1. 测量原理与系统架构

• 差胀测量：

  • 安装位置：在汽轮机前/后轴承箱内，将探头支架刚性固定在汽缸（静子） 上，测量目标为转子上一个凸出的、光滑的测量环或斜面。这直接测量了转子相对于汽缸的轴向位移。

  • 方案：通常在高压转子前、后各布置一个探头，以监测转子整体的膨胀趋势和可能的倾斜。

• 偏心（弯曲）测量：

  • 安装位置：在转子两端轴承附近，两个互成90°（X-Y方向）的探头安装在同一截面，但固定在轴承座（静子）上，测量目标是转轴表面本身。

  • 原理：在转子低速盘车（如3-5 RPM）时，通过两个垂直探头的输出，可以计算出转子每一转的轴心轨迹，其轨迹圆的半径即为该截面的偏心值，圆心位置的变化可指示弯曲的方向。

•                                         [TDM/振动分析系统] & [DCS/DEH (数字电液调节系统)]

2. 针对极限工况的传感器选型与安装考量

• 选型：D8051-5-K2-A（标配信号调理器）

  • 操作温度：探头 -55 to +150°C 的范围是关键。虽然汽轮机内部蒸汽温度极高，但通过合理的安装套筒设计（带冷却风道或隔热层），可将探头工作区域的温度控制在150°C以内。

  • 耐受压力：12 MPa 的探头耐受压力，足以应对轴承箱内的油压和可能的蒸汽压力。

  • 材质：316L不锈钢 探头外壳和 PFA 电缆护套，具有优异的抗腐蚀能力，可抵御轴承箱内油气环境。

  • 电缆铠装：K2（金属铠装）至关重要，用于抵抗高温区域的辐射热、可能的机械刮蹭以及强电磁干扰。

• 安装：

  • 差胀探头：必须确保安装支架与汽缸的连接刚度极高，且自身热膨胀系数与汽缸匹配，避免支架自身热胀带来测量误差。对准测量面要求严格。

  • 偏心探头：严格按说明书扭矩 (20 N·m) 紧固，初始间隙设置需在传感器线性范围中点，为后续热膨胀留出裕量。

3. 启动过程中的数据处理、诊断与联锁逻辑

1. 冷态盘车阶段（监测偏心）：

   • 数据：采集器以较低采样率连续记录X-Y探头的慢变信号。

   • 诊断：实时计算并显示转子偏心值（峰峰值）。TDM系统绘制偏心趋势图。

   • 联锁：设定偏心报警阈值（如80μm预警，120μm跳机）。若偏心值持续超标，禁止升速，并延长盘车时间进行“直轴”。

2. 冲转与低速暖机阶段（监测差胀与偏心）：

   • 数据：同时记录差胀探头和偏心探头的动态信号。

   • 诊断：

     • 差胀趋势：监控差胀值从负值（冷态时转子短于汽缸）向零点并最终向正值发展的过程。与标准启动曲线进行对比。

     • 偏心变化：观察随着转子加热和离心力作用，偏心值应逐渐减小。

   • 联锁：差胀值是此阶段的关键保护参数。DCS/DEH系统实时读取差胀值，若其超越报警值，则发出警报；若超越跳机值，则立即打闸停机。差胀变化率过快也是重要预警信号。

3. 升速与并网阶段（监测差胀与振动）：

   • 此时偏心通常已消除，系统过渡到常规振动监测模式。

   • D8051的 0-10 kHz 高频响应能力，可以完美捕捉工作转速下（例如3000 RPM，对应50Hz）的振动及其谐波、次谐波成分，用于分析不平衡、不对中、油膜涡动等故障。

   • 差胀监测持续进行，作为长期运行的安全保障。

4. 系统价值与高级功能

• 安全保障：为启动过程提供了轴向（差胀） 和径向（偏心） 双重、连续、直接的机械保护，极大降低了摩擦风险。

• 优化启动：通过分析历史成功启动数据，可优化暖机时间和升速率，缩短启动时间，节约燃料，减少热应力循环，延长设备寿命。

• 预测性维护：长期跟踪差胀的基线变化，可以反映通流部分结垢、部件松动或轴承磨损等潜在问题。

• 数据融合：将D8051测量的精确位移/间隙信号，与轴承金属温度、缸温、转速等过程参数在DCS中融合分析，构建更智能的启动专家系统。