1、汽輪機監(jiān)控與保護黃桂梅4月汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第1頁汽輪發(fā)電機組監(jiān)控保護監(jiān)視：汽輪機監(jiān)測儀表系統(tǒng)TSI保護：危急遮斷保護系統(tǒng)ETS汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第2頁1 概述一、汽輪機安全監(jiān)控必要性二、汽輪機安全監(jiān)控意義三、汽輪機安全監(jiān)控辦法四、汽輪機安全監(jiān)視內(nèi)容汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第3頁一、汽輪機安全監(jiān)控必要性 (1)大容量機組系統(tǒng)復雜，監(jiān)控范圍大、項目繁多，操作也越益復雜，常規(guī)監(jiān)視儀表已越來越不適應，為了防止操作人員疏忽大意以致誤操作，建立一個完善、確保機組安全新監(jiān)視體系已成為必要。 (2)汽輪機是一個大容量高速旋轉(zhuǎn)精密機械，任何意外都將引發(fā)不良后果，必定對機組安全提出更高要求。（預防意外） (3)

2、高參數(shù)大容量機組價格昂貴，事故涉及面大，對經(jīng)濟和社會影響重大，一個有效對機組安全監(jiān)視體系，對確保人身和設(shè)備安全，降低負面影響，含有主要意義。（確保經(jīng)濟性） 汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第4頁二、汽輪機安全監(jiān)控意義對機組運行狀態(tài)進行連續(xù)、準確和可靠在線監(jiān)控，也是一個對機組安全保護，它除了向控制系統(tǒng)發(fā)出控制和安全信息外，還可幫助操作人員及時掌握機組運行信息，了解機組安全、經(jīng)濟狀態(tài)，防止事故發(fā)生和加強科學管理；依據(jù)參數(shù)監(jiān)控對機組進行在線診療，為發(fā)展和豐富一個更為完善智能監(jiān)控教授系統(tǒng)，開辟了遼闊前景。這種技術(shù)利用和發(fā)展，將使得設(shè)備維修方式從傳統(tǒng)“事故維修”和“定時維修”過渡到現(xiàn)在“預知性維修”，從而大大提升了

3、設(shè)備可利用率，降低停機維修時間，降低維修費用，同時也壓縮了備件庫存量能夠降低意外事故發(fā)生和無須要浪費、損耗，提升對機組設(shè)備保護。 汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第5頁提出問題怎樣對汽輪機進行監(jiān)控保護呢？對汽輪機系統(tǒng)及其輔助設(shè)備主要參數(shù)嚴密監(jiān)視。參數(shù)越限，發(fā)出報警信號，當超出極限值，發(fā)出緊急停機信號，關(guān)閉主汽門，實現(xiàn)緊急停機。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第6頁三、汽輪機安全監(jiān)控辦法廣義上說汽輪機安全監(jiān)控辦法有以下幾方面：經(jīng)過TSI進行參數(shù)檢測與監(jiān)視，當參數(shù)到達報警值時發(fā)出報警信息，當參數(shù)到達危險值時送出保護信息給ETS。經(jīng)過DEH對各種參數(shù)進行監(jiān)視和控制，當超速或出現(xiàn)甩負荷以及負荷不平衡時，由OPC進行轉(zhuǎn)速限制和

4、保護。ETS則是當出現(xiàn)危急情況時實現(xiàn)汽輪機緊急跳閘保護。另外還有機械超速保護和后備保護等。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第7頁四、 汽輪機安全監(jiān)控內(nèi)容大型汽輪機熱工保護包括內(nèi)容（1）汽輪機本體機械參數(shù)監(jiān)控。 軸向位移，振動參數(shù)，脹差（2）汽輪機防進水保護。（3）汽輪機輔機保護（凝汽器真空、除氧器水位等）。 （4）汽輪機緊急跳閘保護。（ETS）汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第8頁2、汽輪機監(jiān)測儀表系統(tǒng)TSI TSI(Turbine Supervisory Instrument )系統(tǒng)即汽輪機軸系監(jiān)測系統(tǒng)，是一個可靠多通道監(jiān)測儀表，能連續(xù)不停地測量汽輪機發(fā)電機組轉(zhuǎn)子和汽缸機械運行參數(shù)和相關(guān)參數(shù)，顯示機器運行情況，提供

5、輸出信號給信號顯示、統(tǒng)計儀；并在超出設(shè)定運行極限時發(fā)出報警，甚至使汽機自動停機以及提供可用于故障診療測量。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第9頁一、 TSI作用汽輪機監(jiān)視儀表(turbine supervisory instru- ment，TSI)是為了保護汽輪機安全而設(shè)計監(jiān)視裝置，是汽輪機主要組成 部分。 作用是對運行中汽輪機主要參數(shù)進行 有效而準確監(jiān)視，并將測量信號送至二次儀表和數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)，以供實時顯示和打印統(tǒng)計，以及歷史數(shù)據(jù)積累和運行狀態(tài)分析;參數(shù)越限時，還能夠發(fā)出信號供 報警和驅(qū)動保護系統(tǒng)。 汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第10頁二、汽輪機監(jiān)測儀表組成從功效方面來看，TSI包含以下兩大部分：汽輪機本體

6、參數(shù)監(jiān)視和故障分析和教授決議系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)方面來看，TSI包含以下三大部分：傳感器、前置器、監(jiān)視器（顯示器）汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第11頁傳感器系統(tǒng)將機械量（如轉(zhuǎn)速，軸位移，差脹，缸脹，振動和偏心等）轉(zhuǎn)換成電參數(shù)（頻率f，電感L，品質(zhì)原因Q，阻抗Z等），傳感器輸出電參數(shù)信號經(jīng)過現(xiàn)場連線送到監(jiān)測系統(tǒng)，由監(jiān)測系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為測量參數(shù)進行顯示、統(tǒng)計及相關(guān)信息處理汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第12頁1.傳感器當前應用廣泛傳感器有：電渦流傳感器，電感式速度傳感器，電感式線性差動變壓器和磁阻式測速傳感器等等。對于應用得最多電渦流傳感器系統(tǒng)來說，它由探頭、接長電纜和前置器組成。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第13頁2.前置器前置器含有一

7、個電子線路，它能夠產(chǎn)生一個低功率無線電頻率信號（RF），這一RF信號，由延伸電纜送到探頭端部里面線圈上，在探頭端部周圍都有這一RF信號。假如在這一信號范圍之內(nèi)，沒有導體材料，則釋放到這一范圍內(nèi)能量都會回到探頭。假如有導體材料表面靠近于探頭頂部，則RF信號在導體表面會形成小電渦流。這一電渦流使得這一RF信號有能量損失。該損失大小是能夠測量。導體表面距離探頭頂部越近，其能量損失越大。傳感器系統(tǒng)能夠利用這一能量損失產(chǎn)生一個輸出電壓，該電壓正比于所測間隙。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第14頁由高頻振蕩器、檢波器、濾波器、直流放大器、線性網(wǎng)絡(luò)及輸出放大器等組成前置器汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第15頁3.監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系

8、統(tǒng)又稱為框架，一個框架由三部分組成：電源、系統(tǒng)監(jiān)測器和監(jiān)測表。電源為裝在框架內(nèi)監(jiān)測表及對應傳感器提供要求電源，電源總被放在框架第一位置；系統(tǒng)檢測器檢驗供電水平以確保系統(tǒng)正常運行，同時，它還含有控制系統(tǒng)“OK”功效?！癘K”（正常工作）表明系統(tǒng)傳感器及現(xiàn)場接線是在要求水平上進行。系統(tǒng)檢測器也控制報警點設(shè)置和系統(tǒng)復位。系統(tǒng)檢測器總被放在框架第二位置；監(jiān)測表不但能夠顯示傳感器系統(tǒng)是否正常運行，還能夠指示傳感器測量值，并在越限時報警。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第16頁三、汽輪機本體參數(shù)監(jiān)視內(nèi)容 機械參數(shù)監(jiān)視各處溫度監(jiān)視包含汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第17頁1 .對汽輪機本體機械參數(shù)主要監(jiān)視內(nèi)容 軸 向位移;汽缸熱

9、膨脹;轉(zhuǎn)子與汽缸熱膨脹差; 轉(zhuǎn)速和零轉(zhuǎn)速;軸承振動和軸振動;偏心度；相位汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第18頁2. TSI對溫度監(jiān)視汽輪機組本體參數(shù)檢測還有推力軸瓦金屬溫度，缸體、法蘭螺栓等金屬溫度和發(fā)電機定子和繞組溫度，軸承金屬溫度和潤滑油溫度等，這些監(jiān)視均應在機組設(shè)計制造時 一并考慮配置。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第19頁四、故障分析和教授決議系統(tǒng) 對于大型汽輪機，一 般都配有汽輪機數(shù)據(jù)采集和故障分析計算機系統(tǒng)，它 利用專門汽輪機故障分析軟件和教授決議軟件，對 采集到參數(shù)進行分析和判斷。 汽輪機故障分析軟件經(jīng)過實時、自動、連續(xù)地采 集和存放汽輪發(fā)電機軸系振動振幅、相位等數(shù)據(jù)，提供 給操作員和工程師一個實時

10、軸系運行檔案，包含表征 軸系是否正常運轉(zhuǎn)可接收區(qū)域圖，以及軸系軸心 軌跡圖、頗譜圖、波德圖、級聯(lián)圖等各種形式分析畫 面和數(shù)據(jù)，用以支持軸系早期故障診療和預測維修。 汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第20頁續(xù)教授決議軟件是一個實時教授系統(tǒng)，包含專 門用于汽輪機故障分析知識庫和對應推理邏輯軟件.它能夠依據(jù)汽輪機監(jiān)視系統(tǒng)采集到數(shù)據(jù)來檢驗 汽輪機運行狀態(tài)，并依據(jù)知識庫軟件中存放經(jīng)驗 數(shù)據(jù)對設(shè)備進行自動地故障診療和機械信息管理，最 后給出帶有嚴重程度故障結(jié)果和推薦更正辦法.汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第21頁關(guān)于教授系統(tǒng)教授系統(tǒng)是一個智能計算機程序系統(tǒng)，其內(nèi)部含有大量某個領(lǐng)域教授水平知識與經(jīng)驗，能夠利用人類教授知識和處理問

11、題方法來處理該領(lǐng)域問題。也就是說，教授系統(tǒng)是一個含有大量專門知識與經(jīng)驗程序系統(tǒng)，它應用人工智能技術(shù)和計算機技術(shù)，依據(jù)某領(lǐng)域一個或多個教授提供知識和經(jīng)驗，進行推理和判斷，模擬人類教授決議過程，方便處理那些需要人類教授處理復雜問題，簡而言之，教授系統(tǒng)是一個模擬人類教授處理領(lǐng)域問題計算機程序系統(tǒng)。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第22頁 教授系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖所表示，其中箭頭方向為數(shù)據(jù)流動方向。教授系統(tǒng)通常由人機交互界面、知識庫、推理機、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫、知識獲取等6個部分組成。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第23頁知識庫知識庫用來存放教授提供知識和經(jīng)驗。人工智能中知識表示形式大多數(shù)是以IFTHENOR ELSE形式出現(xiàn)

12、，就像BASIC等編程語言里條件語句一樣，IF后面跟是條件（前件），THEN后面是結(jié)論（后件），條件與結(jié)論均能夠經(jīng)過邏輯運算AND、OR、NOT進行復合。在這里，產(chǎn)生式規(guī)則了解非常簡單：假如前提條件得到滿足，就產(chǎn)生對應動作或結(jié)論。 汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第24頁其它組成部分作用推理機針對當前問題條件或已知信息，重復匹配知識庫中規(guī)則，取得新結(jié)論，以得到問題求解結(jié)果。人機界面是系統(tǒng)與用戶進行交流時界面。綜合數(shù)據(jù)庫專門用于存放推理過程中所需原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終止論，往往是作為暫時存放區(qū)。解釋器能夠依據(jù)用戶提問，對結(jié)論、求解過程做出說明，因而使教授系統(tǒng)更含有些人情味。 知識獲取是教授系統(tǒng)知識庫是否優(yōu)

13、越關(guān)鍵，也是教授系統(tǒng)設(shè)計“瓶頸”問題，經(jīng)過知識獲取，能夠擴充和修改知識庫中內(nèi)容，也能夠?qū)崿F(xiàn)自動學習功效。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第25頁五、TSI產(chǎn)品美國本特利3300系列、3500系列、7200系列：成本低 。德國愛普MMS6000系列：監(jiān)測模塊為雙通道，內(nèi)含振動分析功效，瑞士韋伯VM600系列：全數(shù)字化TSI系統(tǒng)，只用一個模塊MPC4即可，降低備件及維護量。德國飛利浦企業(yè) RMS700系列 ABB TSI (用CMM模件組成)汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第26頁ABB企業(yè)開發(fā)TSI 近年來，ABB企業(yè)開發(fā)了多功效四通道CMM狀態(tài)監(jiān)視模件，用它組成TSI汽輪機保護系統(tǒng)，統(tǒng)一集成在ABBSYMPHONY系

14、統(tǒng)中，去監(jiān)測汽輪機軸系除轉(zhuǎn)速外各項參數(shù)，如軸承振動、大軸振動、偏心、串軸、脹差和絕對膨脹，并輸出報警和停機信號。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第27頁關(guān)于CMM模件CMM從其端子單元采集渦流傳感器、加速度傳感器、速度傳感器、直流LVDT及聲波傳感器等工業(yè)標準傳感器現(xiàn)場信號。經(jīng)過濾波，判別和計算后，經(jīng)過模件擴展總線與BRC控制器實現(xiàn)通訊，使機組相關(guān)狀態(tài)參數(shù)送到統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中，這么不但在DCS（或DEH）操作員站上可提供機組各種軸系參數(shù)，產(chǎn)生于與DCS時標同時報警清單，還可借助貯存在上級計算機中振動分析軟件和教授系統(tǒng)生成各種振動分析報表，并完成汽輪機故障診療，在指導機組安全可靠運行同時，預測機組健康情況，為狀

15、態(tài)檢修作準備。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第28頁3 傳感器系統(tǒng) TSI系統(tǒng)主要由傳感器及智能板件組成。傳感器是將機械振動量、位移、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量機電轉(zhuǎn)換裝置。各種智能測量板件接收對應傳感器電量信號后進行整形、計算、邏輯處理等以后，顯示出準確、直觀監(jiān)測數(shù)據(jù)和報警指示。輸出標準模擬量信號和繼電器接點。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第29頁傳感器種類電渦流傳感器，對汽輪機組轉(zhuǎn)速、偏心、軸位移、軸振動、脹差進行測量；速度傳感器對蓋振進行測量；線性可變差動變壓器（LVDT）對熱膨脹進行測量；差動式磁感應傳感器來測量機組轉(zhuǎn)速。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第30頁一、渦流傳感器電渦流傳感器是經(jīng)過傳感器端部線圈與被測物體（導電體）間

16、間隙改變來測物體振動相對位移量和靜位移，它與被測物之間沒有直接機械接觸，含有很寬使用頻率范圍（從010Hz）。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第31頁電渦流式傳感器原理 它能實現(xiàn)非接觸測量，如位移、振動、厚度、轉(zhuǎn)速、應力、硬度等參數(shù)。這種傳感器還可用于無損探傷。原理以下列圖示。 這是一個建立在渦流效應原理上傳感器。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第32頁1.結(jié)構(gòu)原理與特征 如左圖，當經(jīng)過金屬體磁通改變時，就會在導體中產(chǎn)生感生電流，這種電流在導體中是自行閉合，這就是所謂電渦流。電渦流產(chǎn)生必定要消耗一部分能量，從而使產(chǎn)生磁場線圈阻抗發(fā)生改變，這一物理現(xiàn)象稱為渦流效應。依據(jù)阻抗改變即可測量被測參數(shù)。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第3

17、3頁 普通講，線圈阻抗改變與導體電導率、磁導率、幾何形狀，線圈幾何參數(shù)，激勵電流頻率以及線圈到被測導體間距離相關(guān)。假如控制上述參數(shù)中一個參數(shù)改變，而其余參數(shù)恒定不變，則阻抗就成為這個改變參數(shù)單值函數(shù)。如其它參數(shù)不變，阻抗改變就能夠反應線圈到被測金屬導體間距離大小改變。 汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第34頁2.電渦流式傳感器復阻抗利用渦流效應原理制造傳感器。等效電阻R等效電感L原理圖等效電路等效阻抗距離 互感 M 汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第35頁 我們能夠把被測導體上形成電渦流等效成一個短路環(huán)，這么就可得到如圖5-16等效電路。圖中R1、L1為傳感器線圈電阻和電感。短路環(huán)能夠認為是一匝短路線圈，其電阻為R2

18、、電感為L2。線圈與導體間存在一個互感M，它隨線圈與導體間距減小而增大。依據(jù)等效電路可列出電路方程組： 汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第36頁經(jīng)過解方程組，可得I1、I2。所以傳感器線圈復阻抗為： 線圈等效電感為 ： （5-12）（5-13） 由式（5-12）和（5-13）能夠看出，線圈與金屬導體系統(tǒng)阻抗、電感都是該系統(tǒng)互感平方函數(shù)。而互感是隨線圈與金屬導體間距離改變而改變。 汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第37頁3、電渦流傳感器類型高頻反射式電渦流傳感器低頻透射式電渦流傳感器汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第38頁（1） 高頻反射式電渦流傳感器金屬物體 高頻反射式電渦流傳感器利用線圈與金屬導體之間磁性耦合程度改變測量距離。

19、 金屬物體電導率越高，測量靈敏度越高。線圈框架框架襯套固定螺母電纜汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第39頁a.高頻反射式電渦流傳感器結(jié)構(gòu) 由一個固定在框架上扁平線圈組成。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第40頁 為了充分有效地利用電渦流效應，對于平板型被測體則要求被測體半徑應大于線圈半徑1.8倍，不然靈敏度要降低。當被測物體是圓柱體時，被測導體直徑必須為線圈直徑3.5倍以上，靈敏度才不受影響。b、高頻反射式電渦流傳感器原理 電渦流傳感器線圈與被測金屬導體間是磁性耦合，電渦流傳感器是利用這種耦合程度改變來進行測量。所以，被測物體物理性質(zhì)，以及它尺寸和開關(guān)都與總測量裝置特征相關(guān)。普通來說，被測物電導率越高，傳感器靈敏度也

20、越高。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第41頁c.高頻反射式電渦流傳感器應用(測距離） 這種傳感器結(jié)構(gòu)很簡單，主要由一個固定在框架上扁平線圈組成。線圈能夠粘貼在框架端部，也能夠繞在框架端部槽內(nèi)。下列圖為某種型號高頻反射式電渦流傳感器。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第42頁（2） 低頻透射式電渦流傳感器（測厚度）接收線圈發(fā)射線圈渦流及磁場 金屬板越厚，接收側(cè)磁場越弱，接收線圈感應電壓u2 越小。發(fā)射線圈電源頻率取1kHz左右。發(fā)射磁場接收側(cè)磁場汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第43頁4、 電渦流式傳感器應用（a）測量位移被測零件渦流傳感器被測零件渦流傳感器動態(tài)位移測量汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第44頁4、電渦流式傳感器應用（b）測量振

21、動渦流傳感器機械軸振形圖測量機械軸汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第45頁（c）測量轉(zhuǎn)速被測零件渦流傳感器被測零件渦流傳感器 設(shè)測出脈沖頻率為f（Hz），被測零件齒數(shù)為N，則軸轉(zhuǎn)速為：（轉(zhuǎn)/分）汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第46頁（d）測量厚度渦流傳感器1渦流傳感器2測出距離x1測出距離x2預置距離D汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第47頁（e）測量溫度測出等效電感改變測出諧振頻率改變溫度改變 改變 電感改變 諧振頻率改變 汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第48頁 . 零件計數(shù) （f）其它測量汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第49頁.連續(xù)油管橢圓度測量Coiled TubeEddy Sensor Reference Circle汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI

22、第50頁.無損探傷原理裂紋檢測，缺點造成渦流改變。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第51頁汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第52頁二、速度傳感器它工作原理是基于一個慣性質(zhì)量和移動殼體，傳感器有一個永久磁鐵，它被固定在傳感器殼體上。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第53頁汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第54頁速度傳感器工作原理圍繞著磁鐵是一個慣性質(zhì)量線圈，經(jīng)過彈簧連在殼體上。測量時，將傳感器剛性固定在被測物體上，伴隨被測物振動，磁鐵運動，使其產(chǎn)生磁場運動。而線圈因固定在彈簧上，含有較大慣性質(zhì)量，即相對高頻振動物體，其是相對靜止。這么，線圈在磁場中作直線運動，產(chǎn)生感應電動勢，其大小與線圈運動線速度（即：機殼速度）成正比。經(jīng)過對感應電動勢檢測，

23、即能取得被測物體線速度。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第55頁恒定磁通式磁電傳感器結(jié)構(gòu)原理圖（a） 動圈式； (b) 動鐵式 磁通式磁電傳感器（測振動）汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第56頁 磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定直流磁場，磁路中工作氣隙固定不變，因而氣隙中磁通也是恒定不變。 其運動部件能夠是線圈（動圈式），也能夠是磁鐵（動鐵式），動圈式（圖6-1（a）和動鐵式（圖6-1(b)）工作原理是完全相同。 當殼體隨被測振動體一起振動時，因為彈簧較軟，運動部件質(zhì)量相對較大， 當振動頻率足夠高（遠大于傳感器固有頻率）時，運動部件慣性很大，來不及隨振動體一起振動， 近乎靜止不動，振動能量幾乎全被彈簧吸收，永久磁鐵與線圈之間相對運動

24、速度靠近于振動體振動速度，磁鐵與線圈相對運動切割磁力線，從而產(chǎn)生感應電勢.汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第57頁 圖6.2是變磁通式磁電傳感器，用來測量旋轉(zhuǎn)物體角速度。（a)圖為開磁路變磁通式：線圈、磁鐵靜止不動， 測量齒輪安裝在被測旋轉(zhuǎn)體上，隨被測體一起轉(zhuǎn)動。每轉(zhuǎn)動一個齒， 齒凹凸引發(fā)磁路磁阻改變一次，磁通也就改變一次， 線圈中產(chǎn)生感應電勢，其改變頻率等于被測轉(zhuǎn)速與測量齒輪上齒數(shù)乘積。1.永久磁鐵 2.軟鐵 3.線圈 4.測量齒輪 5.被測旋轉(zhuǎn)體圖6. 2 變磁通式磁電傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 (a) 開磁路變磁通式磁電傳感器（測速度）汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第58頁三、LVDT傳感器其工作原理是利用電磁感應中互

25、感現(xiàn)象，實質(zhì)上就是一個變壓器，如圖所表示。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第59頁LVDT傳感器原理變壓器上初級線圈W和兩個參數(shù)完全相同次級線圈W1，W2組成，線圈中心扦入圓柱形鐵心，次級線圈W1和W2反極性串聯(lián)，當初級線圈W加上交變電壓時，次級W1和W2分別產(chǎn)生感應電勢e1和e2，其大小與鐵心位置相關(guān)。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第60頁差動變壓器工作原理當鐵心位于正中，當鐵心左移，E2增大原邊副邊1副邊2*+-注意同名端當鐵心右移，E2減小因兩個副邊反向串聯(lián)原邊副邊1副邊2鐵心汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第61頁四、差動式磁感應傳感器差動式磁感應傳感器工作原理是利用一個差動式敏感元件。該元件由一塊永久性磁鐵上兩個相互

26、串聯(lián)磁敏半導體電阻組成（這兩個半導體材料及幾何尺寸相同）。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第62頁汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第63頁差動式磁感應傳感器原理在傳感器電路中，這兩個電阻組成一個差動電感電橋（如惠斯頓電橋）。當磁鐵或鋼觸發(fā)體靠近或遠離傳感器且相互成直角（即傳感器探頭表面磁鐵所產(chǎn)生磁場與觸發(fā)體邊緣成直角）時，它干擾了傳感器內(nèi)部磁場，使差動電感電橋失去平衡而輸出一電壓。經(jīng)過對這一電壓測量，即能取得被測物（即觸發(fā)體）與傳感器探頭間間隙改變。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第64頁磁電式振動傳感器 磁電式傳感器是利用電磁感應原理，將輸入運動速度變換成感應電勢輸出傳感器。它不需要輔助電源，就能把被測對象機械能轉(zhuǎn)換成易于測量

27、電信號，是一個有源傳感器。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第65頁磁電式振動傳感器結(jié)構(gòu)原理 圖5-18 磁電式振動傳感器結(jié)構(gòu)原理圖1-殼體 2-永久磁鐵 3-阻尼器 4-引線 5-芯桿 6-外殼 7-線圈 8-彈簧片汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第66頁基本工作原理：該傳感器在使用時，把它與被測物體緊固在一起，當物體振動時，傳感器外殼隨之振動，此時永久磁鐵、阻尼環(huán)和芯桿整體因為慣性而不隨之振動，所以它們與殼體產(chǎn)生相對運動，位于磁路氣隙間線圈就切割磁力線，于是線圈就產(chǎn)生正比于振動速度感應電動勢。該電動勢與速度成一一對應關(guān)系，可直接測量速度，經(jīng)過積分或微分電路便可測量位移或加速度。 汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第67頁汽輪機監(jiān)

28、測系統(tǒng)TSI第68頁振動監(jiān)測 汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第69頁壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計。它也屬于慣性式傳感器。壓電式加速度傳感器原理是利用壓電陶瓷或石英晶體壓電效應，在加速度計受振時，質(zhì)量塊加在壓電元件上力也隨之改變。當被測振動頻率遠低于加速度計固有頻率時，則力改變與被測加速度成正比。壓電式加速度傳感器含有高頻響應以及動態(tài)響應特征好特點。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第70頁壓電式加速度傳感器基座基座壓電片質(zhì)量塊m壓簧殼體汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第71頁壓阻式加速度傳感器基于世界領(lǐng)先MEMS硅微加工技術(shù)，壓阻式加速度傳感器含有體積小、低功耗等特點，易于集成在各種模擬和數(shù)字電路中，廣泛

29、應用于汽車碰撞試驗、測試儀器、設(shè)備振動監(jiān)測等領(lǐng)域。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第72頁電容式加速度傳感器 圖示為差動式電容加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖。 它有兩個固定極板（與殼體絕緣）, 中間有一用彈簧片支撐質(zhì)量塊, 此質(zhì)量塊兩個端面經(jīng)過磨平拋光后作為可動極板（與殼體電連接）。 當傳感器殼體隨被測對象在垂直方向上作直線加速運動時, 質(zhì)量塊在慣性空間中相對靜止, 而兩個固定電極將相對質(zhì)量塊在垂直方向上產(chǎn)生大小正比于被測加速度位移。此位移使兩電容間隙發(fā)生改變, 一個增加, 一個減小, 從而使C1、 C2產(chǎn)生大小相等, 符號相反增量, 此增量正比于被測加速度。 電容式加速度傳感器主要特點是頻率響應快和量程范圍大, 大

30、多采取空氣或其它氣體作阻尼物質(zhì)。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第73頁汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第74頁4 測點及傳感器安裝位置1. 轉(zhuǎn)速及零轉(zhuǎn)速檢測與超速保護2. 軸振動與軸承振動（蓋或瓦振）3. 偏心4. 軸位移5.熱膨脹與脹差6. 相位汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第75頁1. 轉(zhuǎn)速及零轉(zhuǎn)速檢測與超速保護轉(zhuǎn)速值顯示是汽輪機組開車、停車以及穩(wěn)定運行時主要參數(shù)。轉(zhuǎn)速測量范圍：05000rpm；轉(zhuǎn)速報警值：3240rpm。零轉(zhuǎn)速是預先設(shè)定軸旋轉(zhuǎn)速度，當運行機器需停車時，機器轉(zhuǎn)速到達零轉(zhuǎn)速設(shè)置點，繼電器觸點動作，使盤車齒輪嚙合，使軸連續(xù)慢速旋轉(zhuǎn)，來預防軸產(chǎn)生彎曲，以防止在接踵而來開車中因為軸彎曲對機器造成損壞。零轉(zhuǎn)速設(shè)定

31、值：小于4rpm；汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第76頁測量裝置由兩只裝于前箱正對60（或134）齒盤傳感器和板件組成，如上圖所表示當機器旋轉(zhuǎn)時，齒盤齒頂和齒底經(jīng)過探頭，探頭將周期地改變輸出信號，即脈沖信號，板件接收到此脈沖信號進行計數(shù)、顯示，與設(shè)定值比較后，驅(qū)動繼電器接點輸出。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第77頁超速保護應含有快速響應和錯誤冗余表決邏輯，所以測量裝置采取“三取二”方式，如上圖所表示。由三只裝于前箱、正對于60齒盤渦流傳感器和三塊轉(zhuǎn)速表組成，設(shè)定值為3300rpm。汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第78頁測量軸振時，經(jīng)常把渦流探頭裝在軸承殼上，探頭與軸承殼變?yōu)橐惑w，2. 軸振動與軸承振動（蓋或瓦振）汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI第79頁利用速度傳感器測量機殼相對于自由空間運動速度，板件把從傳感器來速度信號