简易振动传感器校验系统制作及运用

简易振动传感器校验系统制作及运用

吴凯 王涛

上海电力安装第二工程公司，上海 200235

摘要：振动监测系统作为火力发电厂热控监测的重要组成部分，本文结合菲律宾某火电工程中现场制作的简易振动校验系统，简要地对其制作及运用进行探讨。

关键词：振动校验系统；制作；运用

Making and Application of a Simple Vibration Sensor Calibration System

Wu Kai Wang Tao

Shanghai Power Erection NO.2 Co.，Shanghai 200235，China

ABSTRACT: The vibration monitoring system is an important part of C&I monitoring system for coal fired power plants, this article is based on the onsite made simple vibration calibration system that was for a certain coal fired power plant project in the Philippines, and to discuss its making and application.

KEY WORD: Vibration Calibration System；Making；Application

1 概述

国内及海外一些项目已经越来越重视对设备振动的监视，一是可以及时做报警及跳闸保护，对机组运行的安全可靠性保证，二是发现设备缺陷可以及时处理，提高设备自身的寿命。菲律宾某2×660MW燃煤电站项目设计185kW以上的电机设备都配有振动探头，采用的振动传感器全部为本特利（Bently Nevada）制造的3500系列产品。

因菲律宾当地没有相关校验机构，且元件运回国内校准，海关手续繁琐且操作难度大，而购买专用校验仪器费用高且需专业培训。现场决定采用制作简易的校验系统，进行仪表校准。

2 振动传感器工作原理及校验原理

2.1工作原理

前置器利用电涡流原理测量探头顶端和被测物体表面的距离。探头产生一个低能量的无线频率（Radio Frequency,以下简称RF）信号。RF信号通过延长电缆连接到探头内部的线圈里。当传导性物体（如汽轮机轴）表面接近探头断面，RF信号在表面产生涡流小电流。探头端面越接近目标，能量损失越大。测量系统利用能量的损失来产生输出电压。在一定范围内，输出电压与间隙形成线性函数曲线。

2.2 校验原理

利用仪表的电涡流原理，模拟探头工作环境，改变探头端面与被测物体表面的间隙，测出电压值，以位移值（Displacement，单位：µm）和直流电压（DC Voltage，单位：V）为横纵坐标，绘出曲线，依据是否形成线性来判断仪表的好坏（如图1）。

图1

仪表系统需要的校验设备有24V DC电源模块、万用表和校验支架。其中24V DC电源模块和万用表已有。利用现场的一些材料，制作完成了校验支架（如图2）。

图2

图3

3 校验流程

3.1、检查探头、延长电缆和前置器外观。

3.2、测量探头、延长电缆和前置器的电阻值。振动探头的阻值应该在5Ω到9Ω之间，延长电缆的阻值应在5到20Ω之间。

3.3、旋拧千分尺到零位，使探头端面和千分尺端面接触。固定探头。

3.4、按照原理图，连接24V电源模块和万用表。接通电源。万用表打到直流电压V档位。

3.5、通过旋拧千分尺，每旋拧0.25mm，记录万用表显示的电压数。记录间隙从0.25mm到3mm范围内的电压变化值。

3.6、以位移值（Displacement，单位：µm）和直流电压（DC Voltage，单位：V）为横纵坐标，绘出曲线。若成线性，证明探头合格。

以某一传感器校验举例（如图4）

图4

4 自制校验系统与专用校验设备的比较

振动传感器校验系统目前市场上已有很多成熟产品，但是价格昂贵。其中以本特利生产并制造的TK-3e校验仪最为出名，市场占有率最高。在业主的帮助下，从其它电站借到了TK-3e校验器。选择了同一探头进行了比对校验。（如图5）

图5

从对比数据可看出，自制校验系统与TK-3e相比，间隙电压测量值也比较精确。因此可进行仪表的线性检查。

5 心得体会及改进措施

5.1 本校验系统的支架利用槽钢等材料制作，24V电源模块和万用表为现场已有设备，成本低廉、操作简单、运行可靠、精度达标。利用Microsoft Excel制作的校验记录表，输入数据，可自动生成报告。在施工及调试阶段，此校验系统可用来快速判断振动探头是否有故障。

5.2 振动传感器有一个很重要的数据：比例因子7.87 V/mm，即间隙每变化1mm,电压变化7.87V。对于延长电缆为9米的振动传感器，其比例因子的最大偏差为6.5%。比例因子的偏差率决定了仪表的精度和运行可靠性，而线性曲线只能检查仪表的好坏。本系统的校验平台是通过现场手动打磨、钻孔、焊接等流程制作而成，尤其是千分尺的前端面手动打磨和胶水固定，造成偏差度不准。如果利用车床加工制作校验平台，可以提高精度，达到校验比例因子偏差率的目的。

5.3 近些年火电市场从国内逐渐转移到海外，但大部分工程处于不发达国家。项目所需要的外部技术资源与国内相比，相差很多。技术人员利用原理，制作工具，现场演示，不仅提高了技术人员技术能力，解决了现场的技术问题，而且为项目节约了成本。我们可以将此校验系统标准化制作，并在公司其它类似项目推广和应用。

参 考 文 献

[1]本特利TK-3E操作手册。

[2] GNPower Dinginin DESIGN SPECIFICATION: 821100 Vibration Monitoring Specification。

[3]孙奎明，时海刚．600MW级火力发电机组丛书：热工自动化[M]．北京：中国电力出版社，2006。