風機振動監測系統振動保護的實現

劉春娟

(廣東大唐國際潮州發電有限責任公司，廣東潮州 515723）

風機振動監測系統振動保護的實現

劉春娟

(廣東大唐國際潮州發電有限責任公司，廣東潮州 515723）

對原風機振動監測系統的不足進行了分析，闡述了在3500系統基礎上實現風機振動保護的改進方案，給風機安全運行提供了可靠性保障。

風機；3500系統；振動監測系統；振動保護

0 引言

某電廠二期容量2×1 000 MW，采用哈爾濱鍋爐廠生產的超超臨界、一次再熱變壓運行直流鍋爐。控制系統為日本日立提供的H5000M。鍋爐設有送風機、一次風機、引風機、增壓風機各2臺，采用美國本特利公司3500系統和國產SDJ-3L振動監測保護儀實現對風機的監測功能。

1 系統簡介

鍋爐送風機、一次風機、增壓風機為動葉可調軸流式風機，引風機則為靜葉可調軸流式風機。風機類型雖然不同，振動測量方式卻大同小異。該電廠機組送風機與一次風機是通過在風機軸承上1X點(1:驅動端；X:平行于地面，垂直于軸）安裝一個本特利3300壓電式加速度傳感器測量軸承振動，引風機通過安裝在殼體上X向和Y向(Y:垂直于地面，垂直于軸）的一對同類型傳感器測量殼體振動。二者一并通過中間電纜傳至放置于電子間的本特利3500系統柜內，再將風機振動模擬量值傳至DCS(Distributed Control System，分散式控制系統）和TDM(Testing Data Management，試驗數據管理系統）柜內，進行畫面監視報警和日常數據分析。

原3500振動監測系統模件主要包括3500/15電源模塊、3500/20框架接口模塊、3500/32繼電器模塊、3500/42M四通道監測模塊等。其中，3500/42M模塊用于監測送風機1X、一次風機1X、引風機殼體1X/1Y振動。監測系統將4～20 mA電流信號送至DCS系統，在操作員站CRT上顯示各風機振動值。

增壓風機振動系統則與一次風機、送風機、引風機大不相同，采用江蘇江陰第三電子儀器廠SDJ-3L振動監測保護儀，安裝在軸承上1X和1Y點的SZ-6磁電式振動探頭進行軸承振動連續監視和測量，通過延長電纜將振動信號輸出至本體附近的二次表內，該振動二次表帶有就地LED實時振動數據顯示和信號預處理并遠傳模擬量至DCS功能。即振動模擬量信號通過就地振動二次表輸出直接送至DCS。

2 存在問題及原因分析

機組運行以來，多次出現八大風機(增壓風機A/B、送風機A/B、一次風機A/B、引風機A/B）振動信號失真缺陷導致報警誤報，不但給運行人員監視帶來不便，同時增大了維護人員工作量。缺陷頻發的原因主要有增壓風機振動二次表無防雨柜，導致多雨季節儀表外接線進水，信號跳變而無測量值；引風機殼體振動探頭露置空氣中，導致航空插頭時常受外力影響出現虛接和接線松動現象而失去監視；一次風機和送風機振動信號線接地，導致測量不準確。八大風機工作環境(日曬、雨淋及高溫煙塵）惡劣，信號傳輸距離遠，外界環境電磁干擾導致信號陡增驟降等一系列問題說明現有振動監測系統存在抗干擾能力弱、穩定性差、可靠性低等缺點。

更為緊要的是，該電廠機組風機振動信號高一值作報警信號、高二值為手動停風機信號并未作振動大跳閘風機邏輯保護，如果運行人員不能及時停運風機，振動問題將直接威脅到機組的安全經濟運行。但是，要在原來的振動監測系統上實現振動保護存在風險和難題。增壓風機原來用的SDJ-3L振動監測保護儀雖然能提供4～20 mA信號，滿足DCS監視要求，但無法提供保護接點輸出，缺少邏輯組態必備要素；引風機外部殼體離真正內部軸承還有一段距離，因此引風機殼體的振動不能客觀反映軸振，遠不能作為振動保護信號。還有一個八大風機共存的問題，就是單點或雙點測量不僅不能全面反映風機驅動端和非驅動端振動軸承振動情況，而且可靠性不滿足重要輔機保護信號選取要求，一旦引入風機跳閘邏輯，容易造成保護誤動作后果。

3 改進方案

根據以上分析，結合3500系統參數設置靈活、繼電器組態方便、圖表分析直觀等優點，該廠決定在3500系統基礎上進行改造。

(1）將增壓風機振動信號同引風機、一次風機、送風機一樣引入3500系統，取消就地二次表，裝設防雨接線柜，降低雨季設備進水信號丟失的風險。引風機探頭安裝位置由原來的殼體改至軸承上，這樣，探頭的內置既防止了外力破壞性影響又使振動信號測量的準確性達到了保護信號要求。此外，進一步詳細規劃了八大風機探頭安裝位置、方向和數量，統一在八大風機驅動端(用1表示）和非驅動端(用2表示）軸承側各安裝2支本特利加速度傳感器，分別測X向和Y向振動，即每臺風機安有4支探頭(1X、1Y、2X、2Y），科學地反映風機振動情況，也為下一步作保護信號提供可實施性基礎。

(2）3500振動監測系統中3500/42M監測模塊改為8塊，用于接收送風機(A/B）、一次風機(A/B）、引風機(A/B）、增壓風機(A/B）的32路加速度傳感器信號，每臺風機1X、1Y、2X、2Y 4點接入1個模塊，將模擬量信號傳至日立DCS，通過4取3(4個信號有3個為1，則輸出為1）后實現光字報警和保護停風機邏輯功能。八大風機同理，僅以一次風機為例，保護邏輯如圖1所示。

(3）以本特利3500系統為整體規范接地處理，保證從就地探頭、3300監測系統至DCS系統單點接地，避免接地不當導致信號受干擾。同時，整個回路按照電纜設計安裝規范重新敷設屏蔽鎧裝電纜，達到降低外界噪聲的影響的目的。

圖1 一次風機保護邏輯

4 效果評估

改進后的振動監測系統已投運一年多，期間運行正常，出現缺陷的頻率明顯下降。原系統缺少風機保護的隱患得到了整改，避免了人為手動停風機的延遲性弊端，真正做到了準確、可靠地連續測量和保護機組安全運行。

[1]謝麟閣.自動控制原理[M].北京:水利電力出版社，1991

[2]梁曉明.機組狀態監測系統的應用[J].石油化工自動化，2007(5）

[3]李曉蕓，梁振山，孫運清，等.送風系統振動問題的研究[J].華北電力學院學報，1993(2）

2014-10-15

劉春娟(1985—），女，吉林松原人，助理工程師，從事火電廠大型機組熱工控制、調節和技術管理等工作。