電渦流傳感器支架共振故障診斷分析與處理

    電渦流傳感器是一種利用電渦流原理測量轉(zhuǎn)子表面相對于傳感器頭部距離變化的非接觸式電渦流傳感器，可測取轉(zhuǎn)軸的徑向振動、轉(zhuǎn)軸在軸承中的靜態(tài)位置及測取鍵相信號，目前被廣泛應(yīng)用在汽輪機(jī)組的振動測試中。電渦流傳感器安裝時(shí)使用金屬支架固定在轉(zhuǎn)軸測點(diǎn)附近的非轉(zhuǎn)動部件上，支架要有足夠的剛度，否則支架的固有頻率落入汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)就會發(fā)生共振。共振時(shí)電渦流傳感器輸出的就是是轉(zhuǎn)軸的振動信號與支架共振信號的合成，且支架的共振信號占主要部分，甚至*掩蓋了實(shí)際的軸振信號。此時(shí)的信號不但不能為故障診斷提供準(zhǔn)確的振動數(shù)據(jù)，反而會給診斷帶來干擾，甚至造成誤導(dǎo)。

1概況

某電廠9F*燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，裝機(jī)方案采用“1+1+1”多軸布置，即由1臺9FA型250MW級燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組+1臺90MW級抽凝式供熱汽輪發(fā)電機(jī)組+1臺雙壓蒸汽余熱鍋爐。其中汽輪機(jī)組為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的LNC/N115-9.88/539/1.9型單缸、雙抽、凝汽式汽輪機(jī)，該機(jī)型采用軸向排汽，廠內(nèi)編號為#12，軸系示意圖見圖1。電渦流傳感器安裝在軸承上瓦塊的側(cè)面，考慮到軸承水平剖分面，將電渦流傳感器安裝成左上45°和右上45°，如圖2所示：

    當(dāng)傳感器探頭中的線圈有高頻電流通過時(shí)，即產(chǎn)生高頻電磁場并使得被測轉(zhuǎn)子軸頸表面產(chǎn)生感應(yīng)電流。探頭線圈與金屬導(dǎo)體間的距離就與兩者間的阻抗、電感和品質(zhì)因子有著固定的函數(shù)關(guān)系，那么這個(gè)距離就可以通過這些電參數(shù)的變化轉(zhuǎn)化成電壓表示出來。轉(zhuǎn)軸振動時(shí)，軸表面與電渦流傳感器之間距離發(fā)生變化，而這個(gè)電壓隨之變化，這樣電渦流傳感器就實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)軸振動的測量。

2振動現(xiàn)象

電廠#12機(jī)組于2014年4月25日10時(shí)27分啟動，低轉(zhuǎn)速下振動良好， 820r/min時(shí)2X、2Y振動僅為66μm、50μm，當(dāng)轉(zhuǎn)速升至850r/min時(shí)，2X、2Y振動迅速達(dá)到398μm、365μm，導(dǎo)致汽機(jī)跳閘?？紤]啟機(jī)期間2號軸承瓦振僅為1.1mm/s且未出現(xiàn)峰值，其軸振在30r/min內(nèi)變化300μm以上屬不正?，F(xiàn)象，初步判斷該振動數(shù)值沒有反映出2號瓦在該轉(zhuǎn)速下的實(shí)際軸振?，F(xiàn)場強(qiáng)制掉2號瓦軸振信號后，機(jī)組于當(dāng)天12時(shí)22分再次啟機(jī)，機(jī)組成功沖轉(zhuǎn)至3000r/min，振動未對機(jī)組運(yùn)行造成影響，啟機(jī)BODE

回顧第二次啟機(jī)過程，當(dāng)轉(zhuǎn)速從820r/min升至850r/min，2X、2Y振動從51μm、49μm迅速達(dá)到383μm、357μm，2號軸承瓦振僅1.1mm/s，到890r/min時(shí)振動又迅速恢復(fù)到66μm、46μm；當(dāng)轉(zhuǎn)速從1590r/min升至1690r/min時(shí)，2X、2Y振動則從75μm、78μm爬升到618μm、585μm，隨后迅速減小，到1790r/min時(shí)振動僅為70μm、74μm，升速期間2號軸承瓦振始終維持在1.1mm/s左右。機(jī)組定速3000r/min運(yùn)行時(shí)，2號瓦軸振在140-190μm之間跳躍波動，引起振動波動的主要是低頻分量。分析這次啟機(jī)過程，2號瓦軸振表現(xiàn)出以下特征：

    （1）根據(jù)機(jī)組啟機(jī)振動BODE圖（圖3）顯示，2號瓦軸振在轉(zhuǎn)速為850r/min和1690r/min時(shí)兩次出現(xiàn)振動峰值，振動爬升異常迅速，峰值陡峭，共振轉(zhuǎn)速范圍很窄，與一般轉(zhuǎn)子過臨界的振動特征有差異。

    （2）比較2號瓦啟機(jī)過程中的一倍頻BODE圖（圖4）和二倍頻BODE圖（圖5）可知，轉(zhuǎn)速為850r/min時(shí)2X、2Y的振動峰值以二倍頻為主，相位迅速變化，且此時(shí)的X、Y方向相位差為180°；轉(zhuǎn)速為 1690r/min時(shí)2X、2Y的振動峰值則以一倍頻為主，相位變化明顯，同時(shí)也有180°的相位差，如表1。

    （3）整個(gè)啟機(jī)過程中，2號軸承的瓦振都很小，在軸振兩次出現(xiàn)尖峰時(shí)瓦振都僅為1.1mm/s，相鄰的1、3號瓦軸振也僅為50μm左右。

    （4）2號瓦在兩次共振峰出現(xiàn)前后的振動很小，基本都在70μm上下。定速3000r/min后，2號瓦軸振一直存在低頻分量，頻率成份約為28Hz（圖6、圖7），且波動不穩(wěn)定。

    （5）在停機(jī)過程中，在轉(zhuǎn)速依次經(jīng)過1690r/min和850r/min時(shí)，都出現(xiàn)了和啟機(jī)過程中同樣的振動尖峰，表現(xiàn)出很好的重復(fù)性。