本特利3500監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組態(tài)及故障處理

王杰,周懷斌，張長(zhǎng)茂，孫建明，丁玉璋

自動(dòng)化

本特利3500監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組態(tài)及故障處理

王杰,周懷斌，張長(zhǎng)茂，孫建明，丁玉璋

（酒鋼集團(tuán)能源中心，甘肅嘉峪關(guān)735100）

對(duì)本特利3500監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組態(tài)難點(diǎn)問題以及保護(hù)邏輯優(yōu)化方面進(jìn)行了總結(jié),對(duì)運(yùn)行中可能發(fā)生的故障進(jìn)行了分析，給用戶提供了故障處理的基本方法,以便快速處理類似的問題。

汽輪機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)；組態(tài)；邏輯優(yōu)化；故障處理

1 引言

汽輪機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)（TSI）是汽輪機(jī)最重要的監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)之一。酒鋼2×300 MW機(jī)組汽輪機(jī)TSI系統(tǒng)采用本特利內(nèi)華達(dá)公司的3500監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本特利3500以其高可靠性、組態(tài)靈活性，提供了連續(xù)、在線監(jiān)測(cè)功能，適用于機(jī)組機(jī)械保護(hù)、故障診斷，具有廣泛的應(yīng)用。

本特利3500框架可以包含多種模塊，如3500/ 42M、3500/45、3500/50等等，這些模塊可以用不同的操作方式組態(tài)，配置系統(tǒng)，模塊和通道選項(xiàng)，以便3500框架的所有模塊協(xié)同工作的過程被稱為組態(tài)。3500框架的組態(tài)包括使用框架組態(tài)軟件設(shè)置選項(xiàng)，然后下裝組態(tài)到3500/22上。下面就常見的幾種模塊在組態(tài)中一些難點(diǎn)問題進(jìn)行總結(jié)。

2 3500系統(tǒng)組態(tài)

2.1 徑向振動(dòng)通道組態(tài)

3500/42M每一個(gè)通道均可以完成徑向振動(dòng)、軸向位移、脹差、速度/加速度等測(cè)量，在利用3500/ 42M模塊進(jìn)行徑向振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量需要注意一下問題。

（1）量程的選擇

通道中量程必須設(shè)置適當(dāng)?shù)姆秶?，量程過大超出探頭實(shí)際的線性范圍，影響測(cè)量的準(zhǔn)確度，過小得不到保護(hù)機(jī)組的目的。因此在量程選擇上必須遵循以下原則：一是通道量程一般要大于機(jī)組的跳機(jī)值；二是量程應(yīng)小于探頭的測(cè)量范圍。

（2）記錄輸出設(shè)置

該記錄輸出主要提供給DCS系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)（4～20 mA）。在記錄輸出的下拉菜單中有：無任何輸出、輸出通頻值和間隙電壓三種。通頻值（Direct）代表著所有頻率下峰-峰值振動(dòng)的數(shù)據(jù)，而間隙（Gap）為電渦流傳感器頂部至被測(cè)表面距離，通常用位移或電壓表示。為了給DCS系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的4～20 mA信號(hào)，在記錄輸出應(yīng)選擇通頻值作為輸出，否則不會(huì)輸出標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)給DCS系統(tǒng)。另外還需要注意的問題是鉗位(Two mA Clamp)，該信號(hào)表示當(dāng)通道狀態(tài)非正常時(shí)的輸出值，若勾選此選項(xiàng)后，可以方便的通過報(bào)警信號(hào)查找故障點(diǎn)的位置。

（3）報(bào)警/跳機(jī)延遲設(shè)置

在3500系統(tǒng)內(nèi),報(bào)警/跳機(jī)延遲一般為1～60 s。對(duì)于徑向振動(dòng)報(bào)警/跳機(jī)延遲，若考慮到機(jī)組由于潤(rùn)滑油壓、油溫等因素引起機(jī)組短時(shí)間內(nèi)振動(dòng)，不希望在1 min內(nèi)跳機(jī)，可以外加延遲繼電器來實(shí)現(xiàn)。

（4）通道中定值設(shè)置

除報(bào)警、跳機(jī)值必須嚴(yán)格按照主機(jī)廠提供的定值進(jìn)行設(shè)置外，徑向振動(dòng)中定值設(shè)置頁面主要包括報(bào)警值、1倍頻/相位、2倍頻/相位、非1倍頻、最大倍頻值以及跳機(jī)值等。在沒有明確給定定值時(shí)，不要輕易去激活如1倍頻、2倍頻、間隙電壓等選項(xiàng)，否則出現(xiàn)報(bào)警很難發(fā)現(xiàn)其位置。

（5）探頭靈敏度設(shè)置

對(duì)于新出廠的電渦流的探頭，按照提供的探頭靈敏度進(jìn)行設(shè)置，如8 mm探頭靈敏度為7.874 v/ mm,11 mm探頭靈敏度為3.94 v/mm。對(duì)于長(zhǎng)期應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)計(jì)量單位校驗(yàn)后，探頭的靈敏度校驗(yàn)值的大小改變組態(tài)中靈敏度的大小，否則會(huì)影響監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度。

（6）報(bào)警保持

本特利3500系統(tǒng)中，在組態(tài)時(shí)所有通道，如振動(dòng)測(cè)量、軸向位移測(cè)量均不設(shè)置報(bào)警保持。若在通道中設(shè)置該項(xiàng)，出現(xiàn)報(bào)警后需要人為復(fù)位后才能解除報(bào)警，一般不設(shè)置報(bào)警保持項(xiàng)。

2.2 軸向位移/脹差通道組態(tài)

在本特利3500系統(tǒng)，軸向位移、脹差的模塊可以用3500/42M卡件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也可以使用3500/45卡件進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在位移與脹差在組態(tài)上相似，下面就以軸向位移為例說明在組態(tài)中需要注意問題。

（1）零點(diǎn)電壓設(shè)置

軸向位移有零點(diǎn)電壓值，對(duì)應(yīng)的是機(jī)組的機(jī)械零點(diǎn)，本特利3500系統(tǒng)一般設(shè)置機(jī)械零點(diǎn)電壓為-10V。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)械零點(diǎn)很難被推到位，總是存在推力間隙，那么對(duì)應(yīng)的零點(diǎn)電壓不為-10V。如果設(shè)推力間隙為Xmm，采用8mm探頭，當(dāng)靠近探頭為正方向時(shí)，對(duì)應(yīng)的零點(diǎn)電壓為-10-（-7.874X）(V)；當(dāng)遠(yuǎn)離探頭為正方向時(shí)，對(duì)應(yīng)的零點(diǎn)電壓為-10-7.874X(V)。

（2）探頭安裝方向設(shè)定

在軸向位移組態(tài)中選擇探頭的正方向是十分關(guān)鍵的。方向設(shè)置不對(duì)，將會(huì)引起該跳機(jī)的不跳，造成軸大面積磨損引起重大的經(jīng)濟(jì)損失。也會(huì)造成不該跳機(jī)時(shí)引起跳機(jī)，影響生產(chǎn)正常進(jìn)行。尤其對(duì)于軸向位移設(shè)置不對(duì)稱的機(jī)組，需要特別注意。

（3）通道中報(bào)警保持的設(shè)置

同徑向振動(dòng)組態(tài)相類似，在軸向位移組態(tài)中不得設(shè)置通道保持。倘若設(shè)置了通道保持有可能產(chǎn)生以下兩個(gè)后果：一是引起組態(tài)程序無法正常的下裝；二是若是兩個(gè)軸向位移之間使用“與”邏輯，一個(gè)通道中設(shè)置保持，另一個(gè)通道跳機(jī)值發(fā)生不會(huì)引起機(jī)組跳閘，會(huì)釀成重大生產(chǎn)責(zé)任事故，造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子損壞。

由于汽車連桿多為鍛鋼件，其材質(zhì)一般為碳素鋼或合金，所以對(duì)連桿的無損檢測(cè)方法普遍采用磁粉探傷法，但其僅僅局限于發(fā)現(xiàn)由連桿磁性材料的零件上的表面和亞表面的裂紋、夾雜物、氣孔等。這種檢測(cè)方法無法全方位準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)其裂紋位置，需要檢測(cè)人員先前用肉眼去發(fā)現(xiàn)裂紋的潛在位置，再通過儀器來進(jìn)行檢測(cè)，這大大降低了檢測(cè)的準(zhǔn)確性與時(shí)效性。而超聲波探傷法是一種不但能夠檢測(cè)到連桿表面和亞表面的裂紋、夾雜物、疏松等缺陷，還能夠準(zhǔn)確檢測(cè)其內(nèi)部縮孔、疏松等缺陷，例如其非金屬材料夾雜的白點(diǎn)、夾層、氣泡、內(nèi)部裂紋等。然而常規(guī)的超聲波檢測(cè)對(duì)缺陷定位定量精度不是很高，不能準(zhǔn)確地確定缺陷在待測(cè)物方向上的尺寸以及準(zhǔn)確位置。

另外需要說明的是，對(duì)于如鉗位、記錄輸出等設(shè)置均與徑向振動(dòng)組態(tài)設(shè)置相同，這里不再贅述。

2.3 轉(zhuǎn)速/零轉(zhuǎn)速模塊組態(tài)

轉(zhuǎn)速是汽輪機(jī)開車、停車以及穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的重要的參數(shù)，并且振動(dòng)值與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的相關(guān)性對(duì)最終分析汽輪機(jī)性能十分重要。而零轉(zhuǎn)速時(shí)預(yù)先設(shè)定的軸旋轉(zhuǎn)速度，當(dāng)運(yùn)行機(jī)組需要停機(jī)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到零轉(zhuǎn)速設(shè)定點(diǎn)，繼電器動(dòng)作，使盤車嚙合，使軸慢慢旋轉(zhuǎn)起來以防軸產(chǎn)生彎曲。在本特利3500系統(tǒng)中常用3500/50卡進(jìn)行轉(zhuǎn)速、零轉(zhuǎn)速的監(jiān)測(cè)，下面就轉(zhuǎn)速卡需注意的問題進(jìn)行說明。

（1）探頭的安裝

對(duì)于測(cè)量機(jī)組速度類型的探頭，在安裝過程中無法正常測(cè)量間隙電壓的大小進(jìn)行安裝，主要原因是探頭對(duì)應(yīng)齒谷與齒峰對(duì)應(yīng)的電壓值差別很大，因此不能選擇測(cè)量電壓的大小來安裝轉(zhuǎn)速類探頭，只能選擇塞尺，一般間隙為1～1.2 mm范圍內(nèi)。

（2）正確選擇轉(zhuǎn)速盤齒數(shù)

次數(shù)主要多少?zèng)Q定著轉(zhuǎn)速測(cè)量的準(zhǔn)確度，在組態(tài)時(shí)要正確地選擇轉(zhuǎn)速盤的齒數(shù)。

在鍵相與轉(zhuǎn)速卡件的組態(tài)中，會(huì)有門檻值（Threshold）與滯后值（Hysteresis）的選項(xiàng)。門檻值是指觸發(fā)鍵相或者轉(zhuǎn)速脈沖的門檻值，而滯后值是指觸發(fā)鍵相或轉(zhuǎn)速信號(hào)門檻值的滯后。門檻值與滯后值設(shè)置不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速信號(hào)無法正確地測(cè)量，進(jìn)而影響機(jī)組的監(jiān)視。在本特利3500系統(tǒng)中，門檻值有手動(dòng)設(shè)置與自動(dòng)設(shè)置兩個(gè)方式，若選擇自動(dòng)方式，輸入信號(hào)正向極大值同負(fù)向極小值的中間值，這樣可以使測(cè)量范圍更寬，因此推薦使用自動(dòng)設(shè)置。除此之外，如通道保持、報(bào)警延遲設(shè)置與徑向通道設(shè)置相似。

2.4 繼電器模塊組態(tài)

本特利系統(tǒng)提供兩種繼電器模塊供用戶使用，提供4或16通道的輸出量，以執(zhí)行所需的表決邏輯。這兩種繼電器均為不常帶電（NDE）繼電器，對(duì)于繼電器通道組態(tài)需要注意問題進(jìn)行說明。

（1）3500繼電器通道的編程表決邏輯可以使用Normal And和True And表決。Normal And是默認(rèn)設(shè)置。Normal And將從繼電器程式中移除任何NotOk狀態(tài)的參數(shù)或任何被旁路的參數(shù)。例如，考慮下面的繼電器方程為（S05C01A2*S05C03A2* S05C04A2），如果這些通道之一變?yōu)镹ot Ok或者被旁路，公式將被轉(zhuǎn)換如下：如果插槽5通道3跳機(jī)變?yōu)镹ot Ok，上面的方程變?yōu)椋⊿05C01A2* S05C04A2）。而True AND表決在繼電器程式中保持激活的Not Ok或被旁路狀態(tài)。在沒有特殊要求的情況下一般選擇Normal And表決方式。

（2）徑向振動(dòng)與軸向位移邏輯組態(tài)

為了在故障狀態(tài)下準(zhǔn)確、可靠地監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)的振動(dòng)與位移，在邏輯組態(tài)上采用試驗(yàn)的方法確定設(shè)置。振動(dòng)、位移分別選擇兩個(gè)通道進(jìn)行試驗(yàn)，具體的試驗(yàn)邏輯如表1所示。

表1 試驗(yàn)邏輯表

從表1中看到得到，在振動(dòng)組態(tài)邏輯中，當(dāng)某個(gè)監(jiān)測(cè)通道中出現(xiàn)Bypass故障時(shí)，該通道不采用邏輯運(yùn)算，不會(huì)因?yàn)樘筋^故障、通訊電纜斷線引發(fā)跳機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。但在軸向位移通道中，當(dāng)兩個(gè)通道軸向位移之間是“或”運(yùn)算時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)探頭故障、通信電纜斷線等外部故障會(huì)引發(fā)跳機(jī)，而采用“與”運(yùn)算邏輯中，出現(xiàn)該故障不會(huì)發(fā)生跳機(jī)。因此，在軸向位移邏輯最好采用“與”邏輯運(yùn)算，這樣可以有效地避免由于某一個(gè)通道故障引發(fā)跳機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

3 3500系統(tǒng)常見故障處理

3500系統(tǒng)最常見故障有兩種，一是Bypass燈亮；一是DCS值變大。對(duì)于Bypass燈亮，至少可以判斷有一處故障，處理步驟：

（1）用萬用表連接故障卡件的緩沖輸出處測(cè)量通道電壓的大小，確定有問題的通道；

（2）觀察該通道的電壓，是否在正常范圍內(nèi)；

（3）查看接線是否完好，檢測(cè)電阻值或檢查端子是否有虛接現(xiàn)象；

（4）檢查探頭與延伸電纜電阻值的大小。

DCS中顯示測(cè)量值變大時(shí)，若發(fā)現(xiàn)該值是跳躍變化的，可能原因是由于線的干擾、探頭干擾，也有可能是軸放電（如勵(lì)磁系統(tǒng)漏電引起軸帶電）。倘若觀察DCS顯示值是逐步增加的，可能引起的原因是探頭接近干擾、市電干擾，也有可能現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾，如現(xiàn)場(chǎng)使用強(qiáng)電磁發(fā)射儀器或者電話以及電機(jī)等引起。這些都是由于現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境干擾導(dǎo)致DCS顯示值變大。

4 結(jié)束語

本特利3500系統(tǒng)組態(tài)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，也容易入門，但是其中組態(tài)設(shè)置需要注意的問題較多，如果設(shè)置不對(duì)會(huì)釀成嚴(yán)重的后果。希望能通過本文的組態(tài)難點(diǎn)的分析，在未來機(jī)組檢修、運(yùn)行中有所幫助。

[1]張海英．楊海琰等.本特利3500在國(guó)產(chǎn)310MW汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改造中的應(yīng)用[J]．熱力透平．2003，32（3）．

[2]3500/42 Proximitor/Seismic Monitor Module Operation and Maintenance Manual.

[3]王海波．宇文生.楊國(guó)明.本特利3500監(jiān)視系統(tǒng)在800MW機(jī)組的應(yīng)用[J]．黑龍江電力．2006(3)．

[4]霍紅巖．賈志剛等.大唐盤電本特利3500監(jiān)視系統(tǒng)的應(yīng)用[J]．華北電力技術(shù)．2002（11）．

[5]梁曉明．機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用[J]．石油化工自動(dòng)化．2007(5)．

The Configuration and Troubleshooting of Bently 3500 M onitor System

Wang Jie,Zhou Huaibin,Zhang Changmao,Sun Jianming,Ding Yuzhang
（Energy Center of Jiuquan Iron&Steel Group,Jiayuguan,Gansu 735100,China）

The difficult points in the configuration and protection logic optimization of Bently 3500 monitoring system are summarized and possible faults occurring during operation are analyzed.Basic troubleshooting method is provided to customers for fast treatment of such problems.

TSI System;configuration;logic optimization;troubleshooting

TP27

B

1006-6764（2015）09-0069-03

2015-07-01

王杰（1987），男，2013年畢業(yè)于西安電子科技大學(xué)，控制工程專業(yè)，碩士研究生，工程師現(xiàn)從事電廠的熱工自動(dòng)化及熱工儀表研究工作。