閥內(nèi)冷主循環(huán)泵在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

劉辛裔，王 森，王 翔，張建飛

(國家電網(wǎng)有限公司運行分公司鄭州管理處，河南 鄭州 450000)

0 引 言

換流閥為高壓直流輸電系統(tǒng)的核心設(shè)備,其運行中通過的大電流會導(dǎo)致晶閘管和電抗器等閥組件元件溫度上升,而閥水冷系統(tǒng)的作用就是帶走換流閥正常運行時所產(chǎn)生的熱量,防止閥體溫度過高導(dǎo)致元件損壞。因此閥水冷系統(tǒng)的正常工作，是換流閥可靠運行的重要保證。主循環(huán)泵為閥內(nèi)水冷系統(tǒng)提供循環(huán)動力，可以說是閥內(nèi)水冷系統(tǒng)的核心設(shè)備。主循環(huán)泵故障會直接影響閥內(nèi)冷系統(tǒng)對換流閥的冷卻效果甚至導(dǎo)致直流系統(tǒng)停運。本文對中州換流站以往主循環(huán)泵故障事例及機械結(jié)構(gòu)深入分析：主循環(huán)泵故障主要為軸封漏水，現(xiàn)階段的技術(shù)只能對軸封漏水進(jìn)行檢測，當(dāng)漏水檢測裝置檢測到報警時，表明主循環(huán)泵漏水已比較嚴(yán)重，運維人員幾乎沒有時間進(jìn)行事故隔離。經(jīng)過多年數(shù)據(jù)經(jīng)驗分析，本文認(rèn)為原因是泵組運行過程中同軸度偏差值過大，而主循環(huán)泵同軸度偏差最直觀的反映為軸承發(fā)熱和泵組振動值偏大[1-3]。

本文研究出一套閥內(nèi)冷主循環(huán)泵在線監(jiān)測系統(tǒng)，提前規(guī)避因主循環(huán)泵故障導(dǎo)致直流系統(tǒng)故障，方案通過實時監(jiān)測主循環(huán)泵軸承運行溫度和泵組振動值，將監(jiān)測數(shù)據(jù)橫向和縱向?qū)Ρ?，可以更全面了解主循環(huán)泵運行工況是否正常，在主循環(huán)泵出現(xiàn)故障前及時發(fā)現(xiàn)問題，最大限度的保證閥冷系統(tǒng)的正常運行。

1 硬件設(shè)計

主循環(huán)泵在線監(jiān)測裝置通過合理布置主循環(huán)泵的監(jiān)測點和傳感器型號對主循環(huán)泵的振動和溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)以二進(jìn)制 4～20 mA 的形式傳送至水冷系統(tǒng)控制系統(tǒng)。實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)和報警信息以軟報文形式傳送至主控室顯示屏，方便工作人員遠(yuǎn)端查看，如圖1所示。

圖1 閥冷主循環(huán)泵溫度和振動監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)圖

1.1 溫度傳感器的布置

軸承是主循環(huán)泵極為重要的一部分，且軸承的運行狀態(tài)很大程度上反映了主循環(huán)泵的狀態(tài)，可通過監(jiān)測軸承的溫升來判斷主循環(huán)泵是否正常運行。因此，主循環(huán)泵側(cè)軸承和電機側(cè)的溫度監(jiān)測成為掌握主循環(huán)泵運行狀況的重要參考依據(jù)。根據(jù)泵在運行時主要的溫升點對泵進(jìn)行溫度監(jiān)測，本次研究選用溫度傳感器布置在泵側(cè)軸承和電機側(cè)軸承的表面溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，泵側(cè)軸承和電機側(cè)軸承溫度監(jiān)測點如圖2所示。

圖2 溫度傳感器安裝監(jiān)測點

1.2 振動傳感器的布置

每臺主循環(huán)泵共安裝有4個振動傳感器，分別用于監(jiān)測泵側(cè)水平振動、電機側(cè)水平振動、泵側(cè)豎直振動、電機側(cè)豎直振動，安裝監(jiān)測點如圖3、圖4所示。

圖3 豎直振動傳感器安裝監(jiān)測點

圖4 水平振動傳感器安裝監(jiān)測點

1.3 傳感器參數(shù)

主循環(huán)泵軸承箱運行時溫度不會超過 120℃，為確保測量精度，溫度傳感器選用熱電阻傳感器，該類型傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。溫度變送器采用先進(jìn)的電路模塊集成技術(shù)組成變送器，可與不同的溫度傳感器連接，用以實現(xiàn)對環(huán)境溫度和介質(zhì)的測量，輸出標(biāo)準(zhǔn)的4～20 mA電流信號。該變送器采用專有線路，線性好，負(fù)載能力強，抗干擾能力強。

表1 溫度傳感器參數(shù)

表2 振動傳感器參數(shù)

2 軟件設(shè)計

系統(tǒng)控制流程圖如圖5。

圖5 系統(tǒng)控制流程圖

系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括計算機的初始化，溫度傳感器采集設(shè)計，顯示器循環(huán)顯示軸承、電機的實時溫度和振動數(shù)據(jù)，溫度、振動數(shù)據(jù)的分析及存儲設(shè)計，局域網(wǎng)數(shù)據(jù)共享和遠(yuǎn)程監(jiān)測，通過主程序?qū)⒏鱾€子程序模塊串接起來成為一個能夠?qū)S承、電機溫度及振動頻率實現(xiàn)監(jiān)測、分析并顯示的一個整體。

軟件采用定時中斷的工作方式，每隔2 ms對各個傳輸?shù)紺PU的測量值進(jìn)行輪流采樣，通過數(shù)字濾波技術(shù)消除干擾，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計算出相應(yīng)的軸承和電機的溫度及振動頻率，根據(jù)軸承、電機的實時溫度與振動頻率對照國家標(biāo)準(zhǔn)判斷是否發(fā)出警報。

運行中的主循環(huán)泵振動及主循環(huán)泵軸承溫度實時顯示在OWS后臺，運行監(jiān)盤人員可以方便地查看主循環(huán)泵的運行參數(shù)，通過數(shù)據(jù)的橫向?qū)Ρ?，判斷某臺主循環(huán)泵是否運行良好；運行人員也可以通過查看某臺主循環(huán)泵的歷史數(shù)據(jù)，判斷該臺主循環(huán)泵運行趨勢；當(dāng)主循環(huán)泵運行參數(shù)超過系統(tǒng)設(shè)定值時，OWS后臺發(fā)相應(yīng)的報警信息，提醒運維人員對故障進(jìn)行處理。

3 結(jié) 論

本裝置根據(jù)換流閥主循環(huán)泵軸承溫度及泵組振動值變化為研究的基礎(chǔ)，開發(fā)了換流站閥冷系統(tǒng)主循環(huán)泵軸承溫度及泵組振動監(jiān)測裝置，實現(xiàn)了對主循環(huán)泵軸承及泵組的實時遠(yuǎn)端監(jiān)控，減少了工人去現(xiàn)場檢測的頻率，延緩了軸承溫度過高及泵組振動過頻引起的損害，提高了換流站閥冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。