汽轮机轴系监测及保护系统真题精选.docx
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汽轮机轴系监测及保护系统真题精选
[填空题]1轴向位移的测量装置有哪四种型式?
参考答案:
轴向位移的测量装置有四种型式机械式、液压式、电磁感应式和电涡流式。
各种型式因元件结构及电气回路各有所异,它们的装置特点也有不同。
(1)机械式轴向位移装置:
该装置中采用一耐磨的金属直接与汽轮机大轴相接触,将大轴的轴向位移变化通过杠杆传递系统传至指示器上,当轴向位移达到危险值时,保护跳闸机构动作,遮断去自动主汽门和调速器错油门的保护油路,实行紧急停机。
(2)液压式轴向位移装置:
该装置中转子的轴向位移变化使喷油嘴与汽轮机轴端平面(转子上的凸缘平面)之间的间隙改变,引起油流量改变,喷油嘴前压力改变,用此压力指示轴向位移大小,当压力低于某一数值时,滑阀动作,实行紧急停机.
(3)电感式轴向位移装置:
它是根据电磁感应原理,将转子的机械位移量转换成感应电压的变量,然后进行指示、报警或停机保护的。
(4)电涡流式轴向位移装置:
它是根据电涡流原理,将位移的变化转换成与之成比例的电压变化从而实现对位移的测量、报警和保护的。
前两种轴向位移监视保护装置目前已基本不采用,只有早期生产的小容量机组上还在使用。
[填空题]2简述涡流传感器的工作原理和在电厂中的主要用途?
参考答案:
涡流传感器探头内部是一个测量线圈。
它是根据涡流效应原理工作的。
线圈由高频振荡器供电,产生一个高频磁场。
当测量线圈的磁力线从传感器外壳表面向外辐射时,传感器对面的金属被测件的表面上感应出电涡流。
其大小同被测件与测量线圈之间的间隙有关。
当此间隙减少时,被测件上的感应电流增大,测量线圈的电感量减少,因而使振荡器的振幅减少。
即传感器与被测件之间相对位置的变化,导致振荡器的振幅随着作相应的变化。
这样便可使位移的变化转换成相应振荡幅度的调制信号。
对此信号进行一定的处理和测量,即可测得位移的变化。
涡流传感器在火电厂中,主要用于汽轮机轴向位移和偏心度的测量,亦可用于测量转速。
[填空题]3汽缸和转子的相对膨胀值怎样计算?
参考答案:
由于汽轮机转子的轴向位置是由推力轴承固定的,所以胀差是以推力轴承为起点的某处转子和汽缸总的膨胀差,如高压缸在B点处的胀差可表示为
式中Lx,Ly——分别为转子和汽缸的膨胀值(mm);αx(t),αy(t)——分别为转子和汽缸材料的线膨胀系数(1/℃);△tx,△ty——分别为转子和汽缸的计算工况温度增量(℃)。
由于汽缸和转子是由很多区段组成的,所以计算胀差时,也是先计算各区段的胀差,然后相加。
由上式可知,加热时胀差由前段至后段,一般是递增的,这就是一般制造厂在设计动静部分轴向间隙时,自前至后把间隙设计得越来越大的原因。
一旦某一胀差超过预留的轴向动静部分之间的间隙,就将发生动静部分摩擦造成设备损坏。
[填空题]4什么叫胀差?
胀差正负值说明什么问题?
参考答案:
汽轮机起动或停机时,汽缸与转子均会受热膨胀,受冷收缩。
由于汽缸与转子质量上的差异。
受热条件不相同,转子的膨胀及收缩较汽缸快,转子与汽缸沿轴向膨胀的差值,即相对膨胀,称为胀差。
胀差为正值时,说明转子的轴向膨胀量大于汽缸的膨胀量;胀差为负时,说明转子轴向膨胀量小于汽缸膨胀量。
当汽轮机起动时,转子受热较快,一般都为正值;汽轮机停机或甩负荷时,胀差较容易出现负值。
[填空题]5汽轮机轴向位移零位如何定法?
参考答案:
在冷状态时,轴向位移零值的定法是将转子的推力盘推向推力瓦工作瓦块,并与工作面靠紧,此时仪表指示应为零。
[填空题]6轴向位移与胀差有何关系?
参考答案:
轴向位移检测装置和膨胀差检测装置都是用来检测它们所在部位的汽轮机转子和静子相对位置的,因此它们的工作原理和结构基本上是相同的。
轴向位移与胀差的零点均在推力瓦块处,而且零点定位法相同。
轴向位移变化时,其数值虽然较小,但大轴总位移发生变化。
轴向位移为正值时,大转向发电机方向位移,胀差向负值方向变化:
当轴向位移向负值方向变化时,汽轮机转子向机头方向位移,胀差值向正值方向增大。
如果机组参数不变,负荷稳定,胀差与轴向位移不发生变化。
机组起停过程中及蒸汽参数变化时,胀差将会发生变化,而轴向位移并不发生变化。
运行中轴向位移变化,必然引起胀差的变化。
在汽轮机轴向位移保护系统中,轴向位移检测装置应设在尽量靠近推力轴承的地方,以排除转子膨胀的影响。
胀差检测装置应该在尽量远离推力轴承的地方,以排除转子窜动的影响。
[填空题]7轴向位移和胀差的方向怎样规定?
参考答案:
汽轮机转子轴向位移方向规定为,朝向发电机的为“+”,背向发电机的为“-”。
胀差也有正负之分,原则上规定转子比汽缸相对伸长为“+”,缩短为“-”。
[填空题]8汽轮发电机组振动过大会有什么危害?
参考答案:
由于汽轮发电机组是高速回转设备,因而在正常运行时,通常有一定程度的振动,但是当机组发生过大的振动时存在以下危害:
(1)直接造成机组事故:
如机组振动过大,发生在机头部位,有可能引起危急保安器动作,而发生停机事故。
(2)损坏机组零部件;如机组的轴瓦、轴承座的紧固螺钉及与机组连接的管道损坏。
(3)动静部分摩擦:
汽轮机过大的振动造成轴封及隔板汽封磨损,严重时磨损造成转子弯曲,振动过大发生在发电机部位,则使滑环与电刷受到磨损,造成发电机励磁机事故。
(4)损坏机组转子零部件;机组转子零部件松动或造成基础松动及周围建筑物的损坏。
而且,振动还可能影响汽轮发电机组的经济性,其原因是动静部分发生摩擦后扩大了间隙,增大了漏汽量,导致汽轮机热耗升高。
[填空题]9汽轮机组的振动怎样分类?
参考答案:
汽轮机组的振动按照监测体的相对位置,大致可分为轴承座的绝对振动、轴与轴承座的相对振动和轴的绝对振动。
按传感器的接触方式,可分为接触式传感器(如磁电式、压电式传感器等)和非接触式传感器(如电容式、电感式、电涡流式传感器等)。
[填空题]10偏心度的监视的目的是什么?
参考答案:
汽轮机组启动、停机或运行过程中的主轴弯曲现象是经常发生的,这是由于转子和汽缸各部件的加热或冷却程度不同,形成一定的温差。
转子暂时性的热弯曲称弹性弯曲,这种弯曲一般通过正确盘车和暖机是可以消除的。
但是,转子与汽封之间产生严重径向摩擦,汽缸进水,上下缸温差过大,轴封或隔板汽封间隙调整不当,汽缸加热装置使用不当等都会使主轴产生永久性弯曲,即转子完全冷却后仍存在弯曲。
此时,只能停机进行直轴,如果仍继续运行则会造成设备的严重损坏,如通流部分严重磨损、汽封片推倒损坏、推力瓦损伤等恶性事故的发生.所以,在机组启停和运行过程中应严格监视主轴弯曲情况。
[填空题]11汽机机械量变送器安装一般有什么要求?
参考答案:
变送器大多安装在汽机本体上,应按汽机厂规定位置、尺寸及有关要求进行。
安装在汽机轴承箱内的变送器(如轴向位移,相对膨胀、转速等)应用耐油、耐温氟塑软线引至箱体外,并将出口密封,防止渗油,轴向位移、相对膨胀、热膨胀变送器应在汽机冷状态下安装,可动杆应平行于汽机的中心线。
振动拾振器用螺丝水平固定在轴承盖上。
[填空题]12偏心度的监视系统由哪些部分组成?
参考答案:
偏心度监视系统由:
①接近式平面线圈感测单元;②信号转换放大单元;③越限值检测和报警输出单元;④显示和记录单元等组成。
[填空题]13汽轮机组的振动监视的主要内容是什么?
参考答案:
汽轮机组振动监视的主要内容为监测振动体在选定点上的振动幅值、振动频率、相位和频谐图等。
位移、速度和加速度是表征振动的三个重要的参量,因为它们之间只要通过微分或积分运算就可相互转换,所以在实际测量中可用多种方法进行振动测量。
[填空题]14振动的监视的目的是什么?
参考答案:
汽轮机组在启动和运行中都会有一定程度的振动。
当设备发生了缺陷,或者机组的运行工况不正常时,汽轮机组的振动都会加剧,严重威胁设备和人身安全,例如振动过大将使转动叶片、轮盘等的应力增加,甚至超过允许值而损坏;机组动静部分如轴封、隔板汽封与轴发生摩擦;使螺栓紧固部分松弛;振动严重时会导致轴承、基础、管道甚至整个机组和厂房建筑物损坏。
[填空题]15汽轮机振动有几个方向?
一般哪个方向最大?
参考答案:
汽轮机振动方向分垂直、横向和轴向三种。
造成振动的原因是多方面的,但在运行中集中反映的是轴的中心不正或不平衡、油膜不正常,使汽轮机在运行中产生振动,故大多数是垂直振动较大,但在实际测量中,有时横向振动也较大。
[填空题]16轴向位移、胀差和热膨胀表误差怎样规定?
参考答案:
对于轴向位移表,误差应不超过测量范围的±3%。
对于胀差表和热膨胀表,误差应不超过测量范围的±4%。
[填空题]17为什么胀差表必须在全冷状态下校正?
参考答案:
对高压汽轮机来讲,汽缸体积庞大,汽缸法兰均很厚重,机组跨距较大,只要汽缸与转子具有温度,就有一定的膨胀量,而且转子的膨胀量(或收缩量)大于汽缸,胀差变化幅度较大,一般在-1~+6mm,而汽轮机内部动静之间轴向间隙仅有2mm左右,汽轮机汽缸、转子至未冷透的情况下,相对零位是找不准的,因而为了保证机组在运行中动静间隙安全可定,不致发生摩擦,所以胀差表零位必须在冷状态下校正。
[填空题]18胀差在什么情况下出现负值?
参考答案:
由于汽缸与转子的钢材有所不同,一般转子的线膨胀系数大于汽缸的线膨胀系数,加上转子质量小受热面大。
机组在正常运行时,胀差均为正值。
当负荷下降或甩负荷时,主蒸汽温度与再热蒸汽温度下降,汽轮机水冲击;机组起动与停机时汽加热装置使用不恰当,均会使胀差出现负值。
[填空题]19高压胀差零位如何定法?
参考答案:
高压胀差的零位定法与轴向位移的零位定法相同。
汽轮机在全冷状态下,将转子推向发电机侧,推力盘靠向推力瓦块工作面,此时仪表指示为零。
机组在盘车过程中高压胀差指示表应为一定的负值(-
0.3~-
0.4mm)。
[填空题]20胀差大小与哪些因素有关?
参考答案:
汽轮机在起动、停机及运行过程中,胀差的大小与下列因素有关:
⑴起动机组时,汽缸与法兰加热装置投用不当,加热汽量过大或过小;⑵暖机过程中,升速率太快或暖机时间过短;⑶正常停机或滑参数停机时,汽温下降太快;⑷增负荷速度太快;⑸甩负荷后,空负荷或低负荷运行时间过长;⑹汽轮机发生水冲击;⑺正常运行过程中,蒸汽参数变化速度过快。
[填空题]21简述差动变压器式位移变换器的工作原理和在电厂的主要用途?
参考答案:
差动变压器式位移变换器的检测部分是由一个原线圈、两个结构完全相同的副线圈和一个铁芯组成的,其构造原理,如图5—6所示。
其中L0是激磁线圈,由振荡器提供激磁电源;L1、L2是输出线圈,反向差动连接。
输入是铁芯位移,输出是感应电势,当铁芯处在中间位置时,由于两副线圈感应电势大小相等,方向相反,因此输出为零。
当铁芯的位置变化时,输出电压△U有一值输出,且以其相位和幅值反映铁芯位置的变化。
因此,测量其大小,即可测得铁芯位移的大小。
经解调器检波后变为直流电压信号输出。
在电厂中经常用它来测量门开度、汽缸体膨胀等。
当其用于测量缸胀时,外壳固定于基础上,铁芯与汽缸相连。
当其用于测量胀差时,外壳固定于汽缸上,铁芯与汽轮机转子上凸缘相耦合。
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[填空题]22绝对热膨胀检测装置一般装在何处?
如何整定?
机组起动停机时,热膨胀如何变化?
参考答案:
高中压缸的热膨胀检测装置就装在前轴承箱的基础上,而低压缸的热膨胀检测装置装在后轴承箱的基础上。
绝对膨胀测量装置应在汽轮机冷态下进行检查和调整,定好零位,并记下当时的温度起动过程是对汽轮机汽缸、转子以及每个零部件的加热过程。
在起动过程中,缸胀逐渐增大;停机时,汽轮机各部金属温度下降,汽缸逐渐收缩,缸胀减小。
[填空题]23汽缸的绝对膨胀值怎样计算?
参考答案:
汽缸的绝对膨胀值理论上可以用下式表示:
式中αy(t)——计算段材料的线膨胀系数(1/℃);△ty——计算工况金属温度与安装温度之差,即计算段的温度增量(℃);
L——计算截面至死点的轴向距离(mm)。
但在实际应用时,往往采用近似方法进行计算,即沿着轴方向分成若干区段,先计算各区段的绝对膨胀值,然后进行修正和叠加,得出汽缸的绝对膨胀值。
[填空题]24缸胀和胀差的监视的目的是什么?
参考答案:
汽轮机在启动、停机过程中,或在远行工况发生变化时,都会由于温度变化而产生不同程度的热膨胀。
汽缸受热膨胀时,出于滑销系统死点位置的不同,可能向高压侧伸长或向低压侧伸长,也可能向左侧或右侧膨胀。
为了保证机组的安全运行,防止汽缸热膨胀不均,发生卡涩或动静部分摩擦事故,必须对汽缸的热膨胀进行监视,简称“缸胀”监视。
缸胀监视仪表指示汽缸受热膨胀变化的数值也称汽缸的绝对膨胀值。
转子受热时也要发生膨胀,因为转子受推力轴承的限制,所以只能沿轴向往低压侧伸长。
由于转子的体积小,而且直接受蒸汽的冲击,因此温升和热膨胀较快,而汽缸的体积较大,温升和热膨胀就比较慢。
当转子和汽缸的热膨胀还没有达到稳定之前,它们之间存在较大的热膨胀差值,简称“胀差”
(或‘差胀”)值,也称汽缸和转子的相对膨胀值。
[填空题]25简述电感式位移传感器的工作原理?
参考答案:
电感式位移传感器的结构型式有很多种,其铁芯常用的有凹形和平头Ⅲ形两种,如图5—4所示两种传感器都有一个铁芯,在铁芯的三个芯柱上都绕有线圈,中间芯柱上是激磁绕组L0(匝数W0),与交流电源相接,左右两侧芯柱上是两个匝数相等的线圈L1和L2(匝数为
Wl、W2),它们反向串接后作为输出绕组。
当汽轮机轴向位移正常时,转子凸缘2处于凹形铁芯的中间位置。
由于两侧磁路对称其磁导相同,两个分支磁通φ1和φ2,也相同,因而在两个输出绕组中的感应电势也相等,输出绕组的输出电压U0将为零。
当发生轴向位移(正向位移或负向位移)时,
a、b气隙一个增大,一个减小,两边磁通不等,两绕组的感应电势也不等,输出绕组的输出电压也就不为零,这样就将轴向位移量转换成输出电压量。
[填空题]26汽轮发电机组常见的轴系监测参数有哪些?
参考答案:
随着汽轮机组容量的不断增大,蒸汽参数越来越高,热力系统越来越复杂。
为了提高机组的热经济性,汽轮机的级间间隙、轴封间隙都选择得比较小。
因汽轮机的旋转速度很高,在机组启动、运行或停机过程中,如果没有按规定的要求操作控制,则很容易使汽轮机的转动部件和静止部件相互摩擦,引起叶片损坏、大轴弯曲、推力瓦烧毁等严重事故。
为了保证机组安全启停和正常运行,需对汽轮机组的轴向位移、热膨胀、胀差、转速、振动、主轴偏心度等机械参数进行监控。
当被监视的参数在超过规定值(报警值)时发出报警信号,在超过极限值(危险值)时保护装置动作,关闭主汽门,实行紧急停机。
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- 汽轮 机轴 监测 保护 系统 精选