電渦流傳感器的干擾原因分析及應(yīng)對(duì)措施

孫杰

摘 要：隨著科技的發(fā)展，各行各業(yè)的自動(dòng)化程度越來越高，需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)越來越多，作為測量大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸的徑向振動(dòng)、軸向位移、轉(zhuǎn)速、差脹、偏心的電渦流傳感器得到了廣泛的應(yīng)用，主要用于電力、石油、化工、冶金等行業(yè)。本文主要是討論山東某電廠在汽輪機(jī)上應(yīng)用電渦流傳感器時(shí)所遇到的干擾問題及采取的抗干擾措施。

關(guān)鍵詞：電渦流傳感器；干擾；屏蔽；執(zhí)行器

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

1 問題的提出

近幾年經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，電力負(fù)荷缺口越來越大，新上火力發(fā)電機(jī)組越來越多，火力發(fā)電機(jī)組中汽輪機(jī)的主要參數(shù)都是由電渦流傳感器測量，其所測量的數(shù)據(jù)參與到汽輪機(jī)安全運(yùn)行的保護(hù)中，要求測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性很高。在汽輪機(jī)上用的電渦流傳感器是利用高頻電磁場與被測導(dǎo)體間的渦流效應(yīng)原理測量數(shù)據(jù)，但是電廠現(xiàn)場的發(fā)電機(jī)及很多大功率設(shè)備的運(yùn)行都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重影響測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

山東某電廠一臺(tái)為220MW機(jī)組在2011年的大修中將汽輪機(jī)的TSI系統(tǒng)更換為Bently公司的3500系統(tǒng)，所有的電渦流傳感器均為Bently公司生產(chǎn)。投入使用后，一直穩(wěn)定運(yùn)行。從2013年10月27日開始，#5機(jī)TSI表頻發(fā)故障信號(hào)，#6軸X相、Y相軸振、#8、#9瓦振、中缸差脹、低缸差脹等陸續(xù)出現(xiàn)不規(guī)則信號(hào)波動(dòng)。為防止發(fā)生非停，被迫解除振動(dòng)、差脹保護(hù)，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行。

2 原因分析

2.1 傳感器的安裝是否符合規(guī)范要求

2013年11月15日熱工檢修人員對(duì)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(jìn)行檢查，經(jīng)檢查電纜相間及對(duì)地絕緣都大于20MΩ，屏蔽層對(duì)地電阻都小于0.5Ω（電纜屏蔽均采用控制室側(cè)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(shè)有1m金屬接頭）接頭連接良好，無破損接地現(xiàn)象，所有信號(hào)線均壓接牢固。

2.2 外擾因素對(duì)傳感器的影響

首先懷疑大功率設(shè)備啟停引起的干擾，但通過檢查DCS系統(tǒng)中的操作記錄，在TSI表信號(hào)發(fā)生跳變時(shí)，沒發(fā)現(xiàn)有大功率設(shè)備啟停和有規(guī)律的設(shè)備操作。

2013年12月23日18時(shí)運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水溫度調(diào)節(jié)門動(dòng)作時(shí)，TSI表指示參數(shù)會(huì)引起跳變，熱工人員通過敷設(shè)臨時(shí)電纜，將此調(diào)節(jié)門的電源電纜單獨(dú)敷設(shè)，反復(fù)進(jìn)行操作，TSI表指示穩(wěn)定，但換到原電纜后，TSI表故障重現(xiàn)，說明TSI表的指示波動(dòng)是由于發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水溫度調(diào)節(jié)門電源電纜所引起。經(jīng)查閱發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水調(diào)節(jié)門在后來機(jī)組技改項(xiàng)目中新安裝的，使用的是一種智能電動(dòng)執(zhí)行器，內(nèi)部采用變頻控制技術(shù)。

深入分析為什么小功率變頻執(zhí)行器能對(duì)其產(chǎn)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(yīng)傳播。

（1）電渦流傳感器的電源與地線都是獨(dú)立的，未與該變頻執(zhí)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(jī)十米，該變頻執(zhí)行器安裝在零米平臺(tái)，兩者垂直距離有十米，距離越遠(yuǎn)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(zhí)行器的電源電纜同走一個(gè)電纜橋架，變頻執(zhí)行器動(dòng)作時(shí)電纜產(chǎn)生一個(gè)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(dǎo)體間的渦流效應(yīng)原理測量數(shù)據(jù)，傳感器的電纜靠近變頻器的電纜，切割了執(zhí)行器的高頻電磁場故產(chǎn)生干擾信號(hào)。

干擾原理圖，如圖1：

3 應(yīng)對(duì)措施

在機(jī)組運(yùn)行中汽輪機(jī)的監(jiān)視參數(shù)不能斷開，更換電纜只有改到小修中。綜合研究該執(zhí)行器的操作較少，暫時(shí)停止了該執(zhí)行器的運(yùn)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(zhí)行器電纜的屏蔽層重新做了可靠的單端接地，并且將其獨(dú)立接地，以防止與其他設(shè)備共用地線時(shí)，對(duì)其他的設(shè)備、測量信號(hào)產(chǎn)生線路干擾。對(duì)該執(zhí)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(hào)電纜全部敷設(shè)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(jī)上所有的電渦流傳感器電纜更換為雙絞雙層屏蔽電纜，對(duì)測量信號(hào)起到雙重保護(hù)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(shí)地電勢不同引發(fā)的地電流影響測量信號(hào)。

4 效果及結(jié)論

從2014年小修改造完成至今，汽輪機(jī)上所有的電渦流傳感器未出現(xiàn)上下波動(dòng)、跳變現(xiàn)象，徹底解決了困擾我們數(shù)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(duì)癥。在以后的運(yùn)行維護(hù)中定期進(jìn)行外觀檢查，隨機(jī)組大小修時(shí)進(jìn)行校驗(yàn)，對(duì)測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的傳感器及時(shí)進(jìn)行更換，在發(fā)生測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確時(shí)首先排除電渦流傳感器自身的原因，對(duì)不準(zhǔn)的數(shù)據(jù)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(hào)的穩(wěn)定準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)：

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

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