（山东电力工程咨询院有限公司 山东济南 250013）
摘要：本文在对旋转机械的故障特征及振动故障机理研究的基础上，通过主辅机振动测点的设置和振动传感器选型，使汽轮机与辅机振动监测装置的一体化配置成为典型设计，加强对主机及辅机振动的监视，增强振动测量的可靠性，减少因辅机振动引起的经济损失。
关键词：振动故障；振动监测；一体化
1 引言
旋转机械70%以上的故障都可以通过振动的形式表现出来，为保证电站旋转机械设备的安全可靠运行，对其进行振动监测、分析、故障诊断是必要的。目前国内大容量机组主机及主要辅机基本都配置了振动监测保护装置。汽轮发电机组、给水泵汽轮机、引风机汽轮机的振动监测装置主要选用进口产品；而对于电站重要辅机如送风机、一次风机、引风机、流化风机、电动给水泵、循环水泵、凝结水泵等的振动监测保护装置主要采用国产产品。
汽轮机及辅机振动监测一体化典型设计主要根据汽轮发电机和辅机振动故障分析、诊断和处理的实际经验，结合振动监测装置工作原理，研究汽轮发电机与辅机振动检测装置的一体化配置及选型，对单辅机发电机组及海外工程具有重要的成果价值，产生巨大的社会经济效益。加强对主机及辅机振动的监视，增强振动测量的可靠性，减少因辅机振动引起的经济损失，包括机组停机引起的损失、辅机停机引起的经济损失以及因振动过大引起的能耗损失等[1-4]。
2 汽轮发电机组振动监测仪表系统典型设计
汽轮发电机机监测仪表系统（TSI）通常由汽轮机厂成套供货。目前主机厂配供的TSI系统选型主要有美国EMERSON CSI6500系列、美国Bently 3500系列以及瑞士VIBRO-METER VM600系列等。汽轮发电机组振动及相位测点的设置由主机厂确定，下面以1000MW等级机组为例，分别对三大汽轮机厂在振动及相位测量进行描述。
（1）上海汽轮机厂采用德国西门子技术，反动机型，转子支撑方式为N+1轴承支撑，汽轮机发电机组共8轴承（其中汽轮机5轴承、发电机3轴承）。振动监测包括每个主轴与其轴承之间的相对振动（X向、Y向）以及各轴承的绝对振动（两点）。根据相对运动原理，各主轴的绝对振动测量即复合振动（X向）=主轴相对于轴承座的X向振动矢量+轴承绝对振动矢量A，各主轴的绝对振动测量即复合振动（Y向）=主轴相对于轴承座的Y向振动矢量+轴承绝对振动矢量B。其主轴相对振动测量采用电涡流式振动传感器，绝对振动测量采用磁电式振动传感器。对于相位测量，在汽轮机本体#2轴承位置设置1个键相测点，采用电涡流式传感器。
（2）哈尔滨汽轮机厂与东方汽轮机厂分别采用日本东芝技术和日本日立技术，冲动机型，转子支撑方式为双轴承支撑，汽轮机发电机组共10轴承（其中汽轮机8轴承、发电机2轴承）。振动监测包括每个主轴与其轴承之间的相对振动（X向、Y向）以及各轴承的绝对振动。其主轴相对振动测量采用电涡流式振动传感器，绝对振动测量采用磁电式振动传感器。对于相位测量，在汽轮机本体前轴承箱位置设置2个键相测点，采用电涡流式传感器。
3辅机振动监测仪表系统
3.1 汽动给水泵及给水泵汽轮机
汽动给水泵及给水泵汽轮机监测仪表系统（MTSI）通常由给水泵汽轮机厂成套供货。MTSI选型与主机TSI系统选型一致。汽动给水泵及给水泵汽轮机振动及相位测点的设置分别由给水泵厂和给水泵汽轮机厂确定。与汽轮发电机组振动测量的复杂性相比，给水泵汽轮机的振动测量则相对固定和简单，以上海汽轮机厂、东方汽轮机厂、杭州汽轮机厂的给水泵汽轮机为例，给水泵汽轮机本体振动监测包括主轴与前、后轴承的相对振动（X向、Y向），共计4点，给水泵本体振动监测包括主轴与驱动端和非驱动端轴承的相对振动（X向、Y向），共计4点。振动传感器均采用电涡流式传感器。其中，给水泵振动传感器由给水泵汽轮机厂统一提供。对于相位测量，在给水泵汽轮机本体设置1个键相测点，采用电涡流式传感器。
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3.2 送风机、引风机、一次风机、高压流化风机、增压风机
根据DL/T 367-2010《火力发电厂大型风机的检测与控制技术条件》第3.3条风机及配套电动机、油站的检测和控制，风机至少应设置检测和控制的项目中包括风机振动（带键相）检测、报警、连锁；风机驱动电动机至少应检测和控制的项目中包括电动机轴承振动（带键相）检测、报警、连锁。大型风机振动监视仪表通常由风机厂成套供货，风机振动监视仪表一般选择国产产品，国外工程或单辅机工程可能会根据各工程不同需求选择与主机TSI一致的进口品牌产品。目前用于辅机振动测量的进口品牌由美国EMERSON CSI3000系列、美国Bently 1900系列以及瑞士VIBRO-METER VM600系列等。
大型风机振动及相位测点的设置由风机厂确定，下面以轴流式风机和离心式为例，分别对其振动及相位测量进行描述。离心式风机振动监测包括风机前后轴承或轴承盖的绝对振动（X向、Y向），共计4点以及电机前后轴承的绝对振动，共计4点。风机轴承或轴承盖以及电机轴承振动传感器采用磁电式速度传感器或压电式加速度传感器。对于相位测量，在风机本体设置1个键相测点，采用电涡流式传感器。轴流式风机振动监测包括风机轴承箱或轴承盖的绝对振动（X向、Y向），共计2点以及电机前后轴承的绝对振动，共计4点。风机轴承箱或轴承盖以及电机轴承振动传感器采用磁电式速度传感器或压电式加速度传感器。对于相位测量，在风机本体设置1个键相测点，采用电涡流式传感器。因DL/T 367-2010《火力发电厂大型风机的检测与控制技术条件》为推荐标准，目前通常不设计风机电机振动及风机键相测点。根据相位测量在振动测量中的作用，若风机振动传感器的振动缓冲信号纳入TDM系统，设计中需增加键相测量。风机电机振动传感器的设置可参考执行。
对于单辅机工程，考虑到风机在系统中的重要性，建议风机本体振动测量冗余或三冗余设置，并设置键相测点，将相应缓冲信号送至TDM系统，并对信号进行分析，以此判断机组工作是否正常。
3.3 电动给水泵
根据DL/T 592-2010《火力发电厂锅炉给水泵的检测与控制技术条件》第3.3条锅炉给水泵的检测和控制，锅炉给水泵（包括主给水泵及前置泵）至少应设置检测和控制的项目中包括主泵轴承振动（带键相）检测、报警、连锁（汽动给水泵与驱动汽轮机一同设置，锅炉给水泵厂应进行相关的配合工作）；主给水泵驱动电动机至少应设置检测和控制的项目中包括电动机轴承振动（带键相）检测、报警、连锁。电动给水泵振动监测包括给水泵前后轴承的绝对振动（X向、Y向），共计4点以及电机前后轴承的绝对振动，共计4点。给水泵轴承以及电机轴承振动传感器采用磁电式速度传感器或压电式加速度传感器。对于相位测量，在给水泵本体设置1个键相测点，采用电涡流式传感器。因DL/T 592-2010《火力发电厂锅炉给水泵的检测与控制技术条件》为推荐标准，目前通常不设计给水泵电机振动及给水泵键相测点。对于电动给水泵为启动泵的工程，给水泵前后轴承振动测点的设置参考执行。
4 结论
本文主要介绍了汽轮机与辅机振动监测装置的一体化典型设计，特别是对单辅机发电机组及海外工程具有重要的成果价值，产生巨大的经济效益。以某600MW机组项目为例，工程每小时发电量为600000千瓦时，根据上网电价按0.4194元计列，若因为主机或辅机振动测量引起设备跳闸而导致停机，本电厂每小时损失的产值约为25万元，每天损失600万元。由此可见，通过本文研究，汽轮机与辅机振动检测装置采用一体化配置，并对单系列配置的一次风机、送风机、引风机采用冗余的振动传感器，加强振动测量的可靠性，实时监视主辅机振动趋势分析及报警预警，减少因主辅机振动而引发的不必要停机。
参考文献：
[1]谢志江等.发电机组辅机混合式振动监测诊断系统的研制机械动力学专集，2003，增刊：85-86.
[2]盛澍.新投运大型机组和辅机的振动分析技术及处理实例.汽轮机技术，2004，46（3）：216-218.
[3]邓辉等.静叶可调轴流风机振动分析及解决措施.风机技术，2014，Z1：156-158.
[4]蒋颂昊.轴流式送风机现场振动处理实例.电站辅机，2011，32（1）：29-32.
论文作者:安庆敏
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/20
标签：轴承论文; 风机论文; 汽轮机论文; 传感器论文; 汽轮论文; 测量论文; 给水泵论文; 《电力设备》2016年第24期论文;