在重要的泵组应用中，如何针对推力轴承磨损做出有效并且可靠的监控正在成为工厂仪表工程师面临的一个应用技术难题。Sensonics有限公司的总经理Russell King阐述了如何通过预先的检测维护来避免故障停工造成的损失。
图1. Clyde泵业公司的多级桶状壳体锅炉给
水泵剖面图 （ Clyde Pumps公司, 英国格
拉斯哥）
由于泵在一些至关重要的应用中时常持续运转，通常只有在有计划断电的情况下才允许设备停运。为此，就有必要通过预测磨损来确定更换止推垫的时机。由于泵以3000 rpm和7000 rpm的高速运转，防止泵设备出现潜在的损坏也同样重要。推力轴承的过度磨损不但有可能破坏轴承组部件而且还有可能殃及叶轮，工厂便很有可能因此遭受6个月或更久的停工损失。
Sensonics公司与各工厂的仪表工程师已合作多年，通过其提供的设备和服务为工厂定制了有效的测量策略。此文介绍的就是Sensonics所提供的推力轴承监控方案及其实施过程。
加压的流体与高压锅炉给水泵（BFP）的推力轴承直接接触，通常止推垫片所允许的总磨损在0.75 mm-1.25 mm之间，若超出这一范围，就需要进行相关的检测并更换部件。较陈旧的BFP设计中采用由叶轮驱动的水力（水）润滑系统。而通常较新的BFP设计中出现的是倾斜垫推力轴承，它利用高压水力油供给的水力实现最低程度的磨损。该设计克服了额定转速下会出现的流体动力效应，因此在启动或低转速的情形下尤为奏效。
止推垫片的磨损状况通常可以为润滑效果的优劣提供颇有价值的信息反馈。如果在轴承组部件周围出现油压或油量不足的现象，就有可能需要通过测量判断是否出现了过度磨损。平衡装置的磨损会在轴承上产生不均匀的力，也会导致以上的情况发生。磨损速率与震动测量相结合可以为泵的最佳能效点的确定提供有益的帮助。此外，推力监控也是确保设备在超出安全运行极限后能够自动停转的主要防护措施。
就在最近，在一个350 MW透平泵组中，Sensonics的推力监控系统实现了BFP的安全停运，避免了轴承损坏和透平组长时间的停工。
通过监控驱动轴端来调整止推垫片的厚度其实格外简易，主要包括以下测量内容：
图2. 探头有直探针或平面探针两类，适用
于直接或借助轴衬环安装的场合
◆ 轴相对于机壳的膨胀
◆轴组件的整体轴向位移
◆目标的几何形状和尺寸
要同时兼顾机械膨胀和轴向位移在轴向范围上确定取点位置，并确保相关磨损数据采集的精确，测量的难度显而易见。Sensonics公司的电涡流位移探头是应用在此类测量中的一系列有效产品。PRS04具有8 mm长探针，灵敏度为探针长度的一半，即4 mm (4 mV/um)的范围。如果需要测量更大的范围，推荐使用灵敏度为8 mm的探头（探针直径20mm）。
为准确定位和调整探头通常需要借助特殊的托架。一般会采用双冗余系统，这样在某个探头出现故障时还能够做到测量不中断，确保数据的完整性。探头应安装在轴向上，理想的位置是探头朝向轴的端部，通常需要在盖板上钻孔或攻丝。如果不允许这样做或者受测量面积限制（测量面积须大于探针直径的2倍），可以通过在轴承和轴端使用或添加轴衬环来辅助安装。这样做的好处是布点位置更靠近轴承，因此可降低由于机械膨胀和其他轴运动原因造成的测量偏差。
图3. Sensonics为各种应用提供多种推力监
控装置。图中为ME9601单路推力监控装置
探头有直探头或平面探头两类（见图2），适用于直接或借助衬环安装的场合。Sensonics公司的电涡流位移探头符合API 670标准，并有一系列长度的控制电缆可供选择。探头和驱动器/线性化器结合使用，可提供与间隙成比例的电压输出数据。
为了处理测量数据，还需配置一套推力监控和保护单元作为探头系统的辅助装置。Sensonics为各种应用提供广泛的推力监控装置。标准型号ME9601单路推力监控装置的主要功能包括：
◆完全可调的双级警报
◆局部警报和测量显示
◆现场可调推力范围并自带清零功能
◆传感器数据完整性警报
◆电压和电流记录数据输出
◆可重构的警报继电器
◆IP66独立单元壁挂式安装
◆有源供电
监控装置可靠近设备安装，并提供密封配件。
图4. Aegis多路震动、温度和推力监控装置
在系统调试时，按已知增量使探头对应在设定的测量位置上，同时还需检查测量系统的线性。如果测试目标不理想，需要在驱动装置上做相应的调整。在未启动状态下，轴和止推垫紧挨着轴承盘，探针放置在与目标有一定的间隔的位置（通常是在中间范围），这样可覆盖所有需要测量的范围，包括轴向位移。需要强调的是 ：若不考虑轴的所有运行状态就进行测量将有可能导致探头损坏。监控单元在测量前需清零。若无法将轴在止推垫上定位，只要知道轴相对于止推垫的标准位置，仍可设置零点。
一旦运行到额定转速和负荷，考虑到机械膨胀，可能需要稍稍调整零点。接下来可以设置正向或负向报警级别，止推垫磨损数据从调试开始之时计算。
图5. 带IIEC61508 SIL-3选项的Sentry 2003
过速监控装置
其他测试内容
除了轴向推力之外，常规监控的内容还包括震动、温度和转速。Sensonics提供大量多通道监控及保护装置，其中包括SIL-3超速监控系统。所有设备均由公司在英国的各分支机构生产并提供技术支持，为总承包项目提供全方位的服务，涵盖从项目初期的现场评测、机械（设备）选型直到设备调试的全程支持。 ■
联系方式
Russell King
Managing Director
Sensonics Ltd
电话：+44 (0) 1442 876833
E-mail: sales@sensonics.co.uk
www.sensonics.co.uk
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