干扰信号对Bently仪表测量系统的影响.docVIP

干扰信号对Bently仪表测量系统的影响 金华燃机发电有限责任公司的2台汽轮机安装了美国Bently公司生产的3300系列机械监测仪表。该系列仪表可以监测机组的转速、轴向位移、相对差胀、轴承座振动等参数。干扰信号对测量的准确性是极其有害的，但却经常存在于测量信号之中，它可导致对机械故障的错误诊断及机组的误报报警、甚至误跳机。减小和消除这些干扰信号对测量的影响，是保证机组安全可靠运行主要手段之一。 1信号干扰的起因、来源及其特性??? Bently机械监测中的转速、轴向位移、相对差胀等传感器均采用涡流型非接触式传感器，振动传感器采用的是速度型传感器，整个测量流程图见图1。 　　从这个流程图可以看出干扰信号主要来源有以下几个渠道：探头部分、前置放大器部分、监测器框架部分、DCS部分等。1．1传感器部分??? 涡流传感器系统通过探测探头端面与被观测表面导体之间的间隙来表示位移的变化值，该系统可以给出与间隙电压成正比的负电压，这一电压信号可以送给监测器、DCS或故障诊断仪等设备用于指示、报警和记录。　　速度型振动传感器系统的工作原理是基于一个惯性质量和随机座移动的壳体。传感器有一个固定在传感器壳体上的磁铁，围绕着磁铁是一个线圈，通过固定弹簧连在壳体上。当机器的振动频率在惯性质量线圈的谐振频率以外时，线圈相对于磁铁没有运动，因为传感器是刚性地固定在机壳上，所以磁铁与机壳的振动是完全一致的。磁铁在线圈中运动，因而在线圈内产生感应电动势，该电压正比于机壳的振动速度。　　对于不同形式的传感器，其主要干扰信号来源都不相同。1．1．1位移传感器的信号干扰　　（1）交叉干扰。当两个传感器安装得过于靠近时，探头的两个不同的高频涡流场混合在一起，产生了不同于探头各自频率的差频，被测表面的涡流场将会互相交叉，被测到的涡流损失变化量并不一定能够表示测量间隙变化量，由此而引起互相干扰。这一点经常因为几个探头安装得过于靠近而产生的信号干扰问题。一般情况下，两个探头的间距应该在4．06 cm以上或探头直径的3倍以上。 ??　（2）侧面干扰。当探头端面周围的空间不是很大时，因为在其侧面的金属导体也会产生一些电涡流损失，结果将导致产生的电压值并不能真实反应被测表面引起的涡流损失的线性关系。　　（3）被测表面尺寸不够大，将引起探头前端的涡流磁场不能完全在被测表面上造成足够的涡流损失而形成信号干扰。　　（4）如果被测量物体表面上存在着导电率或导磁率的不均匀，这也将引起测量误差。不均匀的导电率或导磁率来源是：被测表面有不均匀的合金元素、不均匀的表面镀层，被测材料有局部应力集中现象以及局部被磁化现象。　　（5）当探头端面相对于轴中心线的距离是一常量，而探头端面相对于被测轴的表面距离却是变化的，这时将产生机械测量偏差。造成这一偏差的原因主要有：轴不圆、被测表面有擦痕、凸台、肩台、洞眼、压痕、腐蚀、灰尘、某种图案以及雕刻痕迹内部夹渣等等。Bently公司推荐被测表面不平度应当为0．41μm到0．76μm，轴表面需要抛光。 ?　　（6）探头与被测表面的间隙不正确引起的测量误差。探头与间隙的特性关系如图2所示（以Φ8mm探头为例）。探头的线性测量范围为图中的B点至C点，灵敏度为7．87 V／mm，最适合的探头安装间隙为B点至C点的中间位置。若间隙太小（靠近B点）或太大（靠近C点），将使正确测量范围缩小，若更严重时处在非线性段的A至B段或C至D段，那将引起测量严重失准。 1．1．2速度型振动传感器的信号干扰　　（1）阻抗不匹配引起的信号干扰。Bently公司提供的速度型传感器规定了一定的负载阻抗，如果现实使用中负载阻抗与所规定的值不同，传感器的校准也将有别于规定值。标准负载阻抗分别规定为10 kΩ和25 kΩ。例如，把具有10 kΩ的已校对过的速度传感器，连接到具有1 MΩ输入阻抗的仪器上，其幅值误差约为＋7％。　　（2）积分引起的误差。由于振动测量采用的是速度型传感器，需要把振动速度信号转换成所需的位移信号，这可以通过以下公式换算所得： ? 　　D＝1000（V×318．33）／F 其中D—位移，mm（峰－峰值）； ???? V—速度，mm／s（峰值）； ???? F—频率，Hz。　　由此公式可以看出，在积分过程中，信号会被与频率有关的增益所放大。对于低频来说，增益大而对于高频来说增益小。在速度信号中，所有低频成分，在积分成位移量后，都有较大的幅值。 ?　　（3）外来电磁场的信号干扰。由于探头外部电磁场的变化引起的误差。速度型传感器是通过测量线圈，用变化的速度通过恒定的电磁场来工作的。这个外部电磁场的任何变化都会产生错误的振动速度输出信号。在灵敏度或频率成分中的误差，取决于外部磁场是直流还是交流，在马达或发电机的周围，有时存在有较强