什么是鍵相和偏心？
作者：泵 來(lái)源：化工泵 發(fā)布時(shí)間：2021-08-18
一、 鍵相
鍵相測(cè)量，即通過在被測(cè)軸上設(shè)置一個(gè)凹槽或凸鍵，稱鍵相標(biāo)記。當(dāng)這個(gè)凹槽或凸鍵轉(zhuǎn)到探頭位置時(shí)，相當(dāng)于探頭與被測(cè)面間距宊變，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，軸每轉(zhuǎn)一圈，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，產(chǎn)生的時(shí)刻表明了軸在每轉(zhuǎn)周期中的位置。因此通過對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，可以測(cè)量軸的轉(zhuǎn)速；通過將脈沖與軸的振動(dòng)信號(hào)比較，可以確定振動(dòng)的相位角，用于軸的動(dòng)平衡分析以及設(shè)備的故障分析與診斷等方面。
1、安裝注意事項(xiàng)
凹槽或凸鍵要足夠大，以使產(chǎn)生的脈沖信號(hào)峰峰值不小于5V（AP1670標(biāo)準(zhǔn)要求不小于7V）。一般若采用φ5、φ8探頭，則這一凹槽或凸鍵寬度應(yīng)大于7.6mm、深度或高度應(yīng)大于1.5mm（推薦采用2.5mm以上）、長(zhǎng)度應(yīng)大于10.2mm。凹槽或凸鍵應(yīng)平行于軸中心線，其長(zhǎng)度盡量長(zhǎng)，以防當(dāng)軸產(chǎn)生軸向竄動(dòng)時(shí)，探頭還能對(duì)著凹槽或凸鍵。為了避免由于軸相位移引起的探頭與被測(cè)面之間的間隙變化過大，應(yīng)將鍵相探頭安裝在軸的徑向，而不是軸向的位置。應(yīng)盡可能地將鍵相探頭安裝在機(jī)組的驅(qū)動(dòng)部分上，這樣即使機(jī)組的驅(qū)動(dòng)部分與載荷脫離，傳感器仍會(huì)有鍵相信號(hào)輸出。當(dāng)機(jī)組具有不同的轉(zhuǎn)速時(shí)，通常需要有多套鍵相傳感器探頭對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而可以為機(jī)組的各部分提供有效的鍵相信號(hào)。
鍵相標(biāo)記可以是凹槽，也可以是凸鍵。當(dāng)標(biāo)記是凹槽時(shí)，安裝探頭要對(duì)著軸的完整部分調(diào)整初始安裝間隙（安裝在傳感器的線性中點(diǎn)為宜），而不是對(duì)著凹槽來(lái)調(diào)整初始安裝間隙。而當(dāng)標(biāo)記是凸鍵時(shí)探頭一定要對(duì)著凸起的頂部表面調(diào)整初始安裝間隙（安裝在傳感器的線性中點(diǎn)為宜），不是對(duì)著軸的其它完整表面進(jìn)行調(diào)整。否則當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可能會(huì)造成凸鍵與探頭碰撞，剪斷探頭。
2、鍵相測(cè)量在狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的作用
測(cè)量轉(zhuǎn)速，主要是用在變頻驅(qū)動(dòng)的設(shè)備上。設(shè)備啟動(dòng)時(shí)或停止時(shí)，都要過臨界轉(zhuǎn)速（剛性軸除外），使用鍵相位配合軸振動(dòng)探頭，可以完美的捕捉到啟動(dòng)/停止時(shí)的振動(dòng)趨勢(shì)。
正常使用時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)軸的軸向扭曲，因?yàn)檫@種異常會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸徹底報(bào)廢，雖然很少發(fā)生！但是由于這種變形根本無(wú)法在普通的軸振動(dòng)探頭單獨(dú)體現(xiàn)出來(lái)，這個(gè)叫相位角測(cè)量；一個(gè)鍵相傳感器是測(cè)不出軸向扭曲的，要一組專門的傳感器來(lái)測(cè)。
可以配合軸振動(dòng)探頭獲取，轉(zhuǎn)軸的實(shí)時(shí)軸心位置，分析軸承擾動(dòng)或渦流；軸心位置和軸心軌跡也不是鍵相傳感器測(cè)出來(lái)的，兩個(gè)90°的電渦流傳感器測(cè)到的信號(hào)就可以畫出來(lái)，分析軸承進(jìn)動(dòng)方向來(lái)判斷是否有摩擦用的是軸心軌跡圖。
同步采樣，通過鍵相脈沖，可以控制同步整周期采樣，免去了能量泄露的問題，像手持儀器測(cè)量數(shù)據(jù)處理都要加漢寧窗什么的，這就不用了。還有其他的好處，如頻率分辨率高等。測(cè)量相位，就是可以給出各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)的相對(duì)關(guān)系，做平衡時(shí)給出和鍵相槽的關(guān)系，確定配重位置等。
診斷主要用到的是各個(gè)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)的相對(duì)關(guān)系。
3、鍵相測(cè)量在狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的意義
鍵相測(cè)量一般不參加保護(hù)，起機(jī)時(shí)用來(lái)對(duì)偏心進(jìn)行輔助測(cè)量，一般5萬(wàn)以上機(jī)組就設(shè)置鍵相（300MW及以上必須設(shè)置）。鍵相測(cè)量使用的探頭需要使用前置器轉(zhuǎn)換信號(hào)，輸入TSI汽輪機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)。現(xiàn)在一般機(jī)組在200rpm時(shí)主要監(jiān)視偏心，200rpm時(shí)才監(jiān)視振動(dòng)。偏心、振動(dòng)在分析時(shí)都會(huì)用到鍵相，鍵相主要是用來(lái)分析偏心和振動(dòng)的相位。振動(dòng)分析系統(tǒng) (TDM) 與鍵相測(cè)量密不可分，頻譜、幅頻等特性分析時(shí)，鍵相是重要一環(huán)。
鍵相不僅僅給偏心使用，還有軸承相對(duì)振動(dòng)，鍵相是提供一個(gè)確定測(cè)量位置的，如果我們測(cè)量偏心，那么大周轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，在這一圈中有好多偏心可以測(cè)量，但是你取哪個(gè)時(shí)刻的，只能依靠鍵相來(lái)間接確定。
鍵相和偏心是單獨(dú)的測(cè)量元件，鍵相可以計(jì)算轉(zhuǎn)速信號(hào)和轉(zhuǎn)速探頭是一樣的，它對(duì)應(yīng)的測(cè)速盤只有一個(gè)齒，所以軸轉(zhuǎn)360才一個(gè)脈沖信號(hào)，它設(shè)定一個(gè)起始信號(hào)。偏心用于測(cè)量大軸彎曲，兩者配合可以知道在大軸最初位置和下一周位置發(fā)生的變化從而確定彎曲相位，配合振動(dòng)更能清晰此問題，配合振動(dòng)還可以確定安裝間隙等。
鍵相是一個(gè)標(biāo)記脈沖，它只允許有一個(gè)鍵槽，一個(gè)脈沖表示轉(zhuǎn)子一圈。偏心是測(cè)量轉(zhuǎn)子在低轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈的大彎曲值，在轉(zhuǎn)速大于600轉(zhuǎn)以后偏心監(jiān)視無(wú)意義。
鍵相信號(hào)還給軸承振動(dòng)和軸振動(dòng)提供基準(zhǔn)信號(hào)，可以做振動(dòng)分析，可以提供矢量圖分析。舉一個(gè)不一定很恰當(dāng)?shù)睦觼?lái)看：鍵相信號(hào)一個(gè)脈沖是轉(zhuǎn)子一圈，可以看做一個(gè)360°的坐標(biāo)，振動(dòng)在坐標(biāo)軸上產(chǎn)生一個(gè)值可以通過同一個(gè)瓦另外一個(gè)傳感器信號(hào)進(jìn)行矢量和得到一個(gè)振動(dòng)復(fù)合信號(hào)。另外提供坐標(biāo)軸振動(dòng)信號(hào)，知道鍵相傳感器安裝位置和角度可以推算如何進(jìn)行動(dòng)平衡調(diào)整。
二、 偏心
偏心是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在制造和安裝過程中，由于不可避免原因和人為原因，造成的轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心與幾何中心的偏差。理想狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子的幾何中心即為轉(zhuǎn)子的質(zhì)量中心，但由于材料在加工制造的過程中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)微小的偏差，盡管這種偏差，在汽輪機(jī)出廠前，廠家要對(duì)轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡試驗(yàn)，盡量的消除這種偏差 。
汽輪機(jī)在啟動(dòng)或停機(jī)過程中，偏心測(cè)量已成為必不可少的測(cè)量項(xiàng)目。它能測(cè)量到由于受熱或重力所引起的軸彎曲的幅度。偏心是在低轉(zhuǎn)速的情況下，對(duì)軸彎曲的測(cè)量，這種彎曲可由下列情況引起：原有的機(jī)械彎曲，臨時(shí)溫升導(dǎo)致的彎曲，在靜態(tài)下必然有些向下彎曲，有時(shí)也叫重力彎曲。轉(zhuǎn)子的偏心位置，也叫做軸的徑向位置，它經(jīng)常用來(lái)指示軸承的磨損以及予加的負(fù)荷大小，例如由不對(duì)中導(dǎo)致的那種情況。它同時(shí)也用來(lái)決定軸的方位角，方位角可以說(shuō)明轉(zhuǎn)子是否穩(wěn)定。
