什么是轴向位移？

第一部分

1,什么是汽轮机的轴向位移?

汽机轴向位移是指汽机转子移动量。具体地说，就是转子推力盘在推力瓦之间的移动量。

轴向位移反映的是汽轮机转动部分和静止部分的相对位置，轴向位移变化，也是定子和转子轴向相对位置发生了变化。全冷状态下一般以转子推力盘紧贴推力瓦为零位．向发电机为正，反之为负，汽轮机转子沿轴向移动的距离就叫轴向位移。

2.汽轮机轴向位移增大的原因及处理

汽轮机轴向位移增大的原因如下

1).负荷变化.突甩负荷。

2).叶片结垢严重.

3).汽温变化.

4).蒸汽流量变化.

5).高压轴封漏汽大,影响轴承座温度的升高.

6).频率变化.

7).运行中叶片断落.

8).水冲击.

9).推力轴瓦磨损或损坏.

10).抽汽停用,轴向推力变化.

11).发电机转子窜动.

12).高压汽封疏汽压调节变化.

13).真空变化.

14).电气式轴位移表受频率,电压的变化影响.

15).液压式轴位移表受主油泵出口油压,油温变化等影响.

轴向位移增大的处理：

1) 当轴向位移增大时，应严密监视推力轴承的进、出口油温、推力瓦金属温度、胀差及机组振动情况.

2) 当轴向位移增大至报警值时，应报告值长、运行经理，要求降低机组负荷；

3) 若主、再热蒸汽参数异常，应恢复正常；

4) 若系统周波变化大、发电机转子串动，应与PLN调度联系，以便尽快恢复正常；

5) 当轴向位移达－1.0mm或+1.2mm时保护动作机组自动停机。否则手动打闸紧急停机；

6) 轴向位移增大虽未达跳机值，但机组有明显的摩擦声及振动增加或轴承回油温度明显升高应紧急停机；

7)若轴向位移增大而停机后，必须立即检查推力轴承金属温度及轴承进、回油温度，并手动盘车检查无卡涩，方可投入连续盘车，否则进行定期盘车。必须经检查推力轴承、汽轮机通流部分无损坏后方可重新启动。

第二部分

1、轴向的概念

又叫串轴，就是沿着轴的方向上的位移。总位移可能不在这一个轴线上，我们可以将位移按平行、垂直轴两个方向正交分解，在平行轴方向上的位移就是轴向位移。轴向位移反映的是汽轮机转动部分和静止部分的相对位置，轴向位移变化，也是静子和转子轴向相对位置发生了变化。全冷状态下一般以转子推力盘紧贴推力瓦为零位。向发电机为正，反之为负。汽轮机转子沿轴向向后移动的距离就叫轴向位移。

2、轴位移探头安装示意图

3、轴向位移测量说明

1) 机动设备在转动时，转子因本身特性会产生轴向窜动；

2) 转子的窜动只要不超过一定的限度，就不会发生动静部件的碰磨，因此就会安装推力轴承限制转子轴向窜动量，安装推力轴承后转子的轴向窜动总量称为推力间隙；该间隙大小为d；

3) 从上图可以看出转子推力间隙大小：d=C₁+C₂＝C_f-C_b，在停机状态下，可推动转子由百分表直接测量出d值；

注:图中所架百分表为传感器安装后走线性时用

4) 当设备运转时，转子在两推力轴承之间的实际位置无法由百分表直接测量得出，因此采用轴位移探头对转子的位置实时监测，确保转子始终在两个推力轴承限定的范围内窜动。

5) 当出现不正常情况时，推力轴承会磨损，转子可窜动的量将增大，为了确保动静部件之间不会碰磨，通过轴位移探头测得的轴位置如果超出前后允许的极限（该极限值大于推力间隙，也就是说允许主副推力轴承有一定量的磨损，该值由设计单位给出，即轴位移的报警和联锁值），因此一般将轴位移探头的零点定在推力轴承所限制的前后极限位置的中间，即图中所示的1位置。

4、轴位移测量原理及方法

1）机组轴位移的测量一般采用电涡流传感器来测量。测量原理是由电涡流传感器和同其配套的前置器形成一个高频振荡器。该振荡器的振幅（间隙电压）随着传感器探头与金属被测物的接近而衰减（这是因为随着探头与被测物之间距离发生变化（减小），探头线圈内的磁通量就会发生变化（增大），因而线圈产生的反电动势就会跟着变化（增大）。所以该振荡器的振幅就会衰减。）衰减的幅度与传感器探头和金属被测物之间的距离成正比。

2）我们通常使用的电涡流传感器和前置器以及二次仪表（或监测系统）为Bently Neveda Corporation 公司的产品。该公司的电涡流传感器有3300系列和7200系列两种大类。对轴向位移探头，其探头直径有5mm 8mm 11mm 16mm等几种，前置器和探头的设计使前置器的输出电压变化与间隙变化相关联，电压变化与间隙变化之间的比值称为比例系数，在前置器和探头的铭牌上有比例系数。一般为3.94mV/mm或7.87mV/mm。位移探头的测量范围一般为-1mm到1mm或-2mm到2mm.我们常用的为-1mm到1mm，比例系数为7.87mV/mm（注意：在10mil到90mil之间的80mil的间隙变化是线性范围）（1mil＝1/1000inch＝0.0254mm）。一般传感器与前置器在出厂前已经进行了线性校准。所以在安装时，不再校准（如需重新标定，这可以用本特利提供的专用工具TK-3校验）。

3）在对位移探头安装时，应注意到测量的是以转子在中点位置为零点的轴向移动，是正负两个方向的位移。因此首先要确定零点的电压或电流值，保证所测量值始终在探头特性的线性范围内。与位移探头配套的前置器有两种，一种是常用的其输出信号是电压信号，需经过Bently公司的配套监测系统3300或3500系统对信号进行处理以后，进行位移显示和安全保护联锁等功能或输出一个标准的4-20mA的电流信号给其他PLC或DCS系统去做进一步的显示和运算处理。另一种是输出信号是一个标准的4-20mA的电流信号，该信号可直接接入PLC或DCS系统去做显示和安全保护功能。

4）对于输出信号是电压信号的前置器，在安装位移探头确定零位时，一般取间隙电压为10V左右的位置为零点（根据bently系统组态不同有差异），该电压为零点电压（U0）。

5）对于输出信号是一个标准的4-20mA的电流信号的前置器，一般都在出厂时已经由厂家调整好了零位和量程范围（根据型号），并在前置器的铭牌上注明。这时我们需记下零点电流(I0＝12mA)对应的间隙电压，以备在探头安装时用到。

5、轴位移安装方法

1）在探头安装前，应预先确定零点电压（U₀）或电流(I₀)；

2）通常机械专业会将转子推至：中间位置、前极限位置、后极限位置三种位置，对应关系如下：

止推盘贴紧推力轴承1（C₁=0，C₂=d） 前极限位置

止推盘贴紧推力轴承2（C₁₌d，C₂₌0 ） 后极限位置

止推盘在中间（C₁=C₂=d/2 ） 中间位置

注：一般两副推力轴承分为主推力轴承和副推力轴承。

注:轴向位移传感器安装前,应将推力盘紧靠正推力瓦或紧靠负推力瓦,推力盘即止推盘

3）因为位移盘与止推盘同时固定在转子上，所以位移盘与止推盘具有相同的位置关系，如上图所示1（中间位置）、2（前极限位置）、3（后极限位置）；

4）在轴位移探头安装过程中，首先由机械专业人员测量推力间隙值（d），然后将转子推至上述三个位置的任意一个，并将实际位置一并告知仪表专业人员(中间位置一般不采用)。

5）当转子轴向实际位置确定后，安装并调整轴位移探头位置。

6） 对于输出信号是电压信号的前置器：

（1）间隙电压U＝U₀±KD_S

U₀为中点电压

D_S

为转子偏离中点位置的大小

K：探头的比例系数(即探头的灵敏度V/mm)

探头与位移盘间隙比中间位置增大时取正，反之取负

两个极限位置D_S为d/2.

根据上式计算转子所处实际位置时的间隙电压U

（2）初步调节轴位移探头使间隙电压为U,此时观察操作站上轴位移读数是否为±d/2，如存在偏差，则微调探头位置，使操作站轴位移读数显示为±d/2（符号由转子在哪个极限位置决定）。

7）对于输出信号是一个标准的4-20mA的电流信号的前置器

（1）电流I＝I₀±K_iD_S

I₀为中点电流

D_S为转子偏离中点位置的大小

K_i：比例系数

探头与位移盘间隙比中间位置增大时取负，反之取正

两个极限位置D_S为d/2.

K_i＝16/S

S为量程

根据上式计算出转子所处实际位置时的电流

（2）初步调节轴位移探头使电流为I,此时观察操作站上轴位移读数是否为±d/2，如存在偏差，则微调探头位置，使操作站轴位移读数显示为±d/2（符号由转子在哪个极限位置决定）。

5）锁紧探头锁紧螺母；

6）将转子调到两个极限位置，操作站轴位移应显示±d/2，偏差不应超出1%。