机组bentley振动&位移探头调试安装工法

第1页共16页压缩机探头调试安装工法夏勇1.前言压缩机是石油化工生产装置中重要的设备，广泛使用的有离心式压缩机和往复式压缩机（对称平衡和对置平衡）两种，它将工艺介质加压至后系统需要的反应压力，使装置生产出高质量的化工产品。对压缩机运转状况的监控主要靠电涡流传感器（探头）来完成，压缩机探头的安装一直以来是一项繁琐、难度大、需密切配合的工作。近几年公司承建工程中出现多台机组集中陈设的现象，探头安装工作量大、难点更突出。国内常见压缩机组由沈鼓压缩机搭载杭汽透平机的组合，机组安全监控系统采用Bently公司提供的3300系列产品，多厂家、多标准、多设备是机组安装的主要特点。本文将浅谈电涡流传感器安装、调试方法。2.探头概述及调试电涡流传感器（或趋近式传感器）：我们常接触到的本特利涡流传感器有直径5MM，8MM，11MM，14MM四种，其中5MM，8MM电涡流传感器的灵敏度为200MV/MIL（7.87V/MM），线性范围达2MM（80MILS），11MM，14MM电涡流传感器的灵敏度为100MV/MIL（3.94V/MM），线性范围达4MM（160MILS）。下面我就以3300XL8MM电涡流传感器为例。图1是常用探头和连接件图样：第2页共16页图1探头和连接件使用条件：-24VDC供电，10KΩ负载，观测目标材料为：AISI4140#钢。电源要求：-23----26VDC，最大电流为12MA，当电压高于-23.5VDC时，会导致线性范围的减小。供电电压的灵敏度：输入供电电压每变化1.0VDC，输出电压变化小于2MVDC。直流阻抗：探头：7.3Ω+0.28Ω/米;延伸电缆：0.222Ω/米（用数字万用表测量高频插头的插针与插头外壳间的电阻值，如果测量电阻值很小，则说明出现短路，如果测得电阻值非常大，说明已开路或接触不良。应该更换探头）第3页共16页现场连线：应使用三芯屏蔽电缆，从前置器到监视器的最大距离为305米。线性范围：2MM（80MILS），从被测靶面0.25-2.3MM(10-90MILS)。推荐间隙设定值：1.27MM(50MILS)。系统长度：（电长度必须和前置器名牌电长度匹配）5米系统：探头电缆+延伸电缆=5米（整个系统电长度）。9米系统：探头电缆+延伸电缆=9米（整个系统电长度）。环境温度：探头：-35---177℃;延伸电缆：-51---177℃;前置器：-35---85℃3300XL8MM电涡流传感器解读：部件号-AA-BB-CC-DD-EE部件号：330101，330102，330103，330104，330106，330140。AA：无螺纹长度：04=0.4英BB；壳体总长度：24=2.4英寸CC：总长度：05=0.5米，90=9.0米DD：接头和电缆类型：00=不装接头，标准电缆。02=微型同轴接头，标准电缆EE：机构批准：00=不需要，05=多重批准。举例：330101-00-20-10-03-02-00：3300XL，8MM探头3/8-24NUF螺纹，非铠装，无螺纹长度0英寸，壳体长度2.0英寸，总长度1.0米，带同轴接头，无需机构批准前置器：第4页共16页3300XL前置器：部件号-AA-BB部件号=330180。AA：系统总长度：50=5.0米，盘装。51=5.0米，轨道安装。52=5.0米，无安装硬件。90=9.0米，盘装。91=9.0米，轨道安装。92=9.0米，无安装硬件。BB：机构批准：00=不需要。延伸电缆：3300XL延伸电缆：部件号-AAA-BB-CC部件号=330130AAA；电缆总长：030=3.0米，085=8.5米。BB：接头和电缆类型：00=标准。CC：机构批准：00=不需要，05=多重批准。探头的工作原理：（电涡流传感器）压缩机监控系统是由趋近式探头，延伸电缆，前置器，信号电缆，监测仪表及联锁系统组成的。趋近式探头在通入高频电流以后，线圈周围会产生高频磁场，当该磁场穿过靠近的金属表面时，就会在其中产生一个电涡流，根据楞次定律：感生电流的方向，总是使它的磁场阻碍原来磁场的变化。感生电流的磁场与原线圈的磁场刚好相反，两磁场相叠加，使探头内高频信号能量损失大小变化，这第5页共16页个变化信号通过前置放大器转换成相应的电压信号送到检测仪表显示，报警或联锁输出。探头的模拟校验：图2涡流传感器的校验设备目的：模拟探头的工作状态（测量位移，振动，转速），确认探头状态的好坏，为安装探头做准备。仪器：TK-3，数字电压表，直流稳压电源。注意事项：监控系统供电正确，前置器供电符合要求，探头，延伸电缆，前置器的连接符合系统要求（5米系统或9米系统）。模拟校验：选择与被测材料相同的试件，如图3所示。装好探头千分尺。将直流稳压电源的供电电压调到传感器系统所需电压范围。分别将稳压电源，数字电压表，探头接到前置器上旋转千分尺调节钮，使探头与试件平面贴紧，再将探头头部与试件间距调到传感器线性起始距离。用数字电压表监视输出电压，在0---3MM范围内，旋转螺旋测微器，每隔0.25MM输入位移信号，同时记录输出电压值，正，第6页共16页反行程各输入一次，绘制电压---位移曲线图（图4），找出线性段中点。算出探头的灵敏度是否符合要求(200MV/MIL10%或100MV/MIL10%)。图3校验设备的调整第7页共16页图4曲线图3.探头传感器安装我们以8MM电涡流传感器为例。在大型压缩机组中主要应用在转子机械参数的测量上，比如振动、位移、转速等。常见安装方法分为机械测隙安装法和电气测隙安装法。机械测隙安装法是用塞尺测量探头与被测金属表面的间隙调整探头的安装位置，此方法有安装精度不高、不易操作、需要安装空间等缺点，实际中更多用于磁电式转速传感器的安装（间隙值1mm）；电气测隙安装法是将探头，延伸电缆，前置器连接好并送电，用数字万用表测量前置器输出电压，计算确定探头和被测表面的间隙，调整达到安装的要求，此方法广泛应用，不受安装位置的限制，安装精度高。-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-2000.250.50.7511.251.51.7522.252.5输出VDC间隙mm第8页共16页振动探头安装：振动监测被列为机械设备最主要的表征参数，对于旋转机械而言，转子不平衡、不对中、轴承磨损、转子裂纹以及磨擦等都会造成转子振动，且各种故障所表现出的振动特性不同，通过对转子振动的测量可以诊断多种机械故障。振动探头的安装我们采用电气测隙安装法。探头的线性范围为2㎜，即从测量面0.25㎜开始，0.25㎜~2.25㎜范围内，输出电压为-1~-17VDC。这种型号探头的零点间隙值为1.27㎜即最佳安装间隙（注：不同型号探头零界值不同），灵敏度为7.87V/㎜。那么零界点电压就由灵敏度×零点间隙值=7.87×1.27≈10V。计算得出的结果零界点电压V=10V便是安装振动探头传感器所要调整到的数值。主要安装步骤：1)探头插入安装孔之前，检查探头的安装孔，应保证孔内无杂物，丝扣应无损伤，探头能自由转动而不会与导线缠绕。2)将探头旋进相应的螺丝孔中，旋进一定的深度后，将探头和延伸电缆连接至前置器，然后给前置器送上24VDC电源。若现场暂无送电条件，可用一台24V的临时电源箱供电。并注意观察数字万用表测量输出的电压值。3)利用专用工具旋转探头使它慢慢装入安装孔，当测量万用表突然有电压显示时证明探头已经安装到0.25㎜~2.25㎜线性范围内，此时需要细心微调，防止过快调整使探头与测量轴接触、产生挤压损坏探头。4)慢慢调整当探头间隙电压达到10V后，旋紧防松螺母。探头被第9页共16页固定后（此时再观察间隙电压，确认值未变），连接好电缆接头，并做好绝缘包扎。5)固定探头电缆，内部安装探头电缆，在机器内部先用电缆固定架固定，然后穿过电缆密封装置，再拧紧电缆密封组件（多个探头共用一个电缆密封装置时，在各探头电缆都传过来后在拧紧；外部安装探头电缆只需拧紧支架上的电缆密封组件。6)延伸电缆的长度应于前置器所需的长度一致，任意的加长或缩短均会导致测量误差。具体安装连接图5所示。7)安装完毕后，中空室内观察监控表的间隙电压与现场是否一致，是否在允许的误差范围以内，若误差太大，应查明原因病进行处理。图5传感器探头安装示意图传感器命名和安装角度：当从一个约定的观察点看一对正交分布的传感器，Y或垂直传感器位于X或水平传感器沿逆时针旋转90º的第10页共16页位置。这样传感器的命名就与轴旋转方向，传感器安装角度无关径向振动探头，必须在同一轴截面互成90°安装，45°和135°，30°和120°及其他角度。由于轴承盖一般是水平分割的，因此通常将两个探头分别安装在垂直中心线每一侧45°，从原动机端看，分别定义为X探头（水平方向）和Y探头（垂直方向），X方向在垂直中心线的右侧，Y方向在垂直中心线的左侧。如图6所示图6同时安装两个传感器探头位移探头传感器安装:转轴位移是透平机械的另一个重要指标，机组运行时，无论是汽轮机还是压缩机做功，都会形成高低压差。转子在做高速旋转时，叶轮两侧充满具有压差的介质，叶轮受到不平衡力作用，在转子上形成轴向力，其方向由高压端指向低压端，使转子产生轴向位移，下图标识出汽轮机轴向推力方向。第11页共16页图7汽轮机轴向推力原理位移探头传感器与振动探头传感器技术参数是一样的，所不同的是探头结构和安装方法不同。位移安装的主要难点是计算出安装的零界电压即V值，安装位移要涉及到被测转子的窜量值。这里介绍两种安装方法：一种简单的安装方法是让机械人员配合用千分尺为测量工具把轴撬到1/2位置，即零点位置，然后我们把探头安装到V=10V电压即可，此方法特点精度有限、只适用于转子较小的压缩机而且对机械人员操作要求较高。第12页共16页图8位移传感器安装第二种方法安装精度较高被广泛使用，同时解决了因机组转子较大操作人员无法把转子撬到1/2位置的难题。首先确定转子的窜量值，这个问题容易解决，一般在机组的参数说明书内就可获取到；其次需要让机械人员配合把转子撬到一端，远离端或靠近端都可；然后用计算公式得出安装零界电压值，我们假设窜量值用C（chuan）表示，零点间隙值为L，灵敏度为M，零界电压值为V，得出公式：V远=(L+C/2)×M;V近=（L-C/2）×M图9位移测量原理第13页共16页已知：L=1.27㎜，M=7.87V/㎜例：压缩机某气缸的轴窜量为38道即0.38㎜，采用第二种安装方法，求远离端和靠近端时安装电压分别是多少？解：远离端V远=(L+C/2)×MV远=（1.27+0.38/2）×7.87V远≈11.49VDC靠近端V近=（L-C/2）×MV近=（1.27-0.38/2）×7.87V近≈8.5VDC单位换算：1MM=1000UM1道=10UM1MIL=2.54道=25.4UM最后按照计算结果和转子所在位置把探头安装到位即可，安装过程与振动探头传感器的安装相同。具体安装步骤可以参考振动探头传感器安装的第2~5小条。键相探头传感器安装：转速是压缩机组重要的参数，一般用转子每分钟多少转衡量，用rpm表示。转速测量用于四个方面，分别是：压缩机组启动过程转速设定，包括暖机转速、升速速率、临界转速、运行转速和额定转速等。键相探头传感器与振动探头传感器安装方法是一样的。键相测量就是在被测轴上设置一个凹槽或凸键，称为键相标记，当这个标记转到探头安装位置时，相当于探头与被测面间距突变，传感器会产生一个脉冲信号，轴转动一周产生一个脉冲信号，产生的时刻表明了轴在每转周期中的位置。同时通过对脉冲计数，可以测量轴的转速。通过第14页共16页将脉冲与轴的振动信号结合，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。凹槽或凸键要足够大，产生的脉冲峰峰值不小于7V，采用8mm探头宽度应大于7.6mm，深度或高度大于1.5mm（推荐采用2.5mm以上）、长度应大于10mm。见图10。图10键相信号测量原理图4.注意事项安全监控仪表检测机组的各种参数、数据，监控着机组健康程度，保护机组能够安全运转。所以仪表安装质量的好坏至关重要，除了