大型机组轴系仪表（TSI 系统） 是汽轮机、压缩机、发电机等高速旋转设备的 “安全神经”，核心作用是实时监测转子的振动、位移、转速、胀差、偏心等关键机械状态，是防止轴系损坏、保护设备安全的最后防线。
一、核心系统构成（TSI）
TSI（Turbine Supervisory Instrumentation）系统由现场传感器、前置器、信号电缆、监测框架（卡件） 四部分组成。
1. 核心传感器（最关键）
（1）电涡流传感器（最常用）
原理：探头线圈通高频电流产生交变磁场，在金属轴表面感应电涡流，形成反向磁场，改变线圈阻抗。前置器将阻抗变化转为 ** 直流电压（间隙）+ 交流电压（振动）** 信号。
典型参数：
规格：φ5mm、φ8mm、φ11mm、φ14mm
灵敏度：φ8mm 为 7.874V/mm (200mV/mil)；φ11mm 为 3.94V/mm (100mV/mil)
线性范围：标准 2mm，加长型 4.5mm
应用：轴振动（X/Y 向）、轴向位移、胀差、偏心、键相、转速。（2）速度 / 加速度传感器
速度传感器：磁电感应，测轴承座绝对振动（速度），积分得位移。
加速度传感器：测高频振动，用于早期故障诊断（如轴承磨损）。（3）LVDT（线性差动变压器）
原理：电磁感应，测大行程线性位移。
应用：汽缸绝对膨胀（缸胀）、阀门行程（大范围、高精度）。（4）转速 / 零转速传感器
磁阻式 / 电涡流：测齿轮或键槽，输出脉冲信号。
配置：通常三取二冗余，用于 TSI 监视、DEH 控制、ETS 超速保护（110% 额定转速）。
2. 前置器（信号转换）
将探头的高频微弱信号转为4~20mA或0~-24V DC标准信号。
分近端（一体化）和远端，需远离高温、强振源。
3. 监测框架（核心处理）
主流：本特利 3500、飞利浦 MMS6000、日本 EMB等。
核心模块：电源、框架接口、振动 / 位移 / 转速 / 胀差监测卡、键相卡、通讯卡。
二、核心监测参数与测点配置（API 670 标准）
1. 轴振动（Relative Vibration）
测点：每个轴承座 **X、Y 双向（垂直 / 水平）** 电涡流探头，呈 90° 布置。
目的：监测转子相对轴承座的振动，反映不平衡、不对中、油膜涡动。
典型值：报警～50~80μm，跳闸～100~150μm（峰峰值）。
2. 轴向位移（Thrust Position）
测点：推力盘两侧双探头（冗余）。
目的：监测转子轴向窜动，防止推力瓦烧毁、动静碰磨。
典型值：正常 ±0.5mm；报警 ±0.7mm；跳闸 ±1.0~1.2mm。
3. 胀差（Differential Expansion）
测点：高、中、低压缸各 1~2 点（电涡流或 LVDT）。
目的：监测转子与汽缸的膨胀差，防止通流部分摩擦。
范围：可达 ±10mm 以上（大机组）。
4. 偏心（Eccentricity）
测点：轴颈处 1 点（键相同步测量）。
目的：监测转子弯曲度（冷态、盘车、启动阶段）。
5. 键相（Keyphasor）
测点：1 点（对准键槽或凸台）。
作用：提供相位基准，用于振动分析、动平衡、角差计算。
6. 轴承温度（辅助）
元件：Pt100热电阻（每瓦 1~2 支）。
目的：监测巴氏合金温度，间接反映润滑与摩擦状态。
三、工作原理（以电涡流为例）
信号产生：探头高频线圈 → 轴表面感应电涡流 → 阻抗变化。
信号转换：前置器 → 输出直流电压（DC）反映平均间隙；交流电压（AC）反映振动幅值。
信号处理：监测卡 → 滤波、峰峰值计算、比较报警 → 输出至 DCS/ETS。
四、安装与调试核心要点（决定精度）
间隙设定（最关键）
φ8mm 探头：安装电压约 **-10V DC**（对应间隙 1.27mm）。
必须在轴居中状态下调整（轴位移打中点）。
安装规范
探头牢固无松动，电缆弯曲半径 **>55mm**。
探头与轴表面无油污、无涂层（需去镀层）。
双探头间距 **> 探头直径 3 倍 **，防交叉干扰。
校验
静态：用TK-3校验仪测电压 - 位移线性度。
动态：模拟振动信号，核对监测器读数。
五、常见故障与维护
无信号 / 跳变：探头损坏、电缆断线、接头进水、前置器故障。
指示偏大：探头松动、间隙漂移、轴表面有划痕 / 油污。
误报警：电磁干扰（EMI）、接地不良、电缆与动力线并行。
维护：定期校验（1~2 年 / 次）、检查绝缘、清洁探头、紧固接线。
六、总结
轴系仪表是大型机组的核心安全屏障，以电涡流传感器为核心，配合 TSI 系统实现对振动、位移、转速等参数的微米级精密监测。选型匹配、安装精准、维护到位是其可靠运行的三大关键。
