什么是鍵相和偏心？
作者：泵 來源：化工泵 發布時間：2021-08-18
一、 鍵相
鍵相測量，即通過在被測軸上設置一個凹槽或凸鍵，稱鍵相標記。當這個凹槽或凸鍵轉到探頭位置時，相當于探頭與被測面間距宊變，傳感器會產生一個脈沖信號，軸每轉一圈，就會產生一個脈沖信號，產生的時刻表明了軸在每轉周期中的位置。因此通過對脈沖計數，可以測量軸的轉速；通過將脈沖與軸的振動信號比較，可以確定振動的相位角，用于軸的動平衡分析以及設備的故障分析與診斷等方面。
1、安裝注意事項
凹槽或凸鍵要足夠大，以使產生的脈沖信號峰峰值不小于5V（AP1670標準要求不小于7V）。一般若采用φ5、φ8探頭，則這一凹槽或凸鍵寬度應大于7.6mm、深度或高度應大于1.5mm（推薦采用2.5mm以上）、長度應大于10.2mm。凹槽或凸鍵應平行于軸中心線，其長度盡量長，以防當軸產生軸向竄動時，探頭還能對著凹槽或凸鍵。為了避免由于軸相位移引起的探頭與被測面之間的間隙變化過大，應將鍵相探頭安裝在軸的徑向，而不是軸向的位置。應盡可能地將鍵相探頭安裝在機組的驅動部分上，這樣即使機組的驅動部分與載荷脫離，傳感器仍會有鍵相信號輸出。當機組具有不同的轉速時，通常需要有多套鍵相傳感器探頭對其進行監測，從而可以為機組的各部分提供有效的鍵相信號。
鍵相標記可以是凹槽，也可以是凸鍵。當標記是凹槽時，安裝探頭要對著軸的完整部分調整初始安裝間隙（安裝在傳感器的線性中點為宜），而不是對著凹槽來調整初始安裝間隙。而當標記是凸鍵時探頭一定要對著凸起的頂部表面調整初始安裝間隙（安裝在傳感器的線性中點為宜），不是對著軸的其它完整表面進行調整。否則當軸轉動時，可能會造成凸鍵與探頭碰撞，剪斷探頭。
2、鍵相測量在狀態監測中的作用
測量轉速，主要是用在變頻驅動的設備上。設備啟動時或停止時，都要過臨界轉速（剛性軸除外），使用鍵相位配合軸振動探頭，可以完美的捕捉到啟動/停止時的振動趨勢。
正常使用時檢測轉軸的軸向扭曲，因為這種異常會導致轉軸徹底報廢，雖然很少發生！但是由于這種變形根本無法在普通的軸振動探頭單獨體現出來，這個叫相位角測量；一個鍵相傳感器是測不出軸向扭曲的，要一組專門的傳感器來測。
可以配合軸振動探頭獲取，轉軸的實時軸心位置，分析軸承擾動或渦流；軸心位置和軸心軌跡也不是鍵相傳感器測出來的，兩個90°的電渦流傳感器測到的信號就可以畫出來，分析軸承進動方向來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，像手持儀器測量數據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。測量相位，就是可以給出各測點振動的相對關系，做平衡時給出和鍵相槽的關系，確定配重位置等。
診斷主要用到的是各個測點振動的相對關系。
3、鍵相測量在狀態監測中的意義
鍵相測量一般不參加保護，起機時用來對偏心進行輔助測量，一般5萬以上機組就設置鍵相（300MW及以上必須設置）。鍵相測量使用的探頭需要使用前置器轉換信號，輸入TSI汽輪機監視系統。現在一般機組在200rpm時主要監視偏心，200rpm時才監視振動。偏心、振動在分析時都會用到鍵相，鍵相主要是用來分析偏心和振動的相位。振動分析系統 (TDM) 與鍵相測量密不可分，頻譜、幅頻等特性分析時，鍵相是重要一環。
鍵相不僅僅給偏心使用，還有軸承相對振動，鍵相是提供一個確定測量位置的，如果我們測量偏心，那么大周轉動一圈，在這一圈中有好多偏心可以測量，但是你取哪個時刻的，只能依靠鍵相來間接確定。
鍵相和偏心是單獨的測量元件，鍵相可以計算轉速信號和轉速探頭是一樣的，它對應的測速盤只有一個齒，所以軸轉360才一個脈沖信號，它設定一個起始信號。偏心用于測量大軸彎曲，兩者配合可以知道在大軸最初位置和下一周位置發生的變化從而確定彎曲相位，配合振動更能清晰此問題，配合振動還可以確定安裝間隙等。
鍵相是一個標記脈沖，它只允許有一個鍵槽，一個脈沖表示轉子一圈。偏心是測量轉子在低轉速時轉子轉一圈的大彎曲值，在轉速大于600轉以后偏心監視無意義。
鍵相信號還給軸承振動和軸振動提供基準信號，可以做振動分析，可以提供矢量圖分析。舉一個不一定很恰當的例子來看：鍵相信號一個脈沖是轉子一圈，可以看做一個360°的坐標，振動在坐標軸上產生一個值可以通過同一個瓦另外一個傳感器信號進行矢量和得到一個振動復合信號。另外提供坐標軸振動信號，知道鍵相傳感器安裝位置和角度可以推算如何進行動平衡調整。
二、 偏心
偏心是汽輪機轉子在制造和安裝過程中，由于不可避免原因和人為原因，造成的轉子質量中心與幾何中心的偏差。理想狀態下，轉子的幾何中心即為轉子的質量中心，但由于材料在加工制造的過程中，不可避免的會出現微小的偏差，盡管這種偏差，在汽輪機出廠前，廠家要對轉子做動平衡試驗，盡量的消除這種偏差 。
汽輪機在啟動或停機過程中，偏心測量已成為必不可少的測量項目。它能測量到由于受熱或重力所引起的軸彎曲的幅度。偏心是在低轉速的情況下，對軸彎曲的測量，這種彎曲可由下列情況引起：原有的機械彎曲，臨時溫升導致的彎曲，在靜態下必然有些向下彎曲，有時也叫重力彎曲。轉子的偏心位置，也叫做軸的徑向位置，它經常用來指示軸承的磨損以及予加的負荷大小，例如由不對中導致的那種情況。它同時也用來決定軸的方位角，方位角可以說明轉子是否穩定。
