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汽輪機(jī)系統(tǒng)安全監(jiān)視實(shí)訓(xùn)平臺(tái)
1 概述
汽輪機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)是一套集成保護(hù)與監(jiān)測(cè)功能的永久性監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)于大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械而言至關(guān)重要。TSI系統(tǒng)能夠可靠地監(jiān)視和記錄機(jī)組在啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)，不僅能夠顯示機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)、記錄輸出信號(hào)、實(shí)現(xiàn)數(shù)值越限報(bào)警，還能在出現(xiàn)危險(xiǎn)信號(hào)時(shí)自動(dòng)停機(jī)，并為故障診斷提供數(shù)據(jù)支持。因此，TSI系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于300MW至600MW的汽輪發(fā)電機(jī)組。
2 TSI的工作原理
廣泛應(yīng)用的傳感器包括電渦流傳感器、電感式速度傳感器、電感式線性差動(dòng)變壓器和磁阻式測(cè)速傳感器等。以電渦流傳感器為例，它由探頭、接長(zhǎng)電纜和前置器組成。前置器產(chǎn)生低功率無(wú)線電頻率信號(hào)（RF），該信號(hào)通過(guò)延伸電纜傳輸至探頭端部的線圈。當(dāng)導(dǎo)體材料接近探頭頂部時(shí)，會(huì)在導(dǎo)體表面形成電渦流，導(dǎo)致RF信號(hào)能量損失，這一損失大小是可以測(cè)量的，且與導(dǎo)體表面距離探頭頂部的距離成反比。傳感器系統(tǒng)利用這一能量損失產(chǎn)生一個(gè)與測(cè)量間隙成正比的輸出電壓。前置器由高頻振蕩器、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，將高頻信號(hào)解調(diào)成直流電壓信號(hào)，并通過(guò)低通濾波器去除高頻殘余波，再經(jīng)直流放大器、線性補(bǔ)償電路和輸出放大處理后，得到與被測(cè)物體和傳感器之間的實(shí)際距離成比例的電壓信號(hào)。前置器的額定輸出電壓為-4~-20V（線性區(qū)）。
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，也稱為框架，由電源、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)器和監(jiān)測(cè)表三部分組成。電源為監(jiān)測(cè)表及傳感器提供規(guī)定的電源；系統(tǒng)檢測(cè)器檢驗(yàn)供電水平以確保系統(tǒng)正常運(yùn)行，并控制報(bào)警點(diǎn)的設(shè)置和系統(tǒng)復(fù)位；監(jiān)測(cè)表顯示傳感器系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，并在越限時(shí)報(bào)警。
3 TSI系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的基本參數(shù)
1）振動(dòng)參數(shù)
振幅：表示位移、速度或加速度，是振動(dòng)強(qiáng)弱的標(biāo)志。
頻率：通常表示為機(jī)器轉(zhuǎn)速的倍數(shù)，如1x、2x、3x等。
相角：利用鍵相位移傳感器獲取軸的相位參數(shù)信號(hào)。
振動(dòng)形式：指其自身的固有振動(dòng)形式，可在示波器上顯示。
振動(dòng)模式：監(jiān)測(cè)機(jī)組的任何一對(duì)XY探頭可提供轉(zhuǎn)子在某特定位置的運(yùn)動(dòng)情況。
2）位置測(cè)量
偏心位置：測(cè)量軸頸軸承處軸的穩(wěn)態(tài)位置。
軸向位移：測(cè)量推力環(huán)到推力軸承的相對(duì)位置。
低轉(zhuǎn)速偏心：指轉(zhuǎn)子工作間歇時(shí)的彎曲量。
脹差：指轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間由于熱膨脹量不一致所引起的膨脹之差值。
機(jī)殼膨脹：提供基礎(chǔ)與機(jī)殼相對(duì)脹差的數(shù)據(jù)。
3）其他參數(shù)
速度：轉(zhuǎn)子的速度測(cè)量是標(biāo)準(zhǔn)程序。
溫度：軸向和徑向軸承的溫度變化越來(lái)越受到重視。
相關(guān)性：影響機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的溫度、壓力、流量等參數(shù)的相關(guān)程度對(duì)分析整個(gè)系統(tǒng)極為重要。
4）早期軸斷裂監(jiān)測(cè)
觀察轉(zhuǎn)子一倍頻或二倍頻時(shí)振動(dòng)向量的變化是監(jiān)測(cè)軸斷裂的最佳標(biāo)志。
4 TSI的基本組成
其基本結(jié)構(gòu)和組成都可以概括為三個(gè)部分：傳感器系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和前置器。傳感器系統(tǒng)負(fù)責(zé)將機(jī)械量（如轉(zhuǎn)速、軸位移、差脹、缸脹、振動(dòng)和偏心等）轉(zhuǎn)換為電參數(shù)（頻率f、電感L、品質(zhì)因素Q、阻抗Z等），并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)連線將電參數(shù)信號(hào)傳輸至監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，后者將信號(hào)轉(zhuǎn)換為測(cè)量參數(shù)以供顯示、記錄和信息處理。
5 基本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
利用我們現(xiàn)有的本特利拆下來(lái)的舊備件，建立一個(gè)能靜態(tài)、動(dòng)態(tài)校驗(yàn)渦流探頭及速度探頭（加速度）探頭的平臺(tái)。測(cè)量參數(shù)選相對(duì)振動(dòng)、機(jī)殼振動(dòng)、轉(zhuǎn)速3個(gè)。
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