六、轴向位移 轴位移反映汽机转子在轴向的位移情况。汽机运行中，转子承受一定的轴向推 力，为了防止过大的轴向位移造成的动静部分碰撞，机组装有推力轴承来平衡轴向 推力。过大的轴向位移会造成推力瓦块烧毁，严重时造成动静部分碰撞，损坏机组。 因此机组装有轴向位移测量装置。 本厂大机的推力轴承安装在前箱，轴向位移共4个测点，当轴位移达到保护 值时（＞1.0mm或＜－1.0mm）跳机，报警值（＞0.9mm或＜－0.9mm）。
第二章 测量原理
本厂机组TSI系统使用的探头形式主要有： 1、电涡流探头：用于偏心、大机键相、轴位移、超速、零转速、 轴振、胀差测量。 2、速度型探头：用于大机瓦振测量。 3、磁敏式转速探头：用于小机转速和小机键相测量。 4、线性可变差动变压（LVDT）对热膨胀进行测量。
一、电涡流传感器 1、电涡流结构 通常，电涡流传感器由传感器（简称探头）、高频电缆及前置放大器（简称前置器） 组成，传感器通过高频电缆与前置放大器连接。其连接框图如下图所示：
三、偏心测量 偏心主要反映转子在轴承中的径向平均位置，它代表了主轴的弯曲情况。 大、小机各有一个偏心测点。大机的安装在前箱，小机的在前部。 报警定值：大机：76μm 小机：130μm 偏心探头间隙电压的调整应根据有关参数计算得到，且在机组停运的情况振测量 轴振信号反映轴的振动情况。轴振探头安装在轴承座上，因此测量结 果实际是轴相对于轴承座的相对振动。实际中轴振测量是指轴振信号的峰-峰值。 轴的振动具有方向性，因此在每个测量位置分布有两个测量探头，它 们按照90°的夹角沿周向排列（从机头朝发电机方向）。
4、测量方法 电涡流传感器属于非接触测量，传感器系统输出电压V与探头至被测金属 物表面距离d之间的关系即是传感器系统响应特性，表示这两者之间关系的曲线称 作传感器系统响应特性曲线。其系统响应特性曲线见下图。
V=V0+Vm*sinωt
V2 V0 V1 d1 d0 d2
探 头
d=d0+dm*sinωt
电涡流探头
前置器 电源 -24VDC
一般的转速探头都是电涡流的，由TSI卡件提供24V直流电压，当间隙在线性区内
时，（一般时0-3mm之间）探头回来的电压就在0-24V之间线性变化，在探头上 面一般写着灵敏度为0.2V/mil，其中1mil=0.0254mm。一般电压在3~16V是线性 区，所以我们一般选中间电压10V为安装初始位置。大概间隙为1.3mm左右吧。 （3）电涡流式测量属于非接触式测量。
将3个模件的输出分别接到相应的超速继电器线包再从继电器送出三对常开触点
盘后右侧继电器接点输出端子排
第五章 总 结 1、TSI跳机的测点有： 大机：轴向位移大，轴振大、低压缸胀差大、超速。 小机：轴向位移大，轴振大，超速。 2、大机： 轴向位移2和4、键相、瓦振、缸体膨胀、零转速送至DCS。 轴向位移1和3、超速、轴振、胀差、偏心送至DEH。
2、电涡流工作原理 电涡流传感器的工作原理基于麦克斯韦电磁场理论和楞次定律。 由前置器向探头线圈提供（1～2）MHz高频电流信号，探头线圈周围会产生高频 磁场，该高频磁场穿过被测金属表面时会在其中感应产生电涡流。而电涡流相当于一 个涡流线圈，该涡流线圈又会产生一个与探头线圈磁场方向相反的电涡流磁场。这两 个磁场相互影响改变探头线圈的阻抗Z、品质因数Q及探头线圈和涡流线圈的互感M （耦合系数K）等参数。而上述参数的变化均与探头线圈平面及被测金属表面的距离d 有关。通过前置器中检波电路及放大电路可将被测金属表面机械位移量d的变化转化 为电压信号V。
从图中可以看出d变大，传感器输出电压也变大。
5、总结
（1）检测距离d越小，输出电压越低，从而使传感器输出电压相应地发生变化，此 电压经过前置器放大和检波处理后，在前置器输出端输出与检测距离的变化成正比的 电压信号。 （2）电涡流传感器必须有前置器。
专用电缆 信号线
OUT COM -24V
公共端 测量 模块 屏蔽线
3、等效电路分析
R
i φ ie φ e d i Vi
M r
L Vi
l
1-1
1-2
图中： Vi、VO为探头线圈输入电压及前置器输出电压； R、L为探头线圈电阻及电感（自感）; r、l为电涡流线圈电阻及电感（自感）； M为互感系数； I为探头线圈高频电流信号； 一般被测导体与线圈的距离d 减小，互感M增大，等效电感L减小。
二、磁电式传感器（速度式）
电磁式振动传感器结构示意图 l-引线；2-外壳，3-线圈；4-永久磁钢 5-芯轴；6-阻尼环；7-弹簧片
传感器振动力学模型 1-质量块：2-弹簧；3-阻尼器： 4-传感器外壳
1、磁电式振动传感器利用电磁感应原理。 2、对振动绝对速度积分，即可得出速度传感器输出电压与振动位移的关系。 3、速度传感器测量方式属于接触式惯性测量，可以测量振动物体的绝对振 动速度。 （大机瓦振测量）
X向 Y向
大轴
测点分布如图
名称 探头数量 模块数量 报警定值 大机 12 6 125μ m 小机 4/台 ２/ 台 100μ m 汽泵 4/台 ２/ 台
保护定值
254μ m
150μ m
探头安装时的间隙电压：-10～-10.5VDC。
五、瓦振测量 瓦振也叫盖振、轴承振动，它反映轴承的振动情况。 本厂机组在大机每个轴瓦处装有瓦振探头，共6个。瓦振探头安装在轴承盖的 正上方。小机及汽泵无瓦振测量。 报警定值：30μm
2 1 大轴 测量盘 探头分布 3 4
1 2 3 4 或 与 或
至ETS 跳汽机
保护信号 形成逻辑
小机的轴向位移安装位置在小机前部。小机轴向位移共2个探头。当两个轴位 移测点任一个达到保护值时（＞0.9mm或＜－0.9mm），将跳闸小机。 轴向位移探头的安装间隙电压需要根据轴的位置确定，在机组停运的情况下安 装完成后，不能再随意调整。
偏心
二、模块功能介绍 1、为传感器提供电源。 2、信号输入。 3、信号输出，包括模拟量和开关量。 4、自检功能。 三、组态参数设置 通过模块正面RS485接口可以读取测量数据，以及组态各种参数，如报警值，跳机值等 等。
四、信号传递（以超速为例） 就地来信号--盘后左侧超速监测端子排--模件输入--模件输出--TSI继电器--盘后右侧继电 器接点输出端子排--43柜--ETS。
第三章 TSI测点介绍 大机测点分布图
轴振 6X 6Y 5X 4X 胀差 5Y 超速 4Y 3X 3Y 2X 2Y 1X 1Y 缸胀2 偏心 轴位移 零转速 键相 前箱 缸胀1
低压 #3 #2
中压
高压 #1
瓦振
#6
#5 盘车 #4
小机测点分布图
轴振 泵后X 泵后Y 泵前X 泵前Y 机后X 机后Y 机前X 机前Y
七、缸胀、胀差测量 汽轮机在启动、暖机、升速和停机过程中，或在运行工况发生较大变动时，都 会由于温度大幅度或快速变化，引起汽缸和转子不同程度的热膨胀。 汽轮机高、中、低压缸对应滑销死点(即汽轮机基础)的膨胀称为缸胀； 转子与汽缸之间的相对膨胀差值，称为胀差(或差胀)。 转子膨胀量大于汽缸膨胀量为正胀差，汽缸膨胀量大于转子膨胀量为负胀差： 1、本厂胀差测点安装在#4、#5瓦之间，测量的是低压缸胀差。 报警定值：正向15.7mm，负向-0.75mm 保护定值：正向16.45mm，负向-1.5mm 2、缸胀一般设置两个测点，分布在汽机的两侧，可以反映缸体膨胀是否有“倾 斜”。本机组的缸胀安装在前箱两侧的地基上。 缸胀测量范围：0～50mm，无跳机及报警值。 本机组大机具有缸胀测点，小机无此测点。 缸胀和胀差均在机组停运的情况下安装完成后，不能再随意调整。
二、键相测量 通过在被测轴上设置一个凹槽或凸键，称键相标记。当这个凹槽或凸键转到探 头位置时，相当于探头与被测面间距宊变，传感器会产生一个脉冲信号，轴每转一 圈，就会产生一个脉冲信号，产生的时刻表明了轴在每转周期中的位置。因此通过 对脉冲计数，可以测量轴的转速；通过将脉冲与轴的振动信号比较，可以确定振动 的相位角，用于轴的动平衡分析以及设备的故障分析与诊断等方面。 键相测量一般不参加保护，起机时用来对偏心进行辅助测量。一般5万以上机组 就设置键相（300MW及以上必须设置）。键相测量使用的探头需要使用前置器转换 信号，输入TSI汽轮机监视系统。现在一般机组在200rpm时主要监视偏心，200rpm 时才监视振动。偏心，振动，在分析时都会用到键相。键相主要是用来分析偏心和 振动的相位。振动分析系统（TDM）与键相测量密不可分。频谱、幅频等特性分析 时，键相是重要一环。 大、小机各有个一测点，在前箱位置。 安装间隙为1mm。
汽泵
超速
小汽机
偏心 键相 轴位移
一、转速测量 1、大机转速测量 超速测量的三个探头安装在盘车齿轮上方，利用盘车齿轮的转动，形成脉冲信号。 盘车齿轮的齿数为88。超速测量主要用来对大机进行超速保护，定值为3290RPM。 3路超速测量通过单独继电器输出超速信号至ETS。 零转速安装在前箱，用来检测低速转速阶段，显示汽轮机实际转速，也用来给盘 车提供信号。零转速探头沿前箱的转速齿轮的周向分布，齿数为60。 超速和零转速的安装间隙为1mm。 2、小机转速测量 超速测量的三个探头安装在小机前部，测速齿轮齿数：60。 超速保护定值：5611rpm。
瓦振1 、2
瓦振3 、4
瓦振5、6
6110
6110
6110
6823
轴振1X 1Y
轴振2X 2Y
轴振3X 3Y
轴振4X 4Y
轴振5X 5Y
轴振6X 6Y
通讯模块
2、小机TSI机柜正面布置图（两台小机相同，且分布在一个机柜内）
UES815 S 电源 模块 UES815 S 电源 模块 6312 超速1 超速2 6312 超速3 键相 6210 轴移1 轴移2 6220 6110 机前轴 振X 轴 振Y 6110 机后轴 振X 轴 振Y 6110 泵前轴 振X 轴 振Y 6110 泵后轴 振X 轴 振Y