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汽輪機系統(tǒng)安全監(jiān)視實訓平臺
1 概述
汽輪機安全監(jiān)視系統(tǒng)是一套集成保護與監(jiān)測功能的永久性監(jiān)控系統(tǒng)，對于大型旋轉(zhuǎn)機械而言至關(guān)重要。TSI系統(tǒng)能夠可靠地監(jiān)視和記錄機組在啟動和運行過程中的關(guān)鍵參數(shù)，不僅能夠顯示機組的運行狀態(tài)、記錄輸出信號、實現(xiàn)數(shù)值越限報警，還能在出現(xiàn)危險信號時自動停機，并為故障診斷提供數(shù)據(jù)支持。因此，TSI系統(tǒng)被廣泛應用于300MW至600MW的汽輪發(fā)電機組。
2 TSI的工作原理
廣泛應用的傳感器包括電渦流傳感器、電感式速度傳感器、電感式線性差動變壓器和磁阻式測速傳感器等。以電渦流傳感器為例，它由探頭、接長電纜和前置器組成。前置器產(chǎn)生低功率無線電頻率信號（RF），該信號通過延伸電纜傳輸至探頭端部的線圈。當導體材料接近探頭頂部時，會在導體表面形成電渦流，導致RF信號能量損失，這一損失大小是可以測量的，且與導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)生一個與測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)絡及輸出放大器等組成，將高頻信號解調(diào)成直流電壓信號，并通過低通濾波器去除高頻殘余波，再經(jīng)直流放大器、線性補償電路和輸出放大處理后，得到與被測物體和傳感器之間的實際距離成比例的電壓信號。前置器的額定輸出電壓為-4~-20V（線性區(qū)）。
監(jiān)測系統(tǒng)，也稱為框架，由電源、系統(tǒng)監(jiān)測器和監(jiān)測表三部分組成。電源為監(jiān)測表及傳感器提供規(guī)定的電源；系統(tǒng)檢測器檢驗供電水平以確保系統(tǒng)正常運行，并控制報警點的設置和系統(tǒng)復位；監(jiān)測表顯示傳感器系統(tǒng)是否正常運行，并在越限時報警。
3 TSI系統(tǒng)監(jiān)測的基本參數(shù)
1）振動參數(shù)
振幅：表示位移、速度或加速度，是振動強弱的標志。
頻率：通常表示為機器轉(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。
振動形式：指其自身的固有振動形式，可在示波器上顯示。
振動模式：監(jiān)測機組的任何一對XY探頭可提供轉(zhuǎn)子在某特定位置的運動情況。
2）位置測量
偏心位置：測量軸頸軸承處軸的穩(wěn)態(tài)位置。
軸向位移：測量推力環(huán)到推力軸承的相對位置。
低轉(zhuǎn)速偏心：指轉(zhuǎn)子工作間歇時的彎曲量。
脹差：指轉(zhuǎn)子與機殼之間由于熱膨脹量不一致所引起的膨脹之差值。
機殼膨脹：提供基礎與機殼相對脹差的數(shù)據(jù)。
3）其他參數(shù)
速度：轉(zhuǎn)子的速度測量是標準程序。
溫度：軸向和徑向軸承的溫度變化越來越受到重視。
相關(guān)性：影響機器運轉(zhuǎn)的溫度、壓力、流量等參數(shù)的相關(guān)程度對分析整個系統(tǒng)極為重要。
4）早期軸斷裂監(jiān)測
觀察轉(zhuǎn)子一倍頻或二倍頻時振動向量的變化是監(jiān)測軸斷裂的最佳標志。
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部分：傳感器系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)和前置器。傳感器系統(tǒng)負責將機械量（如轉(zhuǎn)速、軸位移、差脹、缸脹、振動和偏心等）轉(zhuǎn)換為電參數(shù)（頻率f、電感L、品質(zhì)因素Q、阻抗Z等），并通過現(xiàn)場連線將電參數(shù)信號傳輸至監(jiān)測系統(tǒng)，后者將信號轉(zhuǎn)換為測量參數(shù)以供顯示、記錄和信息處理。
5 基本實訓項目
利用我們現(xiàn)有的本特利拆下來的舊備件，建立一個能靜態(tài)、動態(tài)校驗渦流探頭及速度探頭（加速度）探頭的平臺。測量參數(shù)選相對振動、機殼振動、轉(zhuǎn)速3個。
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