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关于轴振传感器测量干扰的分析与探讨

来源:上海自动化仪表有限公司作者:发表时间:2020-03-21 16:56:08

 ZHAI YAO:MOUDIANCHANGBAIWANJIZUZHUJI#6、#7 WACENGDUOCIFASHENGZHOUZHENHUANGDONGXIANXIANG,JIJIZUDEANQUANWENDINGYUNXINGDAILAIYIDINGDEYINGXIANG。BENWENFENXILEZHOUZHENCELIANGDEZUCHENG、YUANLIYIJICHANGJIANDEHUANGDONGYUANYIN,BINGGENJUFENXICAIQULEXIANGYINGDECUOSHI,QUDELEJIAOHAODEXIAOGUO。

 
1 概述
轴振即转轴的径向振动,是现代大型发电机组中一个非常重要的监测参数,对于机组的安全稳定运行起着非常重要的作用。轴振 的 测 量 一 般 采 用 电 涡 流 传 感 器 测 得。某 电 厂1000MW 机组,主机#6、#7 瓦分别是发电机汽端和励端轴瓦。自投产以来,#6、#7 瓦多次发生轴振指示晃动现象,严重影响了机组的运行安全。该轴振测量系统由振动探头、前置器、监测卡件和电缆组成,其中,轴振探头为 VM600 系列 8mm TQ402 涡流传感器,分别安装于#6、#7 瓦瓦座上。前置放大器安装在环氧树脂板上,输出端分别为-24V 供电、COM 端和 OUT 端,屏蔽线在前置器处开路,在卡件处接地。
 
2 电涡流传感器测量原理
前置器中生成的高频震荡电流,通过延长电缆进入探头线圈,从而产生交变磁场。根据法拉第电磁感应原理,当被测金属体靠近这个磁场时,则在该金属表面产生感应电流,即电涡流。同时,该电涡流也产生一个与探头线圈方向相反的交变磁场,从而使得探头线圈的阻抗发生变化。前置放大器通过电子线路的处理,将该阻抗的变化转化为电压的变化进行输出。一般情况下,该阻抗与金属体磁导率、电导率、线圈几何形状、几何尺寸、电流频率、探头线圈与金属导体表面距离等参数有关。当我们在使用探头时,除了距离外,前面几个参数都是固定的,因此,探头阻抗就成了与距离的单值函数。另外,互感M 随线圈与导体距离的增大而减小。当距离变大时,互感变小,阻抗变大;当距离减小时,互感变大,阻抗减小。通过以上分析,我们可以认为,如果等效阻抗发生改变,前置器输出电压将会发生变化,在表现形式上,即等效于距离发生改变。
 
3 影响传感器测量因素分析
下面我们分析影响传感器测量的一些因素。原因 1:油污影响。在现场检查时我们发现,探头传感器和前置放大器接插件处渗油严重,而且油污表面含有各种杂质,对探头的绝缘性能产生了较大的影响。在某一时刻,可能会导致探头的阻抗发生改变,从而使得轴振测量发生跳变。我们通过定期清擦渗油,发现轴振晃动的次数变少了。因此,通过以上观察和分析,我们认为传感器渗油会导致轴振测量发生变化。
 
原因 2:导致轴振晃动的原因还有可能是轴电压影响。轴电压是指由于发电机磁场不对称,发电机大轴被磁化,静电充电等原因在发电机轴上感应出的电压。通过之前的分析我们知道,电涡流传感器是通过产生交变磁场作用于大轴的,由于传感器线圈及大轴的阻值都很小,在此可以忽略,即设定 R 1 =0,R 2 =0。等效电路图如下:
20200321170608.jpg
其中 R 1 、R 2 分别为探头及导体电阻,M 为互感,L1 为探头线圈,U 1 、U 2 分别为探头电压及轴电压。
 
根据以上分析,我们可以得出:QQ截图20200321170705.jpg
 
通过上述的分析我们可以发现,如果这个轴电压 U 2 变大,则等效阻抗 Z 就会变小,这跟距离变小在形式上的表现是一样
的,即都表现为轴振变大。在实际情况中,通过观察我们发现,当轴电压变化较大时,往往会引起轴振的晃动现象。因此,我们认为轴电压的突变会对轴振产生较大的影响。
 
原因 3:前置放大器受外界电磁干扰也会造成轴振晃动。前置放大器内部含有震荡、测量、放大等电路,如果外界电磁场突然变强,就会干扰到这些电路的正常工作。原先前置放大器是安装在塑料盒内的,对于外界电磁不能起到很好的屏蔽作用。虽然前置器本身具备一定的抗干扰能力,但在某些极端情况下是起不到很好的效果的。所以我们认为这也是造成轴振晃动的原因之一。
 
原因 4:延长线绝缘不好、插头松动、屏蔽线未接好、接线松动等原因也会造成轴振测量晃动。但在之前的检查中,我们均未发现类似的问题。因此,我们认为这些不是造成轴振晃动的主要原因。
 
4 采取措施
通过以上的分析,我们认为造成轴振晃动的主要原因在于油污、轴电压以及外界电磁干扰的影响。
 
措施 1:减小油污的影响。可以在传感器上加绝缘套,并且做好防渗油措施,这就从源头上切断油污往外传导的途径。但存在的问题是:机务需要在瓦座上重新开孔,需要加工合格绝缘套,实施起来比较复杂,不利于操作。后来我们发现,原探头电缆从端盖底部引出,油污容易沿着电缆渗出到端子箱内,同时我们在轴瓦上部外盖上发现有 2 个备用闷头,于是我们重新加工带孔的闷头,将传感器同轴电缆从该孔引出到前置放大器。这样做的好处是电缆从顶部走,可以有效避免渗油问题,而且实施起来比较方便。
 
措施 2:减小轴电压的影响。通过对发电机接地碳刷的改造,有效降低了轴电压的突变状况。通过观察发现,轴振晃动的情况也得到了明显的改善。
 
措施 3:减小外界电磁干扰的影响。原#6 瓦轴振端子箱是塑料端子箱,通过改造将其更换为金属端子箱,前置放大器安装在环氧树脂板上,从而防止外部信号对前置放大器的干扰。
 
5 效果分析
通过上述措施的执行,经过一段时间的跟踪观察,我们发现,#6、#7 瓦轴振晃动情况明显改善,渗油情况也得到了有效的控制。所以本次改造取得了很好的效果,有利于机组的稳定可靠运行。