電渦流傳感器的干擾原因分析及應對措施

孫杰

摘 要：隨著科技的發展，各行各業的自動化程度越來越高，需要監測的數據越來越多，作為測量大型旋轉機械軸的徑向振動、軸向位移、轉速、差脹、偏心的電渦流傳感器得到了廣泛的應用，主要用于電力、石油、化工、冶金等行業。本文主要是討論山東某電廠在汽輪機上應用電渦流傳感器時所遇到的干擾問題及采取的抗干擾措施。

關鍵詞：電渦流傳感器；干擾；屏蔽；執行器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.201

1 問題的提出

近幾年經濟發展迅速，電力負荷缺口越來越大，新上火力發電機組越來越多，火力發電機組中汽輪機的主要參數都是由電渦流傳感器測量，其所測量的數據參與到汽輪機安全運行的保護中，要求測量數據的穩定性、準確性很高。在汽輪機上用的電渦流傳感器是利用高頻電磁場與被測導體間的渦流效應原理測量數據，但是電廠現場的發電機及很多大功率設備的運行都會對其產生干擾，嚴重影響測量數據的準確性。

山東某電廠一臺為220MW機組在2011年的大修中將汽輪機的TSI系統更換為Bently公司的3500系統，所有的電渦流傳感器均為Bently公司生產。投入使用后，一直穩定運行。從2013年10月27日開始，#5機TSI表頻發故障信號，#6軸X相、Y相軸振、#8、#9瓦振、中缸差脹、低缸差脹等陸續出現不規則信號波動。為防止發生非停，被迫解除振動、差脹保護，嚴重影響了機組的安全運行。

2 原因分析

2.1 傳感器的安裝是否符合規范要求

2013年11月15日熱工檢修人員對中缸差脹、低缸差脹、#8、#9蓋振、#6軸振X相、Y相電纜絕緣及屏蔽層接地情況進行檢查，經檢查電纜相間及對地絕緣都大于20MΩ，屏蔽層對地電阻都小于0.5Ω（電纜屏蔽均采用控制室側單端接地方式）。就地傳感器延長線小LEMO（電渦流傳感器為了安裝方便，設有1m金屬接頭）接頭連接良好，無破損接地現象，所有信號線均壓接牢固。

2.2 外擾因素對傳感器的影響

首先懷疑大功率設備啟停引起的干擾，但通過檢查DCS系統中的操作記錄，在TSI表信號發生跳變時，沒發現有大功率設備啟停和有規律的設備操作。

2013年12月23日18時運行人員發現發電機內冷水溫度調節門動作時，TSI表指示參數會引起跳變，熱工人員通過敷設臨時電纜，將此調節門的電源電纜單獨敷設，反復進行操作，TSI表指示穩定，但換到原電纜后，TSI表故障重現，說明TSI表的指示波動是由于發電機內冷水溫度調節門電源電纜所引起。經查閱發電機內冷水調節門在后來機組技改項目中新安裝的，使用的是一種智能電動執行器，內部采用變頻控制技術。

深入分析為什么小功率變頻執行器能對其產生干擾？變頻器的干擾傳播途徑主要有線路傳播、電磁波傳播、電磁感應傳播。

（1）電渦流傳感器的電源與地線都是獨立的，未與該變頻執行器共用，故不是線路傳播；

（2）電渦流傳感器是安裝在汽輪機十米，該變頻執行器安裝在零米平臺，兩者垂直距離有十米，距離越遠電磁波干擾能力越弱，可以斷定不是電磁波干擾；

（3）由于電渦流傳感器的電纜與該變頻執行器的電源電纜同走一個電纜橋架，變頻執行器動作時電纜產生一個徑向高頻電磁場，而電渦流傳感器正是利用高頻電磁場與被測導體間的渦流效應原理測量數據，傳感器的電纜靠近變頻器的電纜，切割了執行器的高頻電磁場故產生干擾信號。

干擾原理圖，如圖1：

3 應對措施

在機組運行中汽輪機的監視參數不能斷開，更換電纜只有改到小修中。綜合研究該執行器的操作較少，暫時停止了該執行器的運行，以防止再次造成干擾。在2014年的小修中做了三條抗干擾措施：

（1）我們將該執行器電纜的屏蔽層重新做了可靠的單端接地，并且將其獨立接地，以防止與其他設備共用地線時，對其他的設備、測量信號產生線路干擾。對該執行器的外殼也做了可靠的接地措施。

（2）安裝新的電纜橋架，把電渦流傳感器的信號電纜全部敷設到新橋架上，與其他的電纜完全隔離，徹底杜絕電磁干擾。

（3）把汽輪機上所有的電渦流傳感器電纜更換為雙絞雙層屏蔽電纜，對測量信號起到雙重保護作用，并且將電纜的屏蔽層在控制儀表端可靠單端接地，以防止雙端接地時地電勢不同引發的地電流影響測量信號。

4 效果及結論

從2014年小修改造完成至今，汽輪機上所有的電渦流傳感器未出現上下波動、跳變現象，徹底解決了困擾我們數月的難題，這證明要徹底消除干擾必須原因分析正確，采取措施對癥。在以后的運行維護中定期進行外觀檢查，隨機組大小修時進行校驗，對測量數據不準的傳感器及時進行更換，在發生測量數據不準確時首先排除電渦流傳感器自身的原因，對不準的數據要深入分析原因，正確判斷原因是否是干擾造成的？是哪種干擾造成的？從而采取正確的抗干擾措施，從源頭上消除干擾，保證測量信號的穩定準確。

參考文獻：

[1]李一平.電渦流傳感器在汽輪機測量中的幾個問題[J].黑龍江科技信息，2015（01）.

[2]李紅梅.TSI系統電渦流傳感器的安裝問題及應用[J].電站系統工程，2011（11）.