1 引 言
石門電廠兩臺300 MW機組配置4臺引風(fēng)機，系某電力機械廠引進國外技術(shù)首批制造的AN25eb型靜葉可調(diào)軸流引風(fēng)機。風(fēng)機動葉外徑約2.5 m，風(fēng)機與2 000 KW驅(qū)動電機相連，轉(zhuǎn)速達990 r/min。發(fā)電機組多次因該型風(fēng)機振動過大被迫減負荷乃至停機停爐。在運行中風(fēng)機徑向、軸向振動大，振動值易受煙溫、負荷等因素影響，抗振能力差。由于引風(fēng)機遠離集控室，又無其它遠方監(jiān)視設(shè)備，運行人員無法及時、準確地監(jiān)測風(fēng)機的運行狀況，引風(fēng)機振動直接威脅到機組安全經(jīng)濟運行。為此，《引風(fēng)機振動研究》課題組成員認為：一面設(shè)法查找風(fēng)機振動原因，并采取措施降低振動；同時研制開發(fā)引風(fēng)機振動在線監(jiān)測系統(tǒng)。本文則著重論述監(jiān)測系統(tǒng)方面的內(nèi)容。
2研制開發(fā)引風(fēng)機振動在線監(jiān)測系統(tǒng)
引風(fēng)機振動在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由傳感器、延長電纜和監(jiān)控儀組成。
2.1傳感器
由于露天測量風(fēng)機振動，故特別定制XZP - 10型防水防潮磁電式速度傳感器，每個傳感器帶有5m雙芯屏蔽電纜1根。
2.2延長電纜
引風(fēng)機至集控室距離遠，為降低費用和方便布線，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)機的工作環(huán)境比汽輪發(fā)電機組更為惡劣，信號的傳輸距離更遠，沿途傳輸所受的電磁干擾更多，因此對引風(fēng)機實行實時振動在線監(jiān)測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電路，抗干擾放大器和信號預(yù)處理器等，如圖1所示。保護電路可有效地抑制通過傳感器和傳輸線傳來的高電壓干擾，保護后續(xù)電路安全工作。抗干擾放大器進一步抑制外來的共模干擾，確保整個系統(tǒng)的測量穩(wěn)定。尤其是對小信號的測量，更顯示出它的優(yōu)越性。信號預(yù)處理器根據(jù)不同的情況選擇有效的工作頻段，在不影響振動故障分析的前提下將無用信號濾除掉，同時對速度傳感器低頻特性的不足進行適當?shù)难a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量電路組成，如圖2所示，轉(zhuǎn)速測量是由單片機完成。采用經(jīng)濟實惠的單片機既能提高測量精度，又能進行事故追憶。所用的電渦流位移傳感器不但將鍵槽信號檢測出來，同時也將軸振動、軸剩磁、軸不圓度等無用信號也檢測出來，造成轉(zhuǎn)速混亂。為了達到穩(wěn)定地測量轉(zhuǎn)速，必須將這些無用佶號清除，因此采用了閥值比較器和消振處理器。只要軸振動和其它無用信號未超出225 t/m，就不會發(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，可將R13調(diào)大，提高閥值電壓，以解決轉(zhuǎn)速混亂問題。整形后送出的轉(zhuǎn)速脈沖是+5到OV的負極性脈沖。
2.3.3供電電源部分
振動監(jiān)控儀的供電系統(tǒng)由高隔離度的開關(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。為了抑制開關(guān)電源輸出的開關(guān)噪聲對測量電路的影響，每個模塊都加裝了濾波器。
3監(jiān)測系統(tǒng)的連接
監(jiān)測系統(tǒng)的連接是指引風(fēng)機控制電路的連接、傳感器與延長電纜的連接以及延長電纜與監(jiān)控儀的連接。
3.1 引風(fēng)機控制電路的連接
引風(fēng)機控制電路的連接如圖3所示，其說明如
下：
(1)虛線框為通道插件，CH1和CH2分別接1號引風(fēng)機水平向和軸向傳感器，CH3和CH4分別接2號引風(fēng)機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，它通過交流220V電源接至1號風(fēng)機閘門。由圖3類推2號風(fēng)機接線。
(3)兩個測點報警控制構(gòu)成“或”關(guān)系，只要一個測點超過第Ⅱ報警值，延時100 s后即打閘停機。
(4)面板上K閉合，投保護；K斷開，則屏蔽。
3.2傳感器與延長電纜連接
傳感器與延長電纜的連接如圖4所示。傳感器電纜與延長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延長電纜與監(jiān)控儀連接
延長電纜與監(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，將記錄振動隨時間變化的曲線。如4線XY記錄儀。
4實時監(jiān)測系統(tǒng)的主要性能特點及技術(shù)指標
該實時監(jiān)測系統(tǒng)具有以下性能特點：
(1)采用框架插件式盤裝結(jié)構(gòu)，通道獨立，便于調(diào)試、維修和更換。
(2)在引風(fēng)機支承外殼徑向和軸向分別裝設(shè)一個速度傳感器，將振動信號直接送至集控室，進行有效的監(jiān)測和顯示風(fēng)機振動及變化規(guī)律，并進行振動值超限報警，必要時可將信號接入引風(fēng)機保護跳閘回路，實施故障保護跳閘。
(3)每個通道采用高共模抑制比的儀表放大器，有效抑制來自現(xiàn)場的電磁干擾，確保信號長距離傳輸，穩(wěn)定可靠。
(4)各通道的報警輸出采用無觸點固態(tài)繼電器，小電流(10 mA)起動，大電流(>1A)輸出，無接觸火花干擾，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，便于觀察振動的準確數(shù)值和振動的變化趨勢。
(6)每個插件均有振動交流信號輸出和直流電壓、電流輸出，以便進行振動分析和遠距離傳輸振功信號，給多筆記錄儀記錄振動隨時間變化，也可進入DCS系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)管理。
該實時監(jiān)測系統(tǒng)的主要技術(shù)指標：
(1)可測振動的頻率范圍：10~300 Hz標準頻率：16.5 Hz(該引風(fēng)機工作頻率)。
(2)振幅測量范圍：0~500 tjm(數(shù)字量)，0~300um（模擬量）。
(3)引風(fēng)機報警設(shè)置：第工報警值為150 t/m(可調(diào))，黃燈亮，第Ⅱ報警值為200 t/m(可調(diào))，紅燈亮，
報警電平可根據(jù)需要整定。當出現(xiàn)第Ⅱ報警時紅燈亮，若電源面板上保護屏蔽開關(guān)置保護時，延時100 s后繼電器閉合，繼電器報警輸出為交流220 V，最大控制電流為5A。
(4)每個通道具有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)機振動曲線，以利振動趨勢分析。
(5)面板上設(shè)有0~5 V交流有效值電壓輸出，為振動故障診斷提供了引風(fēng)機振動的時域波形。
5 引風(fēng)機振動監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用效果
1999年5月，在石門電廠4臺大型引風(fēng)機上，先后都安裝了課題組研制開發(fā)的引風(fēng)機振動實時在線監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)一次兀件結(jié)構(gòu)緊湊，安裝在現(xiàn)場不影響運行巡視和檢修工作的正常開展；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值，彤象直觀，便于運行人員監(jiān)視，且能在振動超限時報警提示，以便使引風(fēng)機振動故障能得到及時有效的處理。
經(jīng)過三年多應(yīng)用，該監(jiān)測系統(tǒng)從未發(fā)生誤測、誤動、誤指示和誤報警，完全達到設(shè)計要求。借助該系統(tǒng)的實時準確監(jiān)測和對風(fēng)機的多次試驗，找出了該風(fēng)機振動大的根源，進而采取加固水泥座基礎(chǔ)、加焊圓鋼增強引風(fēng)機支撐剛度、調(diào)正軸系中心和改進運行方式等措施，引風(fēng)機的振動值降低，如表1所示，為機組安全經(jīng)濟運行創(chuàng)造了有利條件。
出口導(dǎo)頁
外殼中殼 |
支架 |
水泥做 |
|
上部 |
下部 |
上部 |
中部 |
下部 |
|
改進前 |
247 |
123 |
83 |
77 |
48 |
22 |
|
改進后 |
100 |
42 |
25 |
19 |
14 |
5 |
6 結(jié)束語
對于大型機組的主機和主要輔機的振動問題，常規(guī)的定時巡測或人工定時觀察的維護方式已不能滿足要求。石門電廠引風(fēng)機安上監(jiān)測系統(tǒng)后，運行人員可在集控制室隨時看到各臺風(fēng)機的振動狀況，不必經(jīng)常去引風(fēng)機現(xiàn)場巡視，既節(jié)省了勞力又避免了人為的測量誤差，真正做到了準確、可靠地連續(xù)測量和保護機組安全運行。
