Bently軸系狀態(tài)檢測系統(tǒng)故障隱患的解決辦法

杜 勇 東立明 薛軼明

(中國石油蘭州石化公司電儀事業(yè)部，蘭州 730060)

通過對中國石油蘭州石化公司生產(chǎn)現(xiàn)場的多套大型機(jī)組Bently軸系狀態(tài)檢測系統(tǒng)的使用情況和故障分析，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在故障停車隱患，如3300或3500電源模塊未實(shí)現(xiàn)冗余供電配置，軸瓦溫度及軸向位移等聯(lián)鎖邏輯設(shè)置不合理，Bently軸系狀態(tài)檢測系統(tǒng)報(bào)警聯(lián)鎖正常勵(lì)磁等。筆者分析了上述故障停車隱患原因，并一一予以解決。

1 電源模塊冗余供電配置①

為切實(shí)提高Bently 3300或3500軸系狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)供電的可靠性，使得系統(tǒng)電源模塊實(shí)現(xiàn)冗余供電配置，引入電氣UPS和市電實(shí)現(xiàn)雙電源供電。電氣UPS和市電供電引自電氣的不同兩段，在一段供電丟失的情況下，確保系統(tǒng)供電可靠，運(yùn)行穩(wěn)定。Bently軸系狀態(tài)檢測系統(tǒng)電源配置需符合《儀表供電設(shè)計(jì)規(guī)定》和《儀表系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)規(guī)定》[1～3]。

Bently 3300軸系狀態(tài)檢測系統(tǒng)的電源模塊由一塊電源卡將220V(AC)/110V(AC)轉(zhuǎn)換供電，需在其上級對來自電氣UPS和市電的兩路交流電源加電源切換裝置，實(shí)現(xiàn)一路輸出供電，完成電源模塊冗余供電配置(圖1)。

圖1 Bently 3300冗余供電配置簡圖

Bently 3500系列軸系狀態(tài)檢測系統(tǒng)電源模塊由兩塊冗余電源卡將220V(AC)/110V(AC)轉(zhuǎn)換供電，將電氣UPS和市電分別引入冗余電源卡，完成電源模塊冗余供電配置，如圖2所示。

圖2 Bently 3500冗余供電配置簡圖

2 聯(lián)鎖邏輯參數(shù)重置

Bently軸系狀態(tài)檢測系統(tǒng)的軸瓦溫度、徑向振動(dòng)及軸向位移等單點(diǎn)聯(lián)鎖邏輯設(shè)置不合理，導(dǎo)致現(xiàn)場儀表聯(lián)鎖誤動(dòng)作。聯(lián)鎖邏輯不能真實(shí)反映現(xiàn)場大型機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，需進(jìn)行改造。

軸瓦溫度的單點(diǎn)聯(lián)鎖儀表，由聯(lián)鎖儀表改造為報(bào)警指示儀表。大型機(jī)組軸承溫度測量包括支撐軸承和推力軸承兩部分，支撐軸承由5塊瓦塊組成，溫度探頭安裝在垂直于旋轉(zhuǎn)方向下的軸承體的活動(dòng)瓦塊上，一般選用的測量元件為鉑熱電阻Pt100，軸溫?zé)犭娮栊柩刂S瓦與支撐間的間隙引出，主要特點(diǎn)是溫度元件集成且引線細(xì)長柔軟。軸瓦溫度探頭的安裝一般采用埋入式，每塊需測溫的軸瓦上都有加工好的測溫孔，安裝時(shí)將探頭插到底部，引出線則沿著軸瓦側(cè)面固定的預(yù)留引線槽縫隙引出到設(shè)備外殼的接線盒。在設(shè)備安裝軸支撐架和軸瓦蓋時(shí)，很容易把溫度的引出線壓壞或壓斷。

對中國石油蘭州石化公司現(xiàn)場的多套大型Bently軸系狀態(tài)檢測系統(tǒng)的軸承(軸瓦)溫度故障的原因分析如下：

a. 軸承與軸頸貼合不均勻或接觸面過小，這種情況大部分發(fā)生在更換新軸瓦后。設(shè)備安裝時(shí)，按照操作規(guī)程實(shí)施，可以避免此類問題。

b. 潤滑油質(zhì)量不符合要求(粘度小)，或油路堵塞。齒輪油泵供油壓力低與供油中斷的情況，會(huì)造成軸瓦缺油，產(chǎn)生干摩擦。因潤滑油系統(tǒng)有相應(yīng)壓力低聯(lián)鎖，可以起到保護(hù)機(jī)組作用，不需要軸溫聯(lián)鎖。

c. 軸承潤滑油過多，潤滑油太臟或粘度過大。技術(shù)人員定期對大型機(jī)組潤滑油進(jìn)行抽樣分析，并出具專業(yè)檢測報(bào)告，可避免此類問題。

d. 壓縮機(jī)安裝時(shí)主軸與汽輪機(jī)(電動(dòng)機(jī))主軸的聯(lián)軸器沒有找正，誤差太大。設(shè)備安裝時(shí)，按照操作規(guī)程實(shí)施，可以避免此類問題。

e. 溫度探頭故障、軸承(軸瓦)測溫引線與軸盤磨損及端子接線松動(dòng)等引起的故障，引發(fā)測溫儀表誤動(dòng)作。

通過分析壓縮機(jī)軸承(軸瓦)溫度故障的原因，可以將軸溫單點(diǎn)聯(lián)鎖儀表改造為報(bào)警指示儀表，避免大型機(jī)組非計(jì)劃停車。

軸向位移單點(diǎn)聯(lián)鎖儀表由單點(diǎn)聯(lián)鎖邏輯改為A、B和C三選二聯(lián)鎖邏輯。位移量指移動(dòng)部件與固定部件之間的間隙變化，包括壓縮機(jī)和汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子軸向位移量測量。大型機(jī)組啟停過程中，由于受熱及重力等因素引起的轉(zhuǎn)子彎曲，由于膨脹不同造成的轉(zhuǎn)子熱膨脹和殼體膨脹的脹差問題。以上參數(shù)都可以采用電渦流趨近傳感器測量。位移傳感器測量范圍寬，可達(dá)幾十毫米。隨著測量范圍的增加，探頭直徑增大，靈敏度下降。

電渦流傳感器是依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的。塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中做切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生渦旋狀感應(yīng)電流，即電渦流，以上現(xiàn)象為電渦流效應(yīng)。前置器中高頻振蕩電流通過延長電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)被測金屬體靠近這類磁場時(shí)，在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，與此同時(shí)該電渦流場也產(chǎn)生一個(gè)方向與頭部線圈方向相反的交變磁場，由于其反作用，使頭部線圈的高頻電流的幅度與相位得到改變。通過前置器電子線路的處理，將線圈阻抗的變化(即頭部線圈與金屬導(dǎo)體的距離的變化)轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化。輸出信號的大小隨探頭到被測表面之間的間距而變化。電渦流傳感器就是依據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)對金屬物體位移參數(shù)的測量。

電渦流傳感器故障的原因分析：

a. 電渦流探頭損壞。斷開探頭與前置器連接的延長電纜，通過測量探頭直流內(nèi)阻，線圈的通斷，探頭的同軸芯與外殼部金屬的絕緣性判斷。

b. 探頭導(dǎo)線與延長電纜和延長電纜與前置器的連接處松動(dòng)。

c. 前置器和延長電纜故障。

d. 延長電纜接地或探頭導(dǎo)線與延長電纜的連接絕緣不好而接地。

e. 探頭安裝固定不牢，測量波動(dòng)。

f. 延長電纜和信號回路電纜屏蔽接地不符合規(guī)范，干擾進(jìn)入導(dǎo)致測量波動(dòng)。

通過分析電渦流傳感器故障的原因，可以通過將軸向位移單點(diǎn)聯(lián)鎖儀表，改為A、B和C三選二聯(lián)鎖邏輯，避免聯(lián)鎖儀表誤動(dòng)作。

3 聯(lián)鎖動(dòng)作正常非勵(lì)磁配置

一般具有報(bào)警聯(lián)鎖功能的儀表，按照報(bào)警聯(lián)鎖形式來分，可分為報(bào)警聯(lián)鎖正常非勵(lì)磁(圖3)和報(bào)警聯(lián)鎖正常勵(lì)磁(圖4)兩種形式[4]。報(bào)警聯(lián)鎖正常非勵(lì)磁就是當(dāng)輸入信號達(dá)到報(bào)警聯(lián)鎖給定值時(shí)，儀表電路就將額定電壓加在繼電器勵(lì)磁線圈上，工作電流流過勵(lì)磁線圈，勵(lì)磁線圈勵(lì)磁，繼電器動(dòng)作(吸合)，圖3中的b、c常開接點(diǎn)閉合，報(bào)警聯(lián)鎖回路接通而報(bào)警聯(lián)鎖。報(bào)警聯(lián)鎖正常勵(lì)磁就是當(dāng)輸入信號達(dá)到報(bào)警聯(lián)鎖給定值時(shí)，儀表電路反而將加在繼電器勵(lì)磁線圈上的額定電壓消除，這樣勵(lì)磁線圈就處于非勵(lì)磁狀態(tài)，繼電器恢復(fù)未動(dòng)作(不吸合)狀態(tài)，圖4中的b、a常閉接點(diǎn)閉合，這樣報(bào)警聯(lián)鎖回路接通，處于報(bào)警聯(lián)鎖狀態(tài)。

圖3 報(bào)警聯(lián)鎖正常非勵(lì)磁儀表報(bào)警聯(lián)鎖動(dòng)作

圖4 報(bào)警聯(lián)鎖正常勵(lì)磁儀表報(bào)警聯(lián)鎖動(dòng)作

通過對中國石油蘭州石化公司生產(chǎn)現(xiàn)場的多套Bently軸系狀態(tài)檢測系統(tǒng)的聯(lián)鎖動(dòng)作形式進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)全部為報(bào)警聯(lián)鎖正常勵(lì)磁配置。當(dāng)儀表故障，儀表輸入信號線未接好，電源出現(xiàn)故障而不能正常向Bently系統(tǒng)供電等現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，由于繼電器勵(lì)磁線圈處于非勵(lì)磁狀態(tài)，聯(lián)鎖回路產(chǎn)生誤報(bào)，造成大型機(jī)組停車。從以上原因來講，報(bào)警聯(lián)鎖正常非勵(lì)磁要比報(bào)警聯(lián)鎖正常勵(lì)磁更為可靠實(shí)用。通過內(nèi)部跳線操作，將Bently軸系狀態(tài)檢測系統(tǒng)繼電器輸出卡報(bào)警聯(lián)鎖正常形式設(shè)置為報(bào)警聯(lián)鎖正常非勵(lì)磁，易產(chǎn)生聯(lián)鎖誤報(bào)而導(dǎo)致機(jī)組停車的事故得以杜絕。

4 結(jié)束語

Bently軸系狀態(tài)檢測系統(tǒng)通過電源模塊實(shí)現(xiàn)冗余供電配置，軸瓦溫度及軸向位移等聯(lián)鎖邏輯的合理設(shè)置，同時(shí)將系統(tǒng)的報(bào)警聯(lián)鎖跳線為正常非勵(lì)磁等改造之后，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組軸系狀態(tài)檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，聯(lián)鎖動(dòng)作可靠，杜絕了儀表誤動(dòng)作導(dǎo)致的故障。改造投用后，效果良好。