆与TSI电缆相距很近。

解决方案：重新布置电缆，远离TSI电缆。根据安全门控制回路的实际情况，对安全门控制回路进行了改造，消除了接点拉弧现象。

处置效果：通过以上处置措施，轴位移A、B、C信号均没有出现异常波动及干扰，始终保持同样的正常变化趋势，能够真实准确地反应汽轮机轴位移量见表2，确保了机组的安全运行。

表5-2轴位移监测情况分析表

调查 调查 轴位移A点 轴位移B点 轴位移C点 润滑油压 #2瓦回油温度

日期 时间 /( mm) /( mm) /( mm) /( MPa) /(℃)

2015-06-22 09：02：00 0.30 0.23 0.10 0.12 61.3

2015-06-22 10：02：00 0.28 0.21 0.09 0.12 61.4

2015-06-22 11：02：00 0.28 0.22 0.09 0.11 62.2

2015-06-23 09：02：00 0.29 0.22 0.09 0.12 61.4

2015-06-23 10：02：00 0.28 0.21 0.09 0.12 61.6

2015-06-23 11：02：00 0.29 0.22 0.09 0.12 61.8

6 结束语

对于下花园发电厂轴位移测量的问题，在其它电厂也有一定的普遍性和代表性，解决方法可供借鉴。由于本人知识面和技术水平的限制，可能还有一些在测量中的问题没有发现。使轴位移系统能准确监测显示在线数据，为运行人员的操作监视提供了可靠的判断依据，为机组的稳定安全提供了可靠的保证。需要指出的是影响轴位移测量因素很多，学习及应用其它专业知识，如运行、汽机专业系统理论，才能更全面、准确的做出判断。

参考文献

[1]山西省电力工业局.发电厂集控运行(高级工).北京：中国电力出版社，1997，(169)：70～71

[2]郭义杰.某火力发电机组在开机过程中轴向位移异常的原因分析及处理.[J].河南电力，2015

[3]秦顺富.汽轮机轴向位移保护系统改进[J].四川电力技术.1994(3)：9～12

[4]大唐下花园发电厂#3机组TSI系统安装调试报告[R].2003

作者：肖庆余