DLT556-1994水轮发电机组振动监测装置设置导则条文说明.pdf 4页

'水轮发电机组振动监测装置设置导则DL/T556—94条文说明编写说明本导则根据以下几方面因素提出：(1)水电机组振动是反应机组运行好坏的一个重要参数，它取决于机组设计、制造水平和安装质量，影响着机组稳定、可靠地运行。随着机组单机容量的增大，机组的结构尺寸相应增大，机械刚度相应降低，振动问题更显突出。因此配置必要的振动监测装置，用以适用监测机组的大小，使运行人员及时了解机组振动变化情况，以便做出相应处理，防止过大振动给机组造成严重损坏。(2)目前，世界上还没有一个被普遍接受和采纳的水电机组振动评价标准，我国现有标准也很不完善。要制定出一个完善的振动标准，一方面要有一定的理论基础，另一方面就是要有大量的从真机上获取的振动数据，两者的结合才能使我们制定的标准有理有据。为此就需要从现在起进行水电机组振动监测装置的合理配置，以便收集，积累第一手资料，为编写新的振动评价标准奠定基础。(3)随着科学技术的发展，今天在世界范围内对机组维修方式正进行着一场变革，即从预防性维修逐步向预测性维修过渡。预测性维修是一种先进的维修方式，它基于对机组状态的在线监测，根据机组的实际情况决定是停机检修还是继续运行；预防性维修则不同，它是定期的，到期必修。采用预测性维修可大大提高维修质量，减小不必要的维修消耗，提高机组运行寿命。因而设置机组振动监测装置是实现这种变革的首要条件。(4)国内外都在日益加强对水电机组振动故障诊断技术的研究，这项研究无疑将有助于提高机组的维修水平，加速故障的查处，简化故障原因的分析过程。但诊断技术的发展基于对各种故障特征的了解，因此这就需要设置振动监测装置进行在线测量，以便了解机组各种振动放障的发展、变化过程及其特征，从而发展我国的水电机组振动诊断技术。诊断技术实际上就是预测性维修的技术基础，是预测性维修的高级形式，即用电脑代替人工推断。(5)许多电厂都越来越重视振动监测装置的配置，目前，市场上国内外众多厂家推出了种类繁多的振动监测装置，选择怎样的系统，如何布置安装等问题相继产生。综合上面诸方面的因素，由电力工业部水电站水轮发电机标准化技术委员会提出编制本导则。本导则与即将编写的《水轮发电机组振动监测装置基本技术条件》、《水轮发电机组振动标准》配套使用。本导则是按现有技术制定的，不阻碍新技术、新产品的应用。1主题内容及适用范围1.2因目前我国安装的贯流式、冲击式等类型机组较少，容量较小，机组布置方式与本导则适用的机组差别较大，因此，本导则未作专门规定，这些机组的振动监测装置的配置自行掌握。1.3引用标准作了如下规定：(1)引用的GB8654—88标准，规定了机组振动测量的项目和相应的振动允许值，本导则基本依照该标准设立测振项目，以便与该标准统一和使于测量值的评价。 (2)GB2298规定了振动方面的有关术语，本导则引用该标准定义了有关的传感器。(3)VDI2059是原西德工程师协会提出的水力机组轴振动测量和评价规范，该标准对测量方式做了较全面的规定。(4)IEC4(45)1986对振动的测量方式做出了规定，也提出了应监测的部位。2定义2.1位移传感器有许多种，如电涡流位移传感器、电感式位移传感器、电容式位移传感器、差动变压器式位移传感器及应变式位移传感器等，但应用于旋转机械振动测量方面主要是电涡流位移传感器，这种传感器利用电涡流效应原理制成，结构简单，体积小，无活动部件，非接触测量，抗干扰能力强，灵敏度高，频响宽，低频性能好，工作可靠，寿命长，标定容易，可进行绝对测量和相对测量。2.2磁电速度型传感器有惯性式和直接式。惯性式由磁钢、线圈、弹簧、阻尼器和壳体组成，由弹簧支撑惯性元件(线圈或磁钢)，当壳体随被测体振动时，频率高于一定值，惯性元件将保持静止状态，这样在线圈和磁钢之间就产生了相对运动，从而输出与振动速度成正比的电信号。这种传感器安装方便，不需外部电源，但尺寸较大，低频特性差，有活动部件，易疲劳损坏。直接式的组成基本与惯性式相同，但多一个顶杆，测量时顶杆顶压在被测体上，振动由顶杆传递，这种传感器的低频特性较惯性式好，可进行绝对测量和相对测量。安装需要固定支架，有活动部件，存在磨损和疲劳损坏。磁电速度型传感器以惯性式应用较为普遍，但这种传感器的结构特点制约了它的低频性能，一般要在10Hz以上测振比较适用，虽然目前许多厂家做了一些研究工作，但最低也只能达到1Hz，且此段频率下使用误差较大。另外，速度型传感器标定困难，尤其低频标定，一般计量机构不能解决。2.3加速度传感器主要有压电式和压阻式两种，压电式加速度传感器以压电材料为转换元件，输出与加速度成正比的电荷或电压量，压阻式加速度传感器是利用悬臂梁上惠斯顿电桥在随物体振动时失去平衡，而输出与外界加速度成正比的电压值。这种传感器结构简单，体积小，重量轻，易安装，频响宽，但标定困难，价格贵，要显示位移需两次积分，能进行固定部件的绝对测量。3测量方式3.1相对值测量是将传感器安装在轴承盖或支架上来测旋转部件的振动，由于轴承盖和支架也是振动的，所以这种方式测得的值是旋转部件相对轴承盖和支架的振动值，故称相对值测量。3.2将传感器安装在与机组本身无关的基础上(直接地或间接地)来测量机组各部件的振动，所测的值是振动体相对大地的，故称绝对测量。3.3所谓同一测项是指水导摆度，支架水平振动等。3.4为了便于故障原因分析做此项要求，不同水平面布置的传感器，例如上导摆度、水导摆度、推力轴承支架垂直振动布置传感器时，要么按+X，+Y布置，要么按+X，-Y布置，依次类推，保证布置的传感器都在同一个垂面上，支架上布置一个传感器时，可任选一方向对应布置。3.5VDI2059，IEC4(45)1986两标准均提出此要求，为便于测值与标准的对比，做此项规定。3.6振动相位是分析振因的一个重要参数，因此，凡是设置具有分析功能的振动监测仪时，都应设置测量机组转速和相位的传感器，原则上，该传感器可安装在任一方位上，但为了计算方便，一般设置在测量传感器所在的某一垂面上。 4测点设置4.1～4.4就轴摆度测量而言，对于小机组还可以进行绝对设置，而对大容量机组尺寸较大，为保证支架刚度相应支架尺寸也较大，长期监测，安装若干这样的支架会严重影响机组检修和管理人员巡视，并且有些机组受空间条件所限很难实现这种布置，水电机组多采用滑动轴承，支架和轴承座的刚度较大，壳体与转子质量比相对较高，相对振动十分明显，原西德VDI2059规定固定部件振动小于轴绝对振动的1/3，美国本特利公司规定小于1/5，可用轴相对振动来代替轴绝对振动，从我国对固定部件振动限定值(GB8564-88)和轴承间隙的大小比例来看，一般正常运行的机组，是能满足上述规定的；另外，IEC4(45)1986《水力机械振动和脉动现场测量国际规程》亦推荐相对测量。所以对水电机组的轴振动推荐采用相对测量的方式进行，即传感器安装在支座上测轴振动。目前，有关研究单位正在研究一种复合式振动传感器，该传感器可用目前相对测量的简易安装方式进行安装，但可以获得轴的绝对振动值，该传感器研制成功投入使用后，可以取代现在的相对测量方式。4.5抽水蓄能机组越来越多，且容量较大，运行工况复杂，振动一般较大，多为进口机组，故本导则对蓄能机组要求按4.4项设置。5传感器选择5.1～5.3关于传感器的选择从以下几个方面进行了考虑和比较，综合了各种因素确定了传感器的选择(5.2.2条对于转速低于75r/min的机组，由于目前绝对式传感器以及相匹配的监测仪低频响应不够，勉强设置误差较大，起不到很好的监测效果；另外，这些低转速机组大多是轴流式机组，尺寸大而不宜采用电涡流位移传感器测量。所以，对这类水电机组固定部件的振动除定子铁芯或机座外，其它测点暂不考虑设置传感器，待今后开发出合适的传感器再行监测)。(1)从频响的角度考虑。水电机组振动的突出特点就是频率低，其主要频率多在1～5Hz范围内，高频分量及工频振动也在100Hz以内，因此这就要求测振传感器要有较好的低频特性。电涡流位移传感器的低频响应很好。速度型传感器一般要在10Hz以上应用，目前国外有些速度传感器通过补偿可达到1Hz，但是，是速度显示，若积分成位移，低频下限又会有所提高。加速度传感器低频响应可达0.2Hz，但双积分变成位移一般要在1Hz以上应用，所以单从频响的角度考虑，传感器的配置以电涡流位移型传感器最为理想，其次是加速度和速度型传感器。(2)从传感器结构的角度考虑。电涡流位移传感器为非接触测量，无磨损，无活动部件，故不易疲劳破坏，作为长期监测使用比较理想。直接式磁电速度传感器要接触测量，有活动部件，易疲劳破坏，测轴振动还有摩擦，因此不宜作为监测使用。惯性式速度传感器和加速度传感器只能测固定部件的绝对振动，而不能测轴振动，所以长期监测，轴径向振动只能设置电涡流位移传感器，固定部件的振动三种传感均可选用。(3)从安装角度考虑。电涡流位移传感器为非接触测量，工作时需专门的支架，如果对轴振动进行相对测量，支架相对简单，尺寸小，是可行的。而用来测固定部件和轴的绝对振动，尤其是大机组、轴流式机组，就需要支架尺寸较大，这样一来是安装麻烦，其次长期监测设置有碍运行管理。磁电惯性式速度传感器和加速度传感器安装比较简单，可用磁铁吸盘，粘接，螺丝把合方式安装，非常方便布置，不会影响到运行人员管理和巡视，因此，从安装角度看，速度型和加速度型传感器比较适宜于水电机组固定部件测振使用。(4)从振动评价标准考虑。目前，我国对水电机组的振动评价标准是采用振动位移量 的峰值，这是因为，低频振动评价本身用位移比较合适，另外也和水电机组的其他参数的表示方法相一致，如轴承间隙、轴偏心等都是用位移量(mm)表示。电涡流位移传感器直接输出与振动位移成正比的电信号，二次仪表直接显示位移，比较直观。而速度型和2加速度传感器输出与振动速度(mm/s)和加速度(m/s）成正比的信号，若二次仪表显示2mm/s或(m/s)，电厂运行人员不习惯，尽管是一个数值，却起不到量化的作用。若通过一次或二次积分，将速度、加速度转换成位移显示，这不仅给二次仪表增加了电路，更主要的是积分将带来幅值和相位误差，尤其是低频。所以从该角度出发，电涡流位移传感器比较理想。(5)从传感器标定角度考虑。电涡流位移传感器静态标定非常简单，动态标定可在振动台上进行，也可用简易标定仪进行，我国己研制出这种标定设备，现场使用非常方便。而速度和加速度传感器标定相对困难，尤其低频标定需要专门的振动标定台，一般计量机构不能解决，所以从该角度考虑电涡流位移传感器比较合适。(6)从经济角度考虑。三种基本传感器，电涡流位移传感器和速度型传感器较便宜，加速度传感器较贵，所以一般情况下小电站可不考虑配置加速度传感器。6监测装置设置6.1无计算机监控系统的水电站，在设置监测装置时未考虑300MW以上的机组，这主要是考虑到今后设计的单机容量在300MW以上的水轮发电机组一般都会有计算机监控系统。'