旋轉(zhuǎn)機械軸系保護研究
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西安文理學院機械電子工程系 本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 題 目 旋轉(zhuǎn)機械軸系保護研究 專業(yè)班級 機械設(shè)計制造及其自動化(2)班 學 號 08102080218 學生姓名 王利卓 指導教師 武善業(yè) 設(shè)計所在單位 西安文理學院 2012 年 5 月 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 題 目 旋轉(zhuǎn)機械軸系保護研究 學生姓名 王利卓 學 號 08102080218 專業(yè)班級 機 械 設(shè) 計 制 造 及 其 自 動 化 08 機 電 (2)班 指導教師 武善業(yè) 職 稱 教授級高工 教 研 室 機械 畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)與要求 任務(wù):旋轉(zhuǎn)機械軸系保護主要由以下幾部分組成:(1)軸振動監(jiān)測保護(2)軸位移監(jiān)測保護 (3)轉(zhuǎn)速監(jiān)測保護(4)軸溫度監(jiān)測保護。本設(shè)計在系統(tǒng)總結(jié)旋轉(zhuǎn)機械軸系保護的類型、作 用及系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上,通過社會調(diào)查和工程實踐,將理論與實踐相結(jié)合,掌握保護裝置的 使用方法,提出自己的見解。 要求:1、收集并整理關(guān)于旋轉(zhuǎn)機械軸系保護的相關(guān)資料,學習相關(guān)理論; 2、確定研究內(nèi)容,并對各部分進行總結(jié); 3、完成相關(guān)圖文表達,撰寫畢業(yè)論文。 畢業(yè)設(shè)計(論文)工作進程 起止時間 工作內(nèi)容 2012.1.102012.3.02 2012.3.032012.3.17 2012.3.182012.4.01 2012.4.022012.4.23 2012.4.242012.5.06 2012.5.072011.5.11 2012.5.142012.5.18 查(借)閱資料,學習旋轉(zhuǎn)機械軸系保護的基礎(chǔ)理論和知識,了解 旋轉(zhuǎn)機械軸系保護的重要性,撰寫開題報告; 了解軸系保護主流廠家的產(chǎn)品型號與市場應(yīng)用情況; 對軸振動、位移、轉(zhuǎn)速、溫度監(jiān)測保護的作用及系統(tǒng)構(gòu)成進行研究; 在自動化中心實驗室進行軸系保護的實驗; 對前期理論與實踐進行系統(tǒng)總結(jié),撰寫畢業(yè)論文; 論文定稿; 答辯。 開始日期 2012-1-10 完成日期 2012-5-11 教研室主任(簽字) 系主任(簽字) 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題 目 旋轉(zhuǎn)機械軸系保護研究 學生姓名 王利卓 學 號 08102080218 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及 其自動化 指導教師 武善業(yè) 開題時間 2012.3.4 班 級 08 機電(2)班 一、 選題目的和意義 機械設(shè)備中大部分都是旋轉(zhuǎn)機械,它覆蓋著動力、電力、化工、冶金、機械制造等重 要工程領(lǐng)域,是工廠的關(guān)鍵設(shè)備。其工況狀態(tài)不僅影響該機械設(shè)備正常運行,而且還會對后 續(xù)生產(chǎn)造成損失,甚至導致機毀人亡事故。此時就需要對旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測, 其監(jiān)測結(jié)果能反應(yīng)出機組的運行狀態(tài)。在設(shè)備運行中出現(xiàn)異常信號時,盡早地采取保護措施, 避免事故的發(fā)生。 本設(shè)計對旋轉(zhuǎn)機械軸系保護的類型、作用及系統(tǒng)構(gòu)成進行系統(tǒng)總結(jié),通過社會調(diào)查和 工程實踐,掌握保護裝置的使用方法。通過本次畢業(yè)設(shè)計,綜合運用所學知識,對軸系保護 進行系統(tǒng)的總結(jié)。 二、 本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢 在國內(nèi),工業(yè)部門中開展狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究的工作起步于1986年,80年代中后期以來,我 國開始研究旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測技術(shù),無論在理論研究、測試技術(shù)和儀器研制方面, 都取得了成 果, 并開發(fā)出相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)?,F(xiàn)在國產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)機械監(jiān)測保護系統(tǒng)主要有5000 系列和8000系列。5000系列采用電感式測量原理測量軸位移和絕對振動,采用磁阻脈沖傳感 器側(cè)轉(zhuǎn)速。8000系列采用電渦流式測量原理測量軸位移和轉(zhuǎn)速,采用雙探頭電渦流式傳感器 可測量軸的絕對振動、相對振動或軸承座的絕對振動。 在國外,機械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測研究起步較早,因此監(jiān)測保護技術(shù)比國內(nèi)較為先進。目 前,在風機的旋轉(zhuǎn)機械軸系監(jiān)測保護中較為常用的有美國本特利公司7200系列、3300系列、 3500系列和西德飛利浦公司RMS700系列旋轉(zhuǎn)機械監(jiān)測保護系統(tǒng)等。其中,美國本特利公司 3300系列使用雙通道電渦流式軸向位移監(jiān)測器,邏輯“或”報警,邏輯“與”停機,采用電 渦流式傳感器和速度傳感器組合成的雙探頭徑向振動傳感器監(jiān)測軸的絕對振動、相對振動和 軸承座的相對振動。它具有參數(shù)顯示功能、狀態(tài)顯示與開關(guān)量輸出功能、參數(shù)設(shè)定功能、緩 沖輸入功能、可編程選擇記錄驅(qū)動信號類型、報警功能等。3500系列保留了3300系列的有優(yōu) 點,還降低了使用時的安裝和維修費用,改進利系統(tǒng)的整體性,加強信息運行,進行遠距離 的數(shù)據(jù)通信。 隨著社會的發(fā)展,旋轉(zhuǎn)機械軸系保護研究也會不斷發(fā)展。旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)趨向 由離線定期監(jiān)測方式、在線檢測離線分析監(jiān)測方式,發(fā)展為自動在線監(jiān)測方式。對于旋轉(zhuǎn)機 械,它的工作環(huán)境一般較差,因此監(jiān)測保護系統(tǒng)應(yīng)能更好地適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境,監(jiān)測信號 是隨機的變量,需要監(jiān)測保護系統(tǒng)具有更好的快速響應(yīng)能力,使機器更加可靠安全運行。由 于機組不斷增大和對選裝機械軸的要求不斷提高,要求監(jiān)測保護系統(tǒng)應(yīng)更全面、更精確監(jiān)測 旋轉(zhuǎn)機械軸系的各個參數(shù)。檢測保護系統(tǒng)還應(yīng)更加方便使用,使用戶易于操作。 三、 主要研究內(nèi)容 1.學習旋轉(zhuǎn)機械軸系保護的基礎(chǔ)理論和知識,了解旋轉(zhuǎn)機械軸系保護的的重要性,了 解軸系保護主流廠家的產(chǎn)品型號及其應(yīng)用情況; 2.研究軸振動監(jiān)測保護、軸位移監(jiān)測保護、轉(zhuǎn)速監(jiān)測保護、軸溫度監(jiān)測保護,總結(jié)旋 轉(zhuǎn)機械軸系保護的類型、作用及系統(tǒng)構(gòu)成; 3.完成軸系保護的實驗,掌握保護裝置的使用方法; 4.系統(tǒng)分析總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計,完成畢業(yè)設(shè)計論文。 指導教師意見及建議: 研究方向正確,研究內(nèi)容比較全面。同意開題。 建議重點研究軸系保護中最重要的內(nèi)容軸振動和軸位移監(jiān)測 保護系統(tǒng)在實際中的應(yīng)用。 簽字: 2012 年 3 月 7 日 教研室審核意見: 簽字: 年 月 日 注:此表前三項由學生填寫后,交指導教師簽署意見,經(jīng)教研室審批后,才能開題。 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)中期檢查表 題 目 旋轉(zhuǎn)機械軸系保護研究 學生姓名 王利卓 學 號 08102080218 專業(yè)名稱 機 械 設(shè) 計 制 造 及其 自 動 化 指導教師 武善業(yè) 檢查時間 2012/4/6 班 級 08 機 電 (2)班 畢 業(yè) 設(shè) 計(論文) 進 展 情 況 通過學習旋轉(zhuǎn)機械軸系保護的基礎(chǔ)理論知識及相關(guān)資料 ,現(xiàn)已完成以下任 務(wù): 1、了解旋轉(zhuǎn)機械軸系保護的的重要性以及以及研究的主要內(nèi)容; 2、了解旋轉(zhuǎn)機軸系保護主流廠家的產(chǎn)品型號與市場應(yīng)用情況; 3、對旋轉(zhuǎn)機械軸系保護主要組成部分:軸振動監(jiān)測保護、軸位移監(jiān)測保護、 轉(zhuǎn)速監(jiān)測保護、軸溫度監(jiān)測保護的作用、系統(tǒng)構(gòu)成及使用方法進行研究。 下一步畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容:在自動化中心實驗室完成軸系保護的實驗,完成相 關(guān)圖文表達、畢業(yè)論文。 指 導 教 師 意 見 能按畢業(yè)設(shè)計時間節(jié)點要求完成任務(wù),完成情況好,請盡快安排時間到自動 化中心實驗室進行軸系保護的模擬實驗,以確保畢業(yè)論文的按期完成。 簽字: 年 月 日 教研室意見 簽字: 年 月 日 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)指導教師評分表 學生姓名 王利卓 學 號 08102080218 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 08 機 電 (2)班 畢業(yè)設(shè)計(論文)題目 旋轉(zhuǎn)機械軸系保護研究 設(shè)計(論文)起止時間 2012 年 1 月 10 日至 2012 年 5 月 11 日 指導教師評語: (應(yīng)從選題、收集資料與運用、論點、論述依據(jù)、結(jié)論、論證方法、寫作規(guī)范 以及日常表現(xiàn)等方面對論文進行評述。 ) 建議成績: 指導教師簽名: 年 月 日 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)評閱教師評分表 學生姓名 王利卓 學 號 08102080218 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 08 機 電 (2)班 畢業(yè)設(shè)計(論文)題目 旋轉(zhuǎn)機械軸系保護研究 設(shè)計(論文)起止時間 2012 年 1 月 10 日至 2012 年 5 月 11 日 評閱教師評語: (應(yīng)從選題、寫作規(guī)范、問題論證或說明效果等方面對論文進行評述) 建議成績: 評閱教師簽名: 年 月 日 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯記錄 學生姓名 王利卓 學 號 08102080218 專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其 自動化 答辯時間 年 月 日 答辯地點 指導教師 武善業(yè)/張雪妮 題 目 旋轉(zhuǎn)機械軸系保護研究 姓 名 職 稱 姓 名 職 稱 答辯小組 成 員 提問及回答情況記錄: 記錄人簽字: 年 月 日 答辯成績: 答辯小組組長簽名: 年 月 日 畢業(yè)論文成績 答辯委員會 認定成績 畢業(yè)論文等級 系(院)答辯委員會意見: 負責人簽名: 年 月 日 注:1、畢業(yè)論文成績=指導教師成績40% 評閱教師成績20% 答辯成績40%; 2、答辯委員會認定成績是根據(jù)該生畢業(yè)設(shè)計期間的表現(xiàn)及該專業(yè)整體論文情況的綜合評定成績。 3、論文等級分優(yōu)秀(90 分) 、良好(8089 分) 、中等(7079 分) 、及格(6069 分) 、 不及格(508mm 152mm 探頭中心線應(yīng)與軸心線正交,探頭監(jiān)測的表面(正對探頭中心線的兩邊 1.5 倍 探頭直徑寬度的軸的整個圓周面,見圖 3.2)應(yīng)無刻劃痕跡或其它任何不連續(xù)的表面 (如油孔或鍵槽等),且在這個范圍內(nèi)不能有噴鍍金屬或電鍍,表面粗糙度應(yīng)在 0.4m 0.8m 之間。 除非特別說明,通常將軸的徑向振動測量探頭安裝在傳感器的線性范圍中點, 對應(yīng)的前置器輸出電壓為中點電壓(線性范圍中點間隙值和中點電壓值可以從校準 數(shù)據(jù)單或校準曲線中查到,一般電壓輸出傳感器線性中點電壓為-10V 左右,電流輸 出傳感器線性中點電流為 12mA)。特別是對于大軸承機器,其最大軸承間隙接近傳 感器線性工作范圍時(建議選用線性工作范圍更寬的傳感器)。但是對于臥式機器, 在機器啟動時,軸會抬高 0.25mm 左右,因而在停機時安裝垂直方向探頭,應(yīng)將安 裝間隙(冷態(tài)間隙)調(diào)整到傳感器的線性范圍中點偏 0.25mm 左右,對應(yīng)的前置器輸 出電壓可從校準數(shù)據(jù)單或校準曲線中查到。 3.5.2 振動探頭安裝步驟 電渦流式傳感器的探頭安裝結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3.3 所示。 1)檢查連接螺紋:安裝振動、位移探頭前首先需要檢查各處連接螺紋是否完 好,具體包括: (1)松開調(diào)節(jié)桿鎖緊螺母后,調(diào)節(jié)桿在安裝支架上伸縮靈活; 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 17 頁 (2)探頭在調(diào)節(jié)桿上安裝螺紋正確,旋轉(zhuǎn)靈活; (3)安裝支架與安裝底板(一般為軸承箱壓蓋)連接螺紋正確,旋入深度符 合要求。 注意:第(3)項是最容易出現(xiàn)問題的地方,經(jīng)常是螺紋不對或加工深度不夠。 圖 3.3 探頭安裝結(jié)構(gòu)示意圖 2)檢查探頭好壞和極性:安裝探頭前需要檢查探頭的好壞與極性,以便后面 調(diào)整的正確。將探頭、延伸電纜和前置器連接(如圖 3.4 所示) 。 圖 3.4 探頭連接示意圖 連接好后,接通系統(tǒng)供電,用萬用表測量 VT 和 COM 端子之間應(yīng)有-24V 左右 的直流電壓。 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 18 頁 用萬用表測量 COM 和 OUT 端子,手持探頭逐漸向一個光滑的金屬表面靠近, 直到最終基本接觸,觀察電壓在整個移動過程中的變化。 一般來講,隨著探頭接近金屬表面的距離變小,電壓從-24 逐漸增大到接近 0V,說明整個檢測系統(tǒng)是完好的。 拆開探頭與延伸電纜之間的連接,進行下一步工作。 3)粗測調(diào)節(jié)位置:由于探頭與金屬表面之間的間隙在調(diào)整是無法觀察,此項 工作就是為了防止由于連接不好或個別器件問題,在調(diào)節(jié)時萬用表檢查電壓沒有變 化,一直將調(diào)節(jié)桿向內(nèi)旋,結(jié)果最終將探頭前端被擠碎。 具體方法為:不要安裝探頭,將安裝支架安裝在安裝底板上并緊固,用一根焊 條從調(diào)節(jié)桿內(nèi)孔插入一直到與被檢測對象接觸,記錄焊條長度??紤]探頭安裝在調(diào) 節(jié)桿上后的長度 L,粗略計算出調(diào)節(jié)桿旋入的基本長度,并在調(diào)節(jié)桿上做好標記。 L 長度(如圖 3.5 所示) 。 L 圖 3.5 探頭長度示意圖 4)探頭與調(diào)節(jié)桿的固定:將探頭安裝于調(diào)節(jié)桿中并用兩個扳手緊固。 注意:(1)一定不要忘記安裝密封圈,否則可能導致漏油。 (2)探頭沒有緊固,將來會發(fā)出虛假信號。 5)安裝支架與安裝底板的連接:安裝支架之前,一定要將調(diào)節(jié)桿向外退出, 確保探頭與被測量面之間有 3 厘米以上的安全距離,否則在安裝支架的過程中有可 能損壞探頭。 將支架纏上生料帶,并擰進安裝底板孔中并緊固。 注意:支架沒有緊固,將來同樣可能發(fā)出虛假信號。 6)間隙的調(diào)整:用手或扳手輕輕旋入調(diào)節(jié)桿,在接近預測位置(粗測標記) 約 1 厘米左右,將延伸電纜、前置器連接好并送電。將萬用表兩個表筆壓在前置器 的 COM 和 VT 端子,看著萬用表調(diào)整調(diào)節(jié)桿,直到間隙電壓符合要求。 注意:調(diào)整時在接近標記的地方如果間隙電壓還沒有變化,一定不要用扳手強 行加力,可以改為用手輕輕擰一點,如果還是不行要將支架拆除做全面檢查。 7)調(diào)節(jié)桿的鎖定:在鎖定調(diào)節(jié)桿時探頭的間隙電壓會發(fā)生變化,所以第一次 鎖緊時有一定的力就可以了,然后再次調(diào)整探頭和鎖緊,有時需要幾個反復。 8)扣蓋,連線:鎖緊調(diào)節(jié)桿后,松開延伸電纜與探頭的連接頭,扣好支架上 蓋。最后連接探頭、延伸電纜、前置器(注意探頭引出線的接頭和延伸電纜的接頭 不要放到機殼上,要用絕緣膠布纏好) ,探頭安裝完成。 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 19 頁 第四章 軸位移監(jiān)測保護 4.1 產(chǎn)生軸位移的原因 在正常工作狀態(tài)下,高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子借助潤滑油膜緊貼于止推軸承工作面上, 瓦塊一般為平面結(jié)合單錐面或雙錐面形式,在起動和停車的低速過程中,利用平面 來承受載荷以減輕磨損。瓦塊背面鉸支點使瓦面上壓力分布不對稱,從而形成力矩 使瓦塊始終平行貼合于轉(zhuǎn)子推力盤上。 旋轉(zhuǎn)機械的動靜部分一般都有一定的間隙,在有軸向推力的作用時,轉(zhuǎn)子就會 產(chǎn)生軸向位移,是動靜部分之間的間隙減少甚至消失,這是不允許的。以風機為例, 造成軸位移異常增大的原因主要有以下幾個方面: 1)殘余不平衡力的影響:轉(zhuǎn)子葉輪前后靜壓差、氣動推力及聯(lián)軸器產(chǎn)生的軸 向推力,主要由平衡盤產(chǎn)生的反力抵消掉,其殘余不平衡力由止推軸承承擔,殘余 不平衡力發(fā)生變化,經(jīng)常表現(xiàn)出軸位移、止推軸承溫度或軸向振動等參量的變化; 2)密封泄漏量的影響:高壓氣體沿葉輪輪盤流向外緣,然后又沿輪蓋流向葉 輪吸入口。由于在擴壓器中壓力升高,回流器內(nèi)的氣體壓力高于輪盤背后的壓力, 因而產(chǎn)生一個由回流器向輪盤、再沿輪盤向外流動的泄漏。密封的損壞不但造成了 效率的下降,而且也使軸向載荷加大,造成軸位移增大; 3)止推軸承及潤滑狀況的影響。止推軸承常見故障有瓦塊卡澀、硬質(zhì)顆粒進 入及合金層磨損等,以及潤滑不量,都會不同程度地造成軸承瓦塊合金的磨損,使 軸位移的變化超出到正常范圍; 4)超負荷運行,使軸向推力增大; 5)由于煙、風道系統(tǒng)中氣流的壓力脈動與擾動而引起的軸向推力。 另外,其他因素如溫度變化、熱膨脹異常以及止推盤(或測位移圓盤)瓢偏等都 可能對軸位移變化產(chǎn)生不同程度的影響。 4.2 軸向位移的危害 當軸向推力過大時,推力軸承過載,使推力瓦塊燒毀或動靜部分發(fā)生碰擦,造 成設(shè)備的損壞。也會破壞油膜,使推力瓦塊烏金燒熔,造成轉(zhuǎn)子竄動。當軸向位移 超過動靜部分之間預留的間隙時,將會造成葉片折斷、大軸彎曲、隔板和葉輪碎裂 等惡性事故。因此對機組進行軸向位移監(jiān)測保護非常必要。 4.3 軸向位移監(jiān)測保護措施 機組軸位移過大時,不僅會影響機組的經(jīng)濟性,而且會直接危害機組的安全運 行。一般在機組上裝設(shè)軸向位移監(jiān)測保護裝置,當機組正常工作時顯示軸的位移量; 當軸向位移超過一定限值時,發(fā)出報警信號,提醒工作人員嚴格監(jiān)視機組狀態(tài),采 取處理措施;當軸向位移達到“危險”限值時,發(fā)出脈沖信號驅(qū)動保護控制電路實 現(xiàn)緊急停機,保護機組安全。 4.3.1 軸向位移的測量 測量軸的軸向位移時,測量面應(yīng)該與軸是一個整體,這個測量面是以探頭中心 線為中心,寬度為 1.5 倍(如圖 4.1 所示)探頭頭部直徑的圓環(huán)(在停機時,探頭只 對正了這個圓環(huán)一部分,機器啟動后,整個圓環(huán)都會成為被測面),整個被測面應(yīng) 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 20 頁 該滿足第二章中對被測體尺寸與材料的要求。 探頭安裝位置距離止推法蘭盤不應(yīng)超過 305mm(API670 標準推薦值),否則測 得的結(jié)果不僅包括軸向位置的變化,而且包括脹差在內(nèi)的變化,不能真實地反映軸 向位移量。 圖 4.1 軸向位移測量 通常采用兩套傳感器對推力軸承端同時進行監(jiān)測,這樣即使有一套傳感器損壞 失效,也可以通過另一套傳感器有效地對軸的軸向位移進行監(jiān)測。這兩個探頭可以 設(shè)置在軸的同一個端面,也可以是兩個不同端面進行監(jiān)測,但這兩個端面應(yīng)在止推 法蘭盤 305mm 以內(nèi);安裝方向可以相同,也可以不同。一般將這兩套傳感器的測量 結(jié)果通過“與”的邏輯關(guān)系控制機器,安裝方向不同時,其邏輯關(guān)系要先“非”再 “與”。 在停機時安裝傳感器探頭,由于軸通常都會移向工作推力的反方向,因而探頭 的安裝間隙應(yīng)該偏大,原則是保證:當機器啟動后,軸處于其軸向竄動量的中心位 置時,傳感器應(yīng)工作在其線性工作范圍的中點。 4.3.2 常用位移監(jiān)測器 用于軸向位移監(jiān)測的監(jiān)測器有 3500/40M 位移監(jiān)測器和 3500/42M 位移/速度加 速度監(jiān)測器, 3500/40M 位移監(jiān)測器可以接受本特利內(nèi)達華位移傳感器的輸入,而 3500/42M 位移 /速度加速度監(jiān)測器可以接受來自位移、速度、加速度、傳感器的信 號,功能比 3500/40M 更強一些,應(yīng)用比較多。 3500/42M 監(jiān)測器已在第三章振動監(jiān)測保護中介紹,在監(jiān)測軸向位移時,情況 與振動監(jiān)測相似。 4.4 位移探頭的安裝 軸位移探頭一般都已止推間隙的中間位置作為位移測量的基準零點(如圖 4.2), 但是機械一般很難將止推盤推到中間位置,故圖 4.2 的狀態(tài)只是理想狀態(tài),實際中 達不到,下面我們以止推盤靠到主推力面上來計算間隙電壓。 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 21 頁 圖 4.2 推力結(jié)構(gòu)示意圖 1)測量止推間隙 b 的值,并做記錄; 注:至少測量 23 次。 2)查看隨機文件(如附錄一)中提供的軸位移報警和停機值,并做好記錄; 報警值:A 停機值:B 3)將推力盤與主推面靠死(如圖 4.3); 圖 4.3 推力盤與主推面靠死示意圖 4)計算間隙電壓或電流;我們所用的探頭在測量范圍內(nèi)直線位移與間隙電壓 的關(guān)系為 1mm/7.87V。 (1)假定實際結(jié)構(gòu)如圖 4.3 所示,推力盤靠死主推面是向遠離探頭的方向移 動,間隙 b 實測為 0.4,探頭零點電壓為-10V(零點電壓隨著探頭的型號不同有差 異,詳見表 2.1),主推間隙中點為零點,那么目前顯示的位移量應(yīng)當是-b/2(假定 遠離為負),所對應(yīng)的間隙電壓應(yīng)當是: -b/27.87-10(9.75)= -0.27.87-10= -11.574V (2)假定推力盤靠死主推面是向靠近探頭的方向移動,其它條件不變,則間 隙電壓應(yīng)當是: 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 22 頁 b/27.87-10(9.75)= 0.27.87-10=-8.246 V 5)調(diào)整探頭:調(diào)整間隙電壓為-11.574V,調(diào)整過程見振動監(jiān)測保護中的探頭 安裝。 6)開車后觀察結(jié)果,驗證數(shù)據(jù)。 開車后機組顯示的軸位移應(yīng)當是 b/2(或 b/2)左右且數(shù)值穩(wěn)定,說明安裝正確, 如果差別較大,則說明探頭安裝有問題,應(yīng)當查找原因。 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 23 頁 第五章 轉(zhuǎn)速監(jiān)測保護 機組超速時,會產(chǎn)生嚴重的危害,本章以汽輪機為例介紹轉(zhuǎn)速監(jiān)測保護。 5.1 超速的原因 汽輪機運行中的轉(zhuǎn)速是由調(diào)速器自動控制并保持恒定的。當負荷變動時,機組 的轉(zhuǎn)速將發(fā)生變化。這時調(diào)速器便動作,調(diào)速汽門隨著開大或關(guān)小,改變進汽量, 使轉(zhuǎn)速維持在額定轉(zhuǎn)速。 汽輪機發(fā)生超速的原因主要是負荷突變且調(diào)速系統(tǒng)不能正常工作時,無法控制 轉(zhuǎn)速。 在下列情況下,汽輪機的轉(zhuǎn)速上升很快,這時若調(diào)速系統(tǒng)工作不正常,失去控 制轉(zhuǎn)速的作用,就會發(fā)生超速: 1)汽輪發(fā)電機組運行中,由于電力系統(tǒng)線路故障,使發(fā)電機油斷路器跳閘, 汽輪機負荷突然甩到零。 2)單個機組帶負荷運行時,負荷聚然下降。 3)正常停機過程中,解列的時候或解列后空負荷運行時。 4)汽輪機啟動過程中,闖過臨界速度后應(yīng)定速時或定速后空負荷運行時。 5)危急保安器作超速試驗時。 6)運行操作不當。如運行中同步器加得太多,遠遠超過高限位置,開啟升速 主汽門開得太快,或停機過程中帶負荷解列等。 調(diào)速系統(tǒng)工作不正常造成超速的原因: 1)調(diào)速器同步器的下限太高,當汽輪機甩負荷降至零時,轉(zhuǎn)速上升速度太快 以致超速。 2)速度變動率過大,當負載聚然由滿負荷降至零時,轉(zhuǎn)速上升速度太快以致 超速。 3)調(diào)速系統(tǒng)遲緩率過大,在甩負荷時,調(diào)速汽門不能迅速關(guān)閉,立即切斷進 氣。 4)調(diào)速系統(tǒng)連桿卡澀或調(diào)速汽門卡住,失去控制轉(zhuǎn)速的作用。 5.2 超速的危害 汽輪機是高速旋轉(zhuǎn)的機械,轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)動部件會產(chǎn)生很大的離心力,這個離心力 與材料承受的應(yīng)力有關(guān),而離心力與轉(zhuǎn)速的平方成正比。當轉(zhuǎn)速增加 10%時,應(yīng)力 將增加 21%;當轉(zhuǎn)速增加 20%時,應(yīng)力將增加 44%。在設(shè)計時,轉(zhuǎn)動部件的強度裕 度是有限的,與葉輪等緊力配合的旋轉(zhuǎn)件,其松動轉(zhuǎn)速通常是按高于額定轉(zhuǎn)速的 20%考 慮的。尤其是隨著機組參數(shù)的提高和單機功率的增大,機組時間常數(shù)越來越來小, 甩負荷后飛升加速度更大。因此,運行中若轉(zhuǎn)速超過這個極限,就會發(fā)生嚴重的設(shè) 備損壞事故,甚至造成飛車事故。所以,為了保護機組的安全,必須嚴格監(jiān)視轉(zhuǎn)子 的轉(zhuǎn)速,并設(shè)置超度保護裝置。 5.3 轉(zhuǎn)速的測量 5.3.1 轉(zhuǎn)速的測量方法 轉(zhuǎn)速的測量方法有很多種,有離心式、測速發(fā)電機式、磁阻式、磁敏式、電渦 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 24 頁 流式等,本章主要以電渦流式說明轉(zhuǎn)速的測量方法。 采用電渦流傳感器測速時,在旋轉(zhuǎn)軸上開一條或數(shù)條槽,或者在軸上安裝一塊 有輪齒的圓盤或圓板,在有槽的軸或有輪齒的圓板附近按裝電渦流傳感器。當軸旋 轉(zhuǎn)時,由于槽或齒的存在,電渦流傳感器將周期性地改變輸出信號電壓,此電壓經(jīng) 過過大、整形變成脈沖信號(如圖 5.1 所示),然后輸入頻率計指示出脈沖數(shù),或者 輸入專門的脈沖計數(shù)電路指示頻率值。此脈沖值(或頻率值)與轉(zhuǎn)速相對應(yīng)。用計 數(shù)器對脈沖計數(shù)時,如果每秒鐘計數(shù) N 個,標記的數(shù)量或者齒輪的齒數(shù)為 K 個,則 轉(zhuǎn)速 V 按下式計算: (式 5.1)min60rKV 如軸上有一條槽或一個齒,頻率計指示 1Hz 相當于轉(zhuǎn)速為 1r/s;如有 60 個槽或齒的 存在,若頻率計指示 3000Hz,則轉(zhuǎn)速為 50r/s 或 3000r/min,這時每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)就可 以直接讀出。如果軸上無法安裝齒形圓板或者不開槽,那么可以利用軸上的凹凸部 分來產(chǎn)生脈沖信號,例如軸上的鍵槽等。 圖 5.1 轉(zhuǎn)速測量 5.3.2 轉(zhuǎn)速測量的要求 軸上有一條槽或一個齒可以測量機器的轉(zhuǎn)速,但是只能產(chǎn)生每轉(zhuǎn)一個脈沖的信 號,用它作為轉(zhuǎn)速測量的精度不高。專門的轉(zhuǎn)速測量一般都是在軸的測量圓周上設(shè) 置多個凹槽或凸鍵標記,或者直接利用軸上的齒輪,使探頭能每轉(zhuǎn)產(chǎn)生多個脈沖。 標記的數(shù)量或者齒輪的齒數(shù),就是傳感器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈沖數(shù)量,數(shù)量越大,測量越 精確。但是當轉(zhuǎn)速較高時,由于傳感器的頻率響應(yīng)限制,標記的數(shù)量或者齒輪的齒 數(shù)不能太多,一般要求脈沖的頻率不能超過 10kHz。 凹槽或凸鍵要足夠大,以使得產(chǎn)生的脈沖峰峰值足夠大。一般若采用 8 探頭, 則這一凹槽或凸鍵寬度應(yīng)大于 7.6mm、深度或高度應(yīng)大于 1.5mm(推薦采用 2.5mm 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 25 頁 以上)、長度應(yīng)大于 10mm。凹槽或凸鍵應(yīng)平行于軸中心線,其長度盡量長,以防止 當軸產(chǎn)生軸向竄動時,探頭還能對著凹槽或凸鍵。應(yīng)盡可能地將電渦流探頭安裝在 機組的驅(qū)動部分上,這樣即使機組的驅(qū)動部分與載荷脫離,傳感器仍會有轉(zhuǎn)速信號 輸出。軸上的標記可以是凹槽,也可以是凸鍵(如圖 5.2 所示)。當標記是凹槽時, 安裝探頭要對著軸的完整部分調(diào)整初始安裝間隙,而不能對著凹槽來調(diào)整初始安裝 間隙。而當標記是凸鍵時,探頭一定要對著凸起頂部表面調(diào)整初始安裝間隙,不能 對著軸的其它完整表面進行調(diào)整。否則當軸轉(zhuǎn)動時,可能會造成凸鍵與探頭碰撞, 剪斷探頭。為了便于快速判斷轉(zhuǎn)速信號的位置,應(yīng)該對電渦流探頭安裝位置在機器 外殼上做上標志。 5.4 轉(zhuǎn)速監(jiān)測保護 汽輪機在正常運行時,其轉(zhuǎn)速是由調(diào)速系統(tǒng)自動控制在額定轉(zhuǎn)速 3000 轉(zhuǎn)/分的。 當機組或電網(wǎng)出現(xiàn)故障時就有可能發(fā)生超速現(xiàn)象。汽輪發(fā)電機組主軸轉(zhuǎn)動部件等都 是按照額定轉(zhuǎn)速的 115設(shè)計的,若機組轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速的 115時,就有可能發(fā) 生設(shè)備損壞事故。因此,為保證機組安全,在機組上都設(shè)置了轉(zhuǎn)速監(jiān)視和超速保護裝 置。 我們以測速盤上裝有 6 個轉(zhuǎn)速探頭(如圖 5.2)為例來介紹轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 圖 5.2 轉(zhuǎn)速監(jiān)測示意圖 SE6406 轉(zhuǎn)速探頭連接轉(zhuǎn)速表,直觀的顯示機組的轉(zhuǎn)速;SE640464056406 三 個轉(zhuǎn)速探頭信號進入 203 超速保護器,進行三取二表決,在 PLC 內(nèi)部將測得的實 際值和設(shè)定值進行 PID 運算,繼而發(fā)出“報警”或“停機”信號;轉(zhuǎn)速控制回路 接受兩個來自電磁式傳感器 SE6401/6402 或有源轉(zhuǎn)速探頭的汽輪機轉(zhuǎn)速信號。轉(zhuǎn) 速 PID 控制放大器將信號與轉(zhuǎn)速給定值相比較并給執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出- 輸出信號 (通過信號低選總線) 轉(zhuǎn)速回路的給定值可以通過調(diào)速器面板鍵盤,遠程觸電輸入或通信線路的升或 降指令來調(diào)整,也可以通過鍵盤或 Modbus 通訊直接輸入新的給定值。此外,也 能夠?qū)⒛M輸入組態(tài)用于遠程調(diào)整轉(zhuǎn)速給定值。 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 26 頁 第六章 軸溫度監(jiān)測保護 機組在運行過程中,由于出現(xiàn)故障或潤滑不良動靜部分相互摩擦,機組運行時 間過長等,都會產(chǎn)生大量的熱,使機組(特別軸頸和軸瓦接觸部分)溫升過高,從 而損壞機組,因此再生產(chǎn)中就需要進行軸溫度監(jiān)測保護。 6.1 熱電阻的測量原理 熱電阻是根據(jù)在中低溫區(qū)導體或半導體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)制成的最常 用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高,性能穩(wěn)定。目前使用的金屬熱 電阻有兩種,一是銅熱電阻,一種是鉑熱電阻,其中鉑熱電阻的測量精確度是最高 的,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫,而且被制成標準的基準儀。 PT100(鉑熱電阻) 溫度傳感器(見圖 6.1)具有精度高、測溫范圍寬、使用方 便等優(yōu)點,在工業(yè)過程控制和測量系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。平時所說的 Pt100 指 的是電阻在 0時的阻值是 100,常溫下熱電阻的阻值可以用以下公式近似計算, 即 Rt=100+0.385t (式 6.1) 式中:t 是環(huán)境溫度,Rt 是當前測量阻值。Pt100 溫度傳感器的主要技術(shù)參數(shù) 如下:測量范圍:-200 +850 ;允許偏差值 :A 級(0.150.002t ), B 級 (0.30 0.005t);熱響應(yīng)時間 100k Outputs 4-20mA Outputs: Each output is independently programmed to represent speed or acceleration, from 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 36 頁 either channel 2 isolated outputs 300 ohm max load Buffered Outputs: 1 active buffer per input channel Resistive buffer for tachometer Indicators 7 LEDs: Module Status - red/green Network Status - red/green Channel 1 Status - off/yellow/red Channel 2 Status - off/yellow/red Tachometer Status - off/yellow/red Setpoint Multiplier - off/yellow Relay - off/red Signal Conditioning Sampling Modes: Asynchronous Synchronous Frequency range: 1 Hz to 20 kHz Resolution: A/D Conversion: 24 bits Dynamic Range: 100k 輸出 4-20mA輸出: 每個輸出從任意的通道獨立的通過軟件選擇測速度或加速度 兩個獨立的輸出 最大負載300 ohm 輸出緩沖: 每個輸入通道1有效地緩沖 轉(zhuǎn)速傳感器電阻緩沖 指示燈 7 個 LED狀態(tài)指示燈 模塊狀態(tài)- 紅色/綠色 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)-紅色/綠色 通道1狀態(tài)-熄滅/黃色/紅色 通道2狀態(tài)-熄滅/黃色/紅色 轉(zhuǎn)速表狀態(tài)-熄滅/黃色/紅色 設(shè)定值倍乘-熄滅/黃色 繼電器-熄滅/黃色 信號調(diào)節(jié) 采樣模式: 非同步 同步 頻率范圍:1 Hz到20 kHz 分辨率: A/D 轉(zhuǎn)換: 24 位 動態(tài)范圍: 80 dB 滿量程(0.01% 滿量程) ,90 dB 滿量程(典型值) FFT線 /波形的大數(shù) 100/256 200/512 400/1024 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 45 頁 800/2048 振幅范圍:依靠靈敏度 集成:提供兩個層面,首先在硬件,第二軟件 平均值:任何平均值的數(shù)據(jù)可以被指定的抽樣模式: 異步:平均值在范圍內(nèi)。 同步:平均值表現(xiàn)在時間波形上 低通濾波器:獨立配置每通道 最大頻率范圍: 10 Hz - 20 kHz 可選的總測量 LP過濾器:200 Hz - 20 kHz 頻率響應(yīng)下降:每倍頻-24dB 高通濾波器 :獨立配置每通道 XM-120: 集成斷路:1, 5, 10, 40, 1000 Hz 頻率響應(yīng)下降:1Hz 可用最高頻率每倍頻-30dB,其他可用最高頻率時每倍頻- 24dB 集成閉路: 5, 10, 40, 1000 Hz 頻率響應(yīng)下降: 單個集成:5Hz 可用最高頻率每倍頻-30dB, 其他可用最高頻率時每倍頻-24dB 雙集成:5Hz 可用最高頻率每倍頻-42dB, 其他可用最高頻率時每倍頻-24dB XM-121: 集成閉路:0.2, 0.8, 2, 4, 23.8 Hz 頻率響應(yīng)下降:0.2Hz 可用最高頻率每倍頻-30dB,其他可用最高頻率時每倍頻 -24dB 集成閉路: 0.8, 2, 4, 23.8 Hz 頻率響應(yīng)下降: 單個集成:0.8Hz 可用最高頻率每倍頻-30dB, 其他可用最高頻率時每倍頻-24dB 雙集成:0.8Hz 可用最高頻率每倍頻-42dB, 其他可用最高頻率時每倍頻-24dB 單位: g volt mils um mm/s Pa ips psi 合成數(shù)據(jù) 范圍(同步的和異步的) 時間波形(同步的和異步的) 同步時間波形(同步的) 數(shù)據(jù)緩沖 趨勢緩沖:儲存一系列包含在響應(yīng)一個觸發(fā)事件的測量參數(shù)的記錄 趨勢記錄:1到16個數(shù)據(jù) 趨勢間隔: 1到3600秒鐘 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 46 頁 觸發(fā):趨勢是為了關(guān)閉一個指定的繼電器,或在命令一個XM-440,主機或控制 器 容量:170至 2048的記錄取決于有多少參數(shù)存儲 旅行范圍或時間波形:保存在同一個觸發(fā)事件的當前時間波形或范圍是緩沖的趨勢 (以上)。 速度緩沖:儲存一個啟動/ 在響應(yīng)速度變化時測量參數(shù)滑行測試趨勢 Su/Cd記錄:1到16個數(shù)據(jù) Su/Cd間隔:1到3600 RPM 觸發(fā):速度在用戶指定的最大和最小值之間記錄是樣本 只有在啟動時速度增加的取樣。 Su/Cd緩沖器可能在后續(xù)事件被鎖定維持的初始數(shù)據(jù) 測量參數(shù) 總體: 均方根 峰值(真實或計算) 峰峰值(真實或計算) 每通道4波段:在頻率域或命令領(lǐng)域定義范圍。波段可以重疊 計算值: 波段的總體 波段的最大峰值 差距(傳感器偏壓) 速度 加速度(RPM/min) 命令: 量:1x, 2x, 3x 位相:: 1x, 2x 非1x SMAX大小和相位 總和諧波:總和諧波之和都從一個用戶定義的諧波階最大波形。 報警 數(shù)量:16對警告和危險報警 報警參數(shù):任何可測量參數(shù) 運算符: 大于 小于 范圍內(nèi) 范圍外 滯后值:用戶定義 啟動禁止/設(shè)定值倍乘: 周期:在0.1最小時間增量0到1092分鐘 禁止/倍乘功能: -乘以 2 -乘以3 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 47 頁 -解除 啟動禁止/倍乘功能: -前面的終端(SPM)電路關(guān)閉 -設(shè)備網(wǎng)命令 終止禁止/倍乘功能: -過期定時器 -前面的終端(SPM)電路開放 -設(shè)備網(wǎng)命令 速度禁止:為每個報警指定速度范圍。啟動該功能時,如果速度超過了定義的范圍, 則報警功能失效。 繼電器 數(shù)量: 一個內(nèi)部繼電器,兩個接觸方式 DPDT (2 Form C) 四個虛擬繼電器-或- 當連接到一個XM - 441擴展模塊繼電器四個附加繼電器 內(nèi)部繼電器功能: 最大電壓=12VDC,125VAC 最大電流=3.5(最大電流可達40C,65C時減小到2A) 最小電流=0 最大功率:60W,62.5VA UL等級: 120 Vac 0.5安培 電阻式; 110 Vdc 0.3安培 電阻式; 30 Vdc 1.0安培 電阻式 故障防護: 常勵磁(安全模式) 非常勵磁(非安全模式) 鎖定: 鎖定,-或- 非鎖定 延時:100 毫秒增量時0到25.5秒 表決邏輯:單個或成對的“與”或“或”邏輯,適用于任何報警 復位: 頂部模塊的當?shù)刂刂瞄_關(guān) 連接到終端基地的遠程重置開關(guān) 通過串接或設(shè)備網(wǎng)界面的數(shù)碼重置命令 激活條件: 報警狀態(tài) 故障 正常 傳感器超程 警告 模塊錯誤 危險 轉(zhuǎn)速表故障 解除故障 認證 西安文理學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 48 頁 CE, C-Tick, ODVA, UL, EEX, CSA I 類 2 區(qū),A、B、C和 D 組 記憶配置 一份模塊配置副本是保留在非記憶性記錄從那里在上電。 注意:配置儲存在記憶只能通過串行接口被模塊復位命令,利用串行配置實用 程序,或通過用從任何兼容的應(yīng)用軟件。 供電 備用電源:所有XM測量和繼電器模塊備用電源。每個模塊包括備用電源投入終端 設(shè)備的基地。 模塊:21.6 - 26.4Vdc 功耗: 最大值 300mA 典型值 175mA 生熱: 最大值 7W (24 BTU/hr) 典型值 4W(14 BTU/hr) 傳感器:24V DC,用戶配置和布線 環(huán)境 工作溫度:-20到+65C(-4到149F) 存儲溫度:-40到+85C(-40到185F) 相對濕度:95%(非凝結(jié)) 保護涂層:所有印刷電路板是形涂層: 材料規(guī)格:MIL-I-46058C/IPC-CC-830 依照IPC-A-610C 物理特性 尺寸: 高度:3.8 in(97mm) 寬度:3.7 in(94mm) 厚度:3.7 in(94mm) 重量: 模塊:6.8 盎司(193 克) 端子基座:8.2 盎司(232 克)
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編號:23545906
類型:共享資源
大?。?span id="oevpgyu" class="font-tahoma">953.50KB
格式:ZIP
上傳時間:2021-06-09
30
積分
- 關(guān) 鍵 詞:
-
旋轉(zhuǎn)
機械
保護
維護
研究
鉆研
- 資源描述:
-
旋轉(zhuǎn)機械軸系保護研究,旋轉(zhuǎn),機械,保護,維護,研究,鉆研
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