1 引 言
石門電廠兩臺(tái)300 MW機(jī)組配置4臺(tái)引風(fēng)機(jī)，系某電力機(jī)械廠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)首批制造的AN25eb型靜葉可調(diào)軸流引風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)動(dòng)葉外徑約2.5 m，風(fēng)機(jī)與2 000 KW驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，轉(zhuǎn)速達(dá)990 r/min。發(fā)電機(jī)組多次因該型風(fēng)機(jī)振動(dòng)過(guò)大被迫減負(fù)荷乃至停機(jī)停爐。在運(yùn)行中風(fēng)機(jī)徑向、軸向振動(dòng)大，振動(dòng)值易受煙溫、負(fù)荷等因素影響，抗振能力差。由于引風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)離集控室，又無(wú)其它遠(yuǎn)方監(jiān)視設(shè)備，運(yùn)行人員無(wú)法及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況，引風(fēng)機(jī)振動(dòng)直接威脅到機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為此，《引風(fēng)機(jī)振動(dòng)研究》課題組成員認(rèn)為：一面設(shè)法查找風(fēng)機(jī)振動(dòng)原因，并采取措施降低振動(dòng)；同時(shí)研制開(kāi)發(fā)引風(fēng)機(jī)振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本文則著重論述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方面的內(nèi)容。
2研制開(kāi)發(fā)引風(fēng)機(jī)振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
引風(fēng)機(jī)振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由傳感器、延長(zhǎng)電纜和監(jiān)控儀組成。
2.1傳感器
由于露天測(cè)量風(fēng)機(jī)振動(dòng)，故特別定制XZP - 10型防水防潮磁電式速度傳感器，每個(gè)傳感器帶有5m雙芯屏蔽電纜1根。
2.2延長(zhǎng)電纜
引風(fēng)機(jī)至集控室距離遠(yuǎn)，為降低費(fèi)用和方便布線，本系統(tǒng)采用10芯屏蔽電纜與監(jiān)控儀相接，這種多芯屏蔽電纜由于往通道之問(wèn)的交叉干擾和沿逡電磁干擾，故杠監(jiān)控儀中采取措施加以解決。
2.3監(jiān)控儀
監(jiān)控儀由振幅通道、轉(zhuǎn)速通道和供電電源等部分組成�，F(xiàn)扼要敘述各部分情況。
2.3.1振幅通道
由于引風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境比汽輪發(fā)電機(jī)組更為惡劣，信號(hào)的傳輸距離更遠(yuǎn)，沿途傳輸所受的電磁干擾更多，因此對(duì)引風(fēng)機(jī)實(shí)行實(shí)時(shí)振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)更需要考慮抗干擾和高可靠性等技術(shù)措施，為此通道電路中采用了保護(hù)電路，抗干擾放大器和信號(hào)預(yù)處理器等，如圖1所示。保護(hù)電路可有效地抑制通過(guò)傳感器和傳輸線傳來(lái)的高電壓干擾，保護(hù)后續(xù)電路安全工作�？垢蓴_放大器進(jìn)一步抑制外來(lái)的共模干擾，確保整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量穩(wěn)定。尤其是對(duì)小信號(hào)的測(cè)量，更顯示出它的優(yōu)越性。信號(hào)預(yù)處理器根據(jù)不同的情況選擇有效的工作頻段，在不影響振動(dòng)故障分析的前提下將無(wú)用信號(hào)濾除掉，同時(shí)對(duì)速度傳感器低頻特性的不足進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。
2.3.2轉(zhuǎn)速通道
轉(zhuǎn)速通道由電渦流位移傳感器和測(cè)量電路組成，如圖2所示，轉(zhuǎn)速測(cè)量是由單片機(jī)完成。采用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的單片機(jī)既能提高測(cè)量精度，又能進(jìn)行事故追憶。所用的電渦流位移傳感器不但將鍵槽信號(hào)檢測(cè)出來(lái)，同時(shí)也將軸振動(dòng)、軸剩磁、軸不圓度等無(wú)用信號(hào)也檢測(cè)出來(lái)，造成轉(zhuǎn)速混亂。為了達(dá)到穩(wěn)定地測(cè)量轉(zhuǎn)速，必須將這些無(wú)用佶號(hào)清除，因此采用了閥值比較器和消振處理器。只要軸振動(dòng)和其它無(wú)用信號(hào)未超出225 t/m，就不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)速混亂情況。在特殊情況可能超出225 um而出現(xiàn)轉(zhuǎn)速混亂時(shí)，可將R13調(diào)大，提高閥值電壓，以解決轉(zhuǎn)速混亂問(wèn)題。整形后送出的轉(zhuǎn)速脈沖是+5到OV的負(fù)極性脈沖。
2.3.3供電電源部分
振動(dòng)監(jiān)控儀的供電系統(tǒng)由高隔離度的開(kāi)關(guān)電源模塊組成，并設(shè)有備用電源，以提高系統(tǒng)的可靠性。為了抑制開(kāi)關(guān)電源輸出的開(kāi)關(guān)噪聲對(duì)測(cè)量電路的影響，每個(gè)模塊都加裝了濾波器。
3監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的連接
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的連接是指引風(fēng)機(jī)控制電路的連接、傳感器與延長(zhǎng)電纜的連接以及延長(zhǎng)電纜與監(jiān)控儀的連接。
3.1 引風(fēng)機(jī)控制電路的連接
引風(fēng)機(jī)控制電路的連接如圖3所示，其說(shuō)明如
下：
(1)虛線框?yàn)橥ǖ啦寮珻H1和CH2分別接1號(hào)引風(fēng)機(jī)水平向和軸向傳感器，CH3和CH4分別接2號(hào)引風(fēng)機(jī)水平向和軸向傳感器。
(2)圖中RL+1，2和RL-1，2為CH1和CH2繼電器控制輸出，它通過(guò)交流220V電源接至1號(hào)風(fēng)機(jī)閘門。由圖3類推2號(hào)風(fēng)機(jī)接線。
(3)兩個(gè)測(cè)點(diǎn)報(bào)警控制構(gòu)成“或”關(guān)系，只要一個(gè)測(cè)點(diǎn)超過(guò)第Ⅱ報(bào)警值，延時(shí)100 s后即打閘停機(jī)。
(4)面板上K閉合，投保護(hù)；K斷開(kāi)，則屏蔽。
3.2傳感器與延長(zhǎng)電纜連接
傳感器與延長(zhǎng)電纜的連接如圖4所示。傳感器電纜與延長(zhǎng)電纜之間的連接采用接線盒，接線盒能防水防潮。圖4中虛線指電纜的銅網(wǎng)屏蔽層，傳感器電纜中紅線接“+”端，蘭線接“一”端，外層銅網(wǎng)接‘地”。
3.3延長(zhǎng)電纜與監(jiān)控儀連接
延長(zhǎng)電纜與監(jiān)控儀的連接如圖5所示。圖中虛線框內(nèi)為監(jiān)控儀接線排。每個(gè)通道均有模擬電壓(0—5V)、電流(4~20 mA)輸出，可把它接至其它記錄儀表，將記錄振動(dòng)隨時(shí)間變化的曲線。如4線XY記錄儀。
4實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要性能特點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)
該實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以下性能特點(diǎn)：
(1)采用框架插件式盤(pán)裝結(jié)構(gòu)，通道獨(dú)立，便于調(diào)試、維修和更換。
(2)在引風(fēng)機(jī)支承外殼徑向和軸向分別裝設(shè)一個(gè)速度傳感器，將振動(dòng)信號(hào)直接送至集控室，進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和顯示風(fēng)機(jī)振動(dòng)及變化規(guī)律，并進(jìn)行振動(dòng)值超限報(bào)警，必要時(shí)可將信號(hào)接入引風(fēng)機(jī)保護(hù)跳閘回路，實(shí)施故障保護(hù)跳閘。
(3)每個(gè)通道采用高共模抑制比的儀表放大器，有效抑制來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾，確保信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸，穩(wěn)定可靠。
(4)各通道的報(bào)警輸出采用無(wú)觸點(diǎn)固態(tài)繼電器，小電流(10 mA)起動(dòng)，大電流(>1A)輸出，無(wú)接觸火花干擾，提高了控制可靠性和使用壽命。
(5)系統(tǒng)采用模擬與數(shù)字并行顯示，便于觀察振動(dòng)的準(zhǔn)確數(shù)值和振動(dòng)的變化趨勢(shì)。
(6)每個(gè)插件均有振動(dòng)交流信號(hào)輸出和直流電壓、電流輸出，以便進(jìn)行振動(dòng)分析和遠(yuǎn)距離傳輸振功信號(hào)，給多筆記錄儀記錄振動(dòng)隨時(shí)間變化，也可進(jìn)入DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)管理。
該實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)：
(1)可測(cè)振動(dòng)的頻率范圍：10~300 Hz標(biāo)準(zhǔn)頻率：16.5 Hz(該引風(fēng)機(jī)工作頻率)。
(2)振幅測(cè)量范圍：0~500 tjm(數(shù)字量)，0~300um（模擬量）。
(3)引風(fēng)機(jī)報(bào)警設(shè)置：第工報(bào)警值為150 t/m(可調(diào))，黃燈亮，第Ⅱ報(bào)警值為200 t/m(可調(diào))，紅燈亮，
報(bào)警電平可根據(jù)需要整定。當(dāng)出現(xiàn)第Ⅱ報(bào)警時(shí)紅燈亮，若電源面板上保護(hù)屏蔽開(kāi)關(guān)置保護(hù)時(shí)，延時(shí)100 s后繼電器閉合，繼電器報(bào)警輸出為交流220 V，最大控制電流為5A。
(4)每個(gè)通道具有4~20 mA和0—5V的模擬電流和電壓輸出，可供記錄儀連續(xù)記錄引風(fēng)機(jī)振動(dòng)曲線，以利振動(dòng)趨勢(shì)分析。
(5)面板上設(shè)有0~5 V交流有效值電壓輸出，為振動(dòng)故障診斷提供了引風(fēng)機(jī)振動(dòng)的時(shí)域波形。
5 引風(fēng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用效果
1999年5月，在石門電廠4臺(tái)大型引風(fēng)機(jī)上，先后都安裝了課題組研制開(kāi)發(fā)的引風(fēng)機(jī)振動(dòng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)一次兀件結(jié)構(gòu)緊湊，安裝在現(xiàn)場(chǎng)不影響運(yùn)行巡視和檢修工作的正常開(kāi)展；二次儀表安裝在集控室，精致美觀，既能顯示數(shù)字量，又能以棒圖形式顯示振動(dòng)值，彤象直觀，便于運(yùn)行人員監(jiān)視，且能在振動(dòng)超限時(shí)報(bào)警提示，以便使引風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障能得到及時(shí)有效的處理。
經(jīng)過(guò)三年多應(yīng)用，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從未發(fā)生誤測(cè)、誤動(dòng)、誤指示和誤報(bào)警，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。借助該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)和對(duì)風(fēng)機(jī)的多次試驗(yàn)，找出了該風(fēng)機(jī)振動(dòng)大的根源，進(jìn)而采取加固水泥座基礎(chǔ)、加焊圓鋼增強(qiáng)引風(fēng)機(jī)支撐剛度、調(diào)正軸系中心和改進(jìn)運(yùn)行方式等措施，引風(fēng)機(jī)的振動(dòng)值降低，如表1所示，為機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行創(chuàng)造了有利條件。
出口導(dǎo)頁(yè)
外殼中殼 |
支架 |
水泥做 |
|
上部 |
下部 |
上部 |
中部 |
下部 |
|
改進(jìn)前 |
247 |
123 |
83 |
77 |
48 |
22 |
|
改進(jìn)后 |
100 |
42 |
25 |
19 |
14 |
5 |
6 結(jié)束語(yǔ)
對(duì)于大型機(jī)組的主機(jī)和主要輔機(jī)的振動(dòng)問(wèn)題，常規(guī)的定時(shí)巡測(cè)或人工定時(shí)觀察的維護(hù)方式已不能滿足要求。石門電廠引風(fēng)機(jī)安上監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，運(yùn)行人員可在集控制室隨時(shí)看到各臺(tái)風(fēng)機(jī)的振動(dòng)狀況，不必經(jīng)常去引風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)巡視，既節(jié)省了勞力又避免了人為的測(cè)量誤差，真正做到了準(zhǔn)確、可靠地連續(xù)測(cè)量和保護(hù)機(jī)組安全運(yùn)行。
