CN208688428U - 一种汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统，通过偏心传感器和各轴瓦处的振动传感器的最大电压和最小电压的差值，偏心传感器和各轴瓦处的振动传感器与键相传感器的夹角以及偏心传感器和各轴瓦处的振动传感器的系数，实时计算偏心传感器和各轴瓦处的振动传感器处轴系偏心的幅值和相位，并将计算值送到操作员计算机上实时显示，使得操作人员实时掌握汽轮发电机组轴系偏心的变化情况，且检测装置始终安装在电厂设备上，避免了现有技术需拆装检测装置造成的不能实时在线监测引起的时间限制。

Description

一种汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统，属于汽轮发电机组安全运行领域。

背景技术

汽轮机及发电机是热力发电厂中的主要设备，承担着将热能转化为电能的作用。汽轮机-发电机轴系偏心是一重要数据，能反应出受热应力或重力等因素影响的汽轮机-发电机转子的弯曲程度，是启停机过程中监视的重要参数。根据《电力建设施工技术规范第3部分：汽轮发电机组》、《火力发电建设工程机组调试技术规范》中关于汽轮发电机组冲转的要求，偏心与原始值偏差不超过0.02mm，原始晃度高点相位应无变化。但目前电厂原有的监测系统只能在线监测偏心的幅值，不能在线监测偏心晃度高点的相位，不能满足相关技术规范的要求，并且只有单点测量，对汽轮发电机组轴系偏心及相位不能在线监测。现有技术部分装置虽然能实现轴系偏心及相位的监测，但在监测时需重新接线安装设备，监测完毕后需拆除设备，有较强的时间限制，不能实现轴系偏心及相位的连续实时在线监测。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：设计一种电厂自用的汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统，以解决现在技术操作人员不能实时掌握汽轮发电机组轴系偏心的变化情况的问题以及在监测时需重新接线安装设备，监测完毕后需拆除设备造成时间限制，不能实现轴系偏心及相位的连续实时在线监测的问题。

本实用新型的技术方案为：一种汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统，包括TSI卡件和汽轮发动机组转子，键相传感器安装于汽轮发动机组转子或汽轮发动机组转子延伸轴圆周表面上有测量槽的位置，且键相传感器正对该测量槽所在的转子表面；偏心传感器安装在接近汽轮发动机组转子前端位置，与汽轮发动机组转子表面垂直；振动传感器安装在汽轮发动机组转子各轴瓦处，与汽轮发动机组转子表面垂直；键相传感器、偏心传感器和振动传感器分别与TSI卡件的接线端子传输线连接，TSI卡件的TSI缓冲输出口与电压电流转化器传输线连接，电压电流转化器与DPU卡件传输线连接，DPU卡件与集线器网线连接，集线器与计算机网线连接。

所述键相传感器的数量为1个。

所述振动传感器的数量为2个或2个以上，数量与汽轮发动机组转子的轴瓦处数量相等。

所述键相传感器为磁组式或电涡流传感器，所述偏心传感器和振动传感器为电涡流传感器。

所述电压电流转换器是将电压信号转换为电流信号的装置。

汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统的监测方法，包括如下步骤：

步骤一、DPU的计算周期为Δt，DPU在每个计算周期获取到的键相信号为U_j，汽轮发电机组转子在盘车状态下，键相传感器远离键相槽时电压为U₀，键相传感器正对键相槽时电压为U₁，以U_j＞0.8U₀+0.2U₁时刻为起始零点，汽轮发电机组转子旋转一周经过n个DPU计算周期Δt，在这n个计算周期Δt内，偏心传感器测得的电压为：

步骤二、在步骤一的n个计算周期内，偏心传感器测得的最大、最小电压分别为：

电压差为：

设偏心传感器的系数为k_p，则偏心传感器处轴系偏心的幅值为：

f_p＝k_p·ΔU_p 式(5)

设偏心传感器与键相传感器的夹角α，与汽轮发电机组转子旋转方向相同为正，k为1-n中偏心传感器测得的最大电压值的编号，偏心传感器处轴系偏心的相位为：

P_p＝k/n·360+α 式(6)

步骤三、在步骤一的n个计算周期内，振动传感器的测得最大、最小电压分别为：

电压差为：

设振动传感器的系数为k_z，则振动传感器处轴系偏心的幅值为：

f_z＝k_z·U_z 式(10)

设振动传感器与键相传感器的夹角δ，与汽轮发电机组转子旋转方向相同为正，j为1-n中振动传感器测得的最大电压值的编号，振动传感器处轴系偏心的相位为：

P_z＝j/n·360+δ 式(11)。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

设计一种电厂自用的汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统，通过偏心传感器和各轴瓦处的振动传感器的最大电压和最小电压的差值，偏心传感器和各轴瓦处的振动传感器与键相传感器的夹角以及偏心传感器和各轴瓦处的振动传感器的系数，实时计算偏心传感器和各轴瓦处的振动传感器的相位，并将计算值送到操作员计算机上实时显示，使得操作人员实时掌握汽轮发电机组轴系偏心的变化情况，且检测装置始终安装在电厂设备上，避免了拆装现有技术检测装置造成的时间限制。

附图说明

图1为本实用新型的装置连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍：

参考图1

一种汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统，包括TSI卡件和汽轮发动机组转子，键相传感器安装于汽轮发动机组转子或汽轮发动机组转子延伸轴圆周表面上有测量槽的位置，且键相传感器正对该测量槽所在的转子表面；偏心传感器安装在接近汽轮发动机组转子前端位置，与汽轮发动机组转子表面垂直；振动传感器安装在汽轮发动机组转子各轴瓦处，与汽轮发动机组转子表面垂直；键相传感器、偏心传感器和振动传感器分别与TSI卡件的接线端子传输线连接，TSI卡件的TSI缓冲输出口与电压电流转化器传输线连接，电压电流转化器与DPU卡件传输线连接，DPU卡件与集线器网线连接，集线器与计算机网线连接。

所述键相传感器的数量为1个。

所述振动传感器的数量为2个或2个以上，数量与汽轮发动机组转子的轴瓦处数量相等。

所述键相传感器为磁组式或电涡流传感器，所述偏心传感器和振动传感器为电涡流传感器。

所述电压电流转换器是将电压信号转换为电流信号的装置。

汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统的监测方法，包括如下步骤：

步骤一、DPU的计算周期为Δt，DPU在每个计算周期获取到的键相传感器信号为I_j，汽轮发电机组转子在盘车状态下，键相传感器远离键相槽时DPU接受到的电流为I₀，键相传感器正对键相槽时DPU接受到的电流为I₁，以I_j＞0.8I₀+0.2I₁时刻为起始零点，汽轮发电机组转子旋转一周经过n个DPU计算周期Δt，在这n个计算周期Δt内，由于DPU只能接受电流信号，需要电压电流转化器将偏心传感器收集到的电压信号转化为电流信号，故DPU接受到的偏心传感器的电流为：

由于DPU计算时以电压为基础数据，故将DPU接受到的偏心传感器的电流转化为电压，设偏心传感器的电流电压转换系数为i_p，i_p与偏心传感器接入电压电流转化器的位置和电压电流转化器本身有关：

故汽轮发电机组转子旋转一周经过n个DPU计算周期Δt，在这n个计算周期Δt内，DPU接受到的偏心传感器测得的电压为：

步骤二、在步骤一的n个计算周期内，偏心传感器的最大、最小电压分别为：

电压差为：

设偏心传感器的系数为k_p，则偏心传感器处轴系偏心的幅值为：

f_p＝k_p·ΔU_p 式(5)

设偏心传感器与键相传感器的夹角α，与汽轮发电机组转子旋转方向相同为正，k为1-n中偏心传感器测得的最大电压值的编号，偏心传感器处轴系偏心的相位为：

P_p＝k/n·360+α 式(6)

步骤三、在步骤一的n个计算周期内，DPU接收到振动传感器经过电压电流转换器转换后的电流信号为：

由于DPU计算时以电压为基础数据，故将DPU接受到的振动传感器的电流转化为电压，设振动传感器的电流电压转换系数为i_z，i_z与振动传感器接入电压电流转化器的位置和电压电流转化器本身有关：

故汽轮发电机组转子旋转一周经过n个DPU计算周期Δt，在这n个计算周期Δt内，DPU接受到的振动传感器的电压为：

在步骤一的n个计算周期内，振动传感器最大、最小电压分别为：

电压差为：

设振动传感器的系数为k_z，则振动传感器处轴系偏心的幅值为：

f_z＝k_z·U_z 式(10)

设振动传感器与键相传感器的夹角δ，与汽轮发电机组转子旋转方向相同为正，j为1-n中振动传感器测得的最大电压值的编号，振动传感器处轴系偏心的相位为：

P_z＝j/n·360+δ 式(11)。

本实用新型的工作原理为：键相传感器、偏心传感器和振动传感器感知汽轮发电机组转子的旋转位置、偏心传感器与转子之间的间隙变化和振动传感器与转子间的位移变化并已电压信号的形式实时传送给TSI卡件，TSI卡件将这些信号隔离处理后电压信号输入给电压电流转化器，电压电流转化器将电压信号转化为DPU可接收的电流信号，DPU根据上述监测方法计算出偏心传感器处轴系偏心的幅值和相位、振动传感器处轴系偏心的幅值和相位并通过集线器输入到以太网络，计算机从以太网络中获取轴系偏心的幅值和相位并将结果实时显示给操作人员。

偏心传感器的电流电压转换系数为i_p，则将电流转化为电压为：

原理参照欧姆定律。

振动传感器的电流电压转换系数为i_z，则将电流转化为电压为：

原理参照欧姆定律。

所述TSI卡件、DPU卡件、键相传感器、偏心传感器和振动传感器均为常见市售产品。

Claims (5)

1.一种汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统，其特征在于：包括TSI卡件和汽轮发动机组转子，键相传感器安装于汽轮发动机组转子或汽轮发动机组转子延伸轴圆周表面上有测量槽的位置，且键相传感器正对该测量槽所在的转子表面；偏心传感器安装在接近汽轮发动机组转子前端位置，与汽轮发动机组转子表面垂直；振动传感器安装在汽轮发动机组转子各轴瓦处，与汽轮发动机组转子表面垂直；键相传感器、偏心传感器和振动传感器分别与TSI卡件的接线端子传输线连接，TSI卡件的TSI缓冲输出口与电压电流转化器传输线连接，电压电流转化器与DPU卡件传输线连接，DPU卡件与集线器网线连接，集线器与计算机网线连接。

2.按照权利要求1所述的一种汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统，其特征在于：所述键相传感器的数量为1个。

3.按照权利要求1所述的一种汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统，其特征在于：所述振动传感器的数量为2个或2个以上，数量与汽轮发动机组转子的轴瓦处数量相等。

4.按照权利要求1所述的一种汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统，其特征在于：所述键相传感器为磁组式或电涡流传感器，所述偏心传感器和振动传感器为电涡流传感器。

5.按照权利要求1所述的一种汽轮发电机组轴系偏心在线监测系统，其特征在于：所述电压电流转换器是将电压信号转换为电流信号的装置。