什么是键相和偏心？
作者：泵 来源：化工泵 发布时间：2021-08-18
一、 键相
键相测量，即通过在被测轴上设置一个凹槽或凸键，称键相标记。当这个凹槽或凸键转到探头位置时，相当于探头与被测面间距宊变，传感器会产生一个脉冲信号，轴每转一圈，就会产生一个脉冲信号，产生的时刻表明了轴在每转周期中的位置。因此通过对脉冲计数，可以测量轴的转速；通过将脉冲与轴的振动信号比较，可以确定振动的相位角，用于轴的动平衡分析以及设备的故障分析与诊断等方面。
1、安装注意事项
凹槽或凸键要足够大，以使产生的脉冲信号峰峰值不小于5V（AP1670标准要求不小于7V）。一般若采用φ5、φ8探头，则这一凹槽或凸键宽度应大于7.6mm、深度或高度应大于1.5mm（推荐采用2.5mm以上）、长度应大于10.2mm。凹槽或凸键应平行于轴中心线，其长度尽量长，以防当轴产生轴向窜动时，探头还能对着凹槽或凸键。为了避免由于轴相位移引起的探头与被测面之间的间隙变化过大，应将键相探头安装在轴的径向，而不是轴向的位置。应尽可能地将键相探头安装在机组的驱动部分上，这样即使机组的驱动部分与载荷脱离，传感器仍会有键相信号输出。当机组具有不同的转速时，通常需要有多套键相传感器探头对其进行监测，从而可以为机组的各部分提供有效的键相信号。
键相标记可以是凹槽，也可以是凸键。当标记是凹槽时，安装探头要对着轴的完整部分调整初始安装间隙（安装在传感器的线性中点为宜），而不是对着凹槽来调整初始安装间隙。而当标记是凸键时探头一定要对着凸起的顶部表面调整初始安装间隙（安装在传感器的线性中点为宜），不是对着轴的其它完整表面进行调整。否则当轴转动时，可能会造成凸键与探头碰撞，剪断探头。
2、键相测量在状态监测中的作用
测量转速，主要是用在变频驱动的设备上。设备启动时或停止时，都要过临界转速（刚性轴除外），使用键相位配合轴振动探头，可以完美的捕捉到启动/停止时的振动趋势。
正常使用时检测转轴的轴向扭曲，因为这种异常会导致转轴彻底报废，虽然很少发生！但是由于这种变形根本无法在普通的轴振动探头单独体现出来，这个叫相位角测量；一个键相传感器是测不出轴向扭曲的，要一组专门的传感器来测。
可以配合轴振动探头获取，转轴的实时轴心位置，分析轴承扰动或涡流；轴心位置和轴心轨迹也不是键相传感器测出来的，两个90°的电涡流传感器测到的信号就可以画出来，分析轴承进动方向来判断是否有摩擦用的是轴心轨迹图。
同步采样，通过键相脉冲，可以控制同步整周期采样，免去了能量泄露的问题，像手持仪器测量数据处理都要加汉宁窗什么的，这就不用了。还有其他的好处，如频率分辨率高等。测量相位，就是可以给出各测点振动的相对关系，做平衡时给出和键相槽的关系，确定配重位置等。
诊断主要用到的是各个测点振动的相对关系。
3、键相测量在状态监测中的意义
键相测量一般不参加保护，起机时用来对偏心进行辅助测量，一般5万以上机组就设置键相（300MW及以上必须设置）。键相测量使用的探头需要使用前置器转换信号，输入TSI汽轮机监视系统。现在一般机组在200rpm时主要监视偏心，200rpm时才监视振动。偏心、振动在分析时都会用到键相，键相主要是用来分析偏心和振动的相位。振动分析系统 (TDM) 与键相测量密不可分，频谱、幅频等特性分析时，键相是重要一环。
键相不仅仅给偏心使用，还有轴承相对振动，键相是提供一个确定测量位置的，如果我们测量偏心，那么大周转动一圈，在这一圈中有好多偏心可以测量，但是你取哪个时刻的，只能依靠键相来间接确定。
键相和偏心是单独的测量元件，键相可以计算转速信号和转速探头是一样的，它对应的测速盘只有一个齿，所以轴转360才一个脉冲信号，它设定一个起始信号。偏心用于测量大轴弯曲，两者配合可以知道在大轴最初位置和下一周位置发生的变化从而确定弯曲相位，配合振动更能清晰此问题，配合振动还可以确定安装间隙等。
键相是一个标记脉冲，它只允许有一个键槽，一个脉冲表示转子一圈。偏心是测量转子在低转速时转子转一圈的大弯曲值，在转速大于600转以后偏心监视无意义。
键相信号还给轴承振动和轴振动提供基准信号，可以做振动分析，可以提供矢量图分析。举一个不一定很恰当的例子来看：键相信号一个脉冲是转子一圈，可以看做一个360°的坐标，振动在坐标轴上产生一个值可以通过同一个瓦另外一个传感器信号进行矢量和得到一个振动复合信号。另外提供坐标轴振动信号，知道键相传感器安装位置和角度可以推算如何进行动平衡调整。
二、 偏心
偏心是汽轮机转子在制造和安装过程中，由于不可避免原因和人为原因，造成的转子质量中心与几何中心的偏差。理想状态下，转子的几何中心即为转子的质量中心，但由于材料在加工制造的过程中，不可避免的会出现微小的偏差，尽管这种偏差，在汽轮机出厂前，厂家要对转子做动平衡试验，尽量的消除这种偏差 。
汽轮机在启动或停机过程中，偏心测量已成为必不可少的测量项目。它能测量到由于受热或重力所引起的轴弯曲的幅度。偏心是在低转速的情况下，对轴弯曲的测量，这种弯曲可由下列情况引起：原有的机械弯曲，临时温升导致的弯曲，在静态下必然有些向下弯曲，有时也叫重力弯曲。转子的偏心位置，也叫做轴的径向位置，它经常用来指示轴承的磨损以及予加的负荷大小，例如由不对中导致的那种情况。它同时也用来决定轴的方位角，方位角可以说明转子是否稳定。
