机组探头本特利传感器.ppt

机组BENTLY探头概述 故障处理及3500系统的基本应用 广东茂化建集团惠州分公司凌立平 简要介绍二部压缩机 二部的大型机组包括汽轮压缩机和往复式压缩机其中 汽轮压缩机4台往复式压缩机9台富气压缩机1台 电机驱动 6HF 3型压缩机 内容 1 涡流趋近式传感器的作用2 趋近式传感器的组成及原理 相关知识3 本特利涡流传感器系统的组成 测量信号4 本特利3300XL探头特性5 本特利3300XL探头选型及系统匹配6 本特利探头的安装及要求7 本特利探头的校验8 探头安装的命名 如何安装探头9 如何查找故障10 实际案例分析 涡流趋近式传感器的作用 涡流传感器就是能静态和动态地非接触 高线性度 高分辨力的测量被测金属导体距探头表面的距离 它能准确的测量被测金属导体与探头端面之间静态和动态的相对位移的变化 在对高速旋转机械和往复式运动机械状态分析 即振动研究 分析测量中 非接触的高精度振动 位移信号测量 能连续准确的采集到转子振动状态的多种参数 如轴的径向振动 振幅以及轴向位置 从转子动力学 轴承学的理论分析 大型旋转机械的运动状态主要取决于其核心 转轴 而涡流传感器能直接非接触测量转轴的状态 对诸如转子的不平衡 不对中 轴承磨损 轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定 提供关键的信息 趋近式传感器 趋近式传感器 proximity 系统组成 趋近式传感器系统组成 探头传感器探头是系统的一个必要组成部分 它是采集 感受被测信号的重要部位 它能精确的探测出被测体表面相对于探头端面间隙的变化 通常探头由线圈 头部保护罩 不锈钢壳体 高频电缆 高频接头组成 其中线圈是探头的核心部分 它是整个传感器系统的敏感元件 线圈的电气参数和物理几何尺寸决定传感器系统的线性量程及传感器的稳定性 现场使用的探头外径有8mm和11mm之分 不同外径的探头其线性量程不一样 8mm探头的线性量程是2mm 11mm探头的线性量程是4mm 探头的长度有0 5m和1 0m之分 对于0 5m长探头 从中心导体到外部导体的阻抗为7 45 0 5 8mm 对于1 0m长探头 从中心导体到外部导体的阻抗为7 59 0 5 8mm 5 9 0 5 11mm 涡流传感器系统组成及测量原理 延伸电缆作为系统的一个组成部分 延伸电缆用来联接和延长探头与前置器之间的距离 选择延伸电缆的长度应该使延伸电缆长度加探头长度与配置前置放大器所要求的长度一致 采用延伸电缆的目的是为了减短探头所带电缆的长度 延伸电缆的两端接头不同 带阳螺纹的接头 转接头 与探头联接 带阴螺纹的接头与前置放大器联接 延伸电缆的直流阻抗4 0M从中心导体到中心导体的阻抗为0 88 0 13 从同轴导体到同轴导体的阻抗为0 26 0 05 8mm 从中心导体到中心导体的阻抗为1 0 0 25 从同轴导体到同轴导体的阻抗为0 3 0 1 11mm 4 5M从中心导体到中心导体的阻抗为0 99 0 15 从同轴导体到同轴导体的阻抗为0 30 0 06 8mm 8M从中心导体到中心导体的阻抗为1 76 0 26 从同轴导体到同轴导体的阻抗为0 53 0 11 8mm 从中心导体到中心导体的阻抗为2 0 0 5 从同轴导体到同轴导体的阻抗为0 60 0 2 11mm 涡流传感器系统组成及测量原理 前置放大器前置放大器是一个电子信号处理器 一方面前置放大器为探头线圈提供高频交流电流 另一方面 前置放大器感受探头前面由于金属导体靠近引起探头参数的变化 经前置放大器的处理 产生随探头端面与被测金属导体间隙线性变化的输出电压 前置放大器上弹性压紧式接线端子使得现场接线时不再需要特殊的安装工具 前置器检测电路检测探头线圈的感抗变化 再经放大电路将感抗变化量变换放大成相应电压变化信号输出 经监测仪进行转换 根据测量的要求将其输出电压的直流部分用做位移量的检测 交流部分用做振动值的检测 趋近式传感器工作原理 当探头顶部的线圈加上高频电流并与一导电表面靠近时 由于线圈磁力线的作用 使导电物体表面产生涡流 该电涡流场也会产生一个相反的交变磁场 由于反作用 就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位 从而使线圈的电感量减小 线圈特性的这个变化被转换为直流电压信号输出 比例因数 Scalefactor 趋近式传感器系统采用比例因数来将系统输出转换成位移值 趋近式系统在一个很宽的位移范围内保证比例因数不变 在系统线性范围内 才能用比例因数计算位移值 计算公式 位移 电压变化 比例因数 趋近式传感器系统线性范围 LinearRange 决定系统输出的因素 探头和被测表面距离不变 线圈频率被测表面导电性被测表面导磁性 趋近式传感器特点 优点 可以测量轴的振动和位置非接触的直接测量轴的运动提供转速和键相位参考信号长时间使用可靠性高提供慢转动信息校验简单 趋近式传感器特点 缺点对被测材料性质敏感对被测物表面状况敏感安装较为复杂 可能需要在机壳上钻孔 基于安装 传感器安装位置测轴位移的传感器应尽可能靠近推力轴承测径向振动的传感器安装在同一轴向平面内两个传感器正交分布考虑安装空间的限制 本特利趋近传感器系统 三部分组成 探头延长电缆前置器 ExtensionCable Probes Proximitor MountingBases 趋近传感器系统 Proximitor 电长度 探头电缆 延长电缆 整个系统电长度电长度必须和前置器名牌电长度匹配 供电端子 信号公共端 信号输出端子 100mil RFSIGNAL 线性范围 趋近传感器系统 EddieCurrent 导电材料 电涡流 RF信号 只要前置器送电 就能生成特定频率的RF信号 并送到探头 频率与探头线圈电感和延伸电缆电容有关 趋近传感器系统 GapSignal RFSIGNAL 0 RFSIGNAL 0 RFSIGNAL 0 小间隙幅度变小 大间隙幅度变大 变化的间隙 幅度调制 趋近传感器系统 ProxOutput DEMODULATORINPUT PROXIMITOROUTPUT 0 0 RFSIGNAL 0 调制器的操作 前置器解调过程 解调电路对快速或慢速的变化信号的振幅的处理是相同的 当被测对象不振动 如轴向位移的探头 前置器的输出为直流电压 当被测对象振动时 前置器的输出是交流电压信号 该信号可以分解为两部分 直流电压 位移 部分和交流电压 振动 部分 前置器的供电 前置器通过振荡器电路生成无线电频率信号 RF信号 前置器通过解调器电路从无线电频率信号 RF信号 提取有用的数据前置器供电电压的变化范围是 17 5VDC至 26 5VDC前置器供电电压推荐为 24VDC 趋近传感器系统 Measurements 径向运动 轴向运动 XYProbeApplication ThrustApplication 涡流探头用为Keyphasor 运行二部本特利系统介绍 二部汽轮机 压缩机 往复机均使用本特利3300XL涡流趋近式传感器系统 探头类型有8mm和11mm 探头长度有0 5m和1m 延伸电缆有4m 4 5m 8m 传感器系统有5m和9m 3300XL系列 3300XL8mm3300XL8mm探头 延长电缆 前置放大器与non XL3300系列兼容和互换径向振动 轴位移 转速和keyphasor频率响应0to10kHz线性范围2mm 80mils 0 25to2 3mm 10to90mils approximately 1to 17Vdc 灵敏度 SF 7 87V mm 200mV mil 1M 5M 9M系统 3300XL系列 3300XL11mm3300XL11mm探头 延长电缆 前置放大器轴位移 转速 keyphasor 斜坡胀差 RodPosition RodDrop频率响应0to8kHz线性范围4 0mm 160mils 0 5to4 5mm 20to180mils approximately 1to 17Vdc 灵敏度 SF 3 94V mm 100mV mil 5M 9M系统 Proximitor 传感器系统选型 Probe 330103 直径 铠装 螺纹规格 A 无螺纹长度 XX B 探头长度 XX C 总长度 XX D 接头 XX EXX330103 00 05 05 02 05 Proximitor 传感器系统选型 ExtensionCable 330130 A 长度 XXX B 接头 XX CXX330130 045 00 05 Proximitor 传感器系统选型 Sensor 前置器330180 A 长度5m 9m XX BXX DIN安装部件 partnumber138493 01 Panel安装部件 partnumber138492 01 330180 51 05 Proximitor Sensor安装 DIN导轨安装 面板安装 传感器系统 Proximitor 接线示意 Vt 24DCCOM 公共端OUT 输出信号 Vt 24DCCOM 公共端OUT 输出信号 传感器系统 Proximitor 性能 传感器系统 Proximitor 性能 温度探头及延伸电缆 51 Cto 177 C传感器 35 Cto 85 C相对湿度100 冷凝危险区域CSAExiaIICT5 ClassIZone0orExiaIICT5forClass1Division1 GroupsA B C andDwithzenerbarriersorisolators使用齐纳栅或隔离器达到本安气体防爆标准 可放置在0区 BASEEFA CENELECinEuropeEExiaIICT5forZones0 1and2 wheninstalledwithintrinsicallysafezenerbarriersorisolators 传感器系统 Proximitor 环境参数 传感器系统 Proximitor Probe安装5mm XL8mm 最小靶面面积 边界尺寸 探头互扰 探头之间的串扰 侧边间隙过小的影响 靶面尺寸的影响 YES NO 涡流传感器系统的性能校验 校验图 24 OUTPUT Vdc PROBEGAP mils 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 涡流传感器的校验设备 校验设备的调整 灵敏度的计算 平均的灵敏度 ASF 等于 灵敏度的计算 18 0Vdc 2 0Vdc 90 10 mils 200mV milor 7 87mV um 组成元件不匹配的影响 PROBEGAP mils OUTPUT Vdc SHORT CORRECT LONG 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 输入电压的影响 24VSUPPLY PROBEGAP mils 16VSUPPLY OUTPUT Vdc 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 靶面材质的影响 OUTPUT Vdc PROBEGAP mils 4140STEEL TUNGSTEN钨 ALUMINUM COPPER铜 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 振动传感器方向约定 来自BNC术语表 标准约定参考 UP适用于水平安装的机器NORTH适用于垂直安装的机器 探头命名约定 驱动端 探头方向 Y方向通道1 X方向通道2 驱动端 探头方向 X方向通道2 Y方向通道1 驱动端 探头方向 驱动端 Y方向通道1 X方向通道2 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90 的位置 这样 传感器的命名就与轴旋转方向 传感器安装角度无关 传感器的命名和安装角度 机组观察点 机组图举例传感器标识 轴振动内部安装方式 1 2 3 轴振动内部安装方式 涡流探头外部安装 轴振键相轴位移 ThisgearboxphotoshowsanXYradialvibrationprobepairandaKeyphasor probemountedin21000housings anddualaxialthrustpositionprobesmountedina21022housing Thrust Radial KeyPhasor 探头的安装 位移探头的安装位移探头安装前 设备转轴必须先打串量 核实转轴偏移的方向 如果转轴是可以往驱动端和非驱动端活动的 位移探头在安装前 转轴的位置必须在转轴总串量的中间位置 对中 此时安装位移探头 为零位 对应安装电压为探头线性曲线的中间电压 约为 10V 具体零点电压 需要查看校验曲线和校对3500系统中的设定值 如8mm探头 线性范围为2mm 有效距离为0 25 2 3mm 输出电压为 2 18V 一般零点设定值为1 27mm 灵敏度为7 87那么对应的电压为 10V 探头的安装 振动探头振动探头的安装的电压一样与探头的线性范围有关系 需要根据探头的线性范围来约定中间电压 一般为 10左右 涡流传感器故障查找判断 当故障发生时 首先找到故障发生的地点 根据故障现象检查可能的原因 使用数字万用表测量电压来判断 涡流传感器故障查找判断 注意 VSIG VPS和VXDCR均为负电压值 涡流传感器故障查找判断 第一种故障 VXDCR 17 5Vdc或VXDCR 26Vdc可能的原因 电源故障现场接线故障Proximitor 传感器故障 涡流传感器故障查找判断 测量VPS 是否VPS 17 5Vdc或VPS 26Vdc是 电源故障否 进入下一步 涡流传感器故障查找判断 测量VXDCR 是否VXDCR 17 5Vdc或VXDCR 26Vdc 是 现场接线故障否 Proximitor 传感器故障 涡流传感器故障查找判断 第二种故障2 VSIG 0Vdc可能的原因 电源电压不正确现场接线短路Proximitor 传感器端子连接短路Proximitor 传感器故障 涡流传感器故障查找判断 是否存在第一种故障情况 是 按照第一种故障步骤否 进入下一步 涡流传感器故障查找判断 测量VSIG 是否VSIG 0Vdc 否 电源电压不正确 或现场接线短路 或Proximitor 传感器端子连接短路是 Proximitor 传感器故障 涡流传感器故障查找判断 第三种故障 1Vdc VSIG 0Vdc可能的原因 探头间隔不正确 过于接近标靶 电源电压不正确Proximitor 传感器故障探头检测非标靶材料 埋孔或外壳 接头内短路或开路 灰尘或受潮 或接头松动探头内短路或开路延长电缆内短路或开路 涡流传感器故障查找判断 是否存在第一种故障情况 是 按照第一种故障步骤否 进入下一步探头间隙是否正确 埋孔尺寸是否符合规定的最小值 见探头安装章节 否 重新设置探头间隙或修改埋孔 重新测试系统是 进入下一步 涡流传感器故障查找判断 第1步第2步 原探头 延长电缆 已知性能正确的探头和正确长度的电缆 将探头远离导电材料 涡流传感器故障查找判断 测量VSIG 是否VSIG VXDCR 2Vdc 否 Proximitor 传感器故障是 进入下一步 涡流传感器故障查找判断 检查接头是否干净 接头是否脏污 生锈或连接不良 是 用异丙醇或电气接头去污剂清洗接头 重新接好后再次测试系统 否 进入下一步 涡流传感器故障查找判断 测量电阻RTOTAL RTOTAL是否在参数范围内 5m系统 7 2 0 9 11mm 9m系统 8 5 1 2 11mm 是 重新测试原系统否 进入下一步 涡流传感器故障查找判断 测量电阻RPROBE RPROBE是否在参数范围内 见探头直流电阻值 否 探头故障是 进入下一步 涡流传感器故障查找判断 测量电阻RJACKET和RCORE 电阻值是否在参数范围内 见延长电缆直流电阻值 否 延长电缆故障是 重新测试原系统 涡流传感器故障查找判断 第四种故障 VXDCR VSIG VSDCR 2 5Vdc可能的原因 Proximitor 传感器故障探头间隙不正确 距离标靶过远 是否存在第一种故障情况 是 按照第一种故障步骤否 进入下一步 涡流传感器故障查找判断 测量VSIG 是否 1 2 VSIG 0 3Vdc 否 Proximitor 传感器故障是 重新连接系统 重新设置探头间隙 重新测试系统 涡流传感器故障查找判断 第五种故障 VSIG VSDCR可能的原因 电源电压不正确Proximitor 传感器故障现场接线故障 Out与VT之间 是否存在第一种故障情况 是 按照第一种故障步骤否 进入下一步 涡流传感器故障查找判断 测量VSIG 是否VSIG VSDCR 是 Proximitor 传感器故障否 现场接线故障 Out与VT之间短路 108 VISA 63504振动信号处理 一 故障现象描述 2010年4月28日 仪表专业人员在巡检FAR3机柜时发现108 CCS3500系统40M卡出现BYPASS报警 OK指示灯不亮的情况 经检查确认 该卡件为K 102汽轮机振动信号的监控卡件 出现该现象说明汽轮机的4个振动信号至少有一个信号出现离线现象 到中控室108CCS操作站检查时发现 108 VISA 63504出现离线报警 108 VISA 63504振动信号处理 二 故障处理过程 在开具完相关的联锁摘除变更单及作业票后对该振动信号进行处理 处理过程如下 将与振动信号108 VISA 63504在同一接线箱的振动联锁信号108 VISA 63501 4旁路 108 XISA 63501 2位移联锁信号旁路 检查108 VISA 63504前置放大器的信号输出电压Vsig 测量OUT与COM端的电压约为 0 6V 测量信号在 1V VSIG 0之间 检查延伸电缆与探头的整体电阻值 为8 9 符合3300系列8mmXL探头5m系统的标准电阻值 108 VISA 63504振动信号处理 测量108 VISA 63502的信号输出电压 为 8 6V 属于正常范围 将108 VISA 63502的延伸电缆从前置放大器拆下安装到108 VISA 63504的前置放大器上 108 VISA 63504的信号输出为 8 6V 将108 VISA 63504的延伸电缆从前置放大器拆下安装到108 VISA 63502的前置放大器上 108 VISA 63502的信号输出约为 0 6V 通过上述测量与实验说明 108 VISA 63504的前置放大器工作正常 探头无损坏 主要引起探头检测信号无法传递到前置放大器的主要原因应该是延伸电缆与探头的连接处有油水或者不干净导致 108 VISA 63504振动信号处理 拆开探头的防爆穿线管 检查探头与延伸电缆的连接处 拧开连接螺纹后发现 连接处有油水 整条延伸电缆上都有水汽 对探头 延伸电缆的螺纹连接处进行清洗及风干 将探头与延伸电缆连接好 并恢复好前置放大器的连接后 108 VISA 63504振动信号恢复正常 前置放大器的信号输出为 7 9V 108 VISA 63504振动信号处理 三 故障原因分析 1 汽轮机后轴承的汽封处漏蒸汽 蒸汽直接吹喷探头的防爆穿线管 导致水汽渗透到探头与延伸电缆的连接处 2 探头的防爆穿线管过于靠近汽封漏蒸汽处 在第一次处理完探头连接处的油水后 由于没有使防爆穿线管远离漏汽处 不到三个小时后108 VISA 63504再次出现离线报警 拆开连接处检查依然是连接处有油水 3 得到的结论是 由于汽封漏蒸汽 蒸汽冷凝水直接通过防爆穿线管渗到探头与延伸电缆的连接处 导致连接处有油水 使得测量信号丢失 108 VISA 63504振动信号处理 四 预防措施处理 1 拆除防爆穿线管 2 将探头与延伸电缆远离汽封漏汽处 放置于机体上干爽的地方 并固定好 3 对探头与延伸电缆连接处进行绝缘 防水处理 缠上生料带和电工胶布 4 对探头引出线紧贴机体的地方包上布块和胶布 防止机体的热量损坏探头引出电缆 5 在大修期间对防爆穿线管进行改造 中间加防爆接线盒 方便维护和排水 谢谢大家