石門電廠兩臺300 MW機組配置4臺引風機，系某電力機械廠引進國外技術首批制造的AN25eb型靜葉可調軸流引風機。風機動葉外徑約2.5 m，風機與2 000 KW驅動電機相連，轉速達990 r/min。發電機組多次因該型風機振動過大被迫減負荷乃至停機停爐。在運行中風機徑向、軸向振動大，振動值易受煙溫、負荷等因素影響，抗振能力差。由于引風機遠離集控室，又無其它遠方監視設備，運行人員無法及時、準確地監測風機的運行狀況，引風機振動直接威脅到機組安全經濟運行。為此，《引風機振動研究》課題組成員認為：一面設法查找風機振動原因，并采取措施降低振動；同時研制開發引風機振動在線監測系統。本文則著重論述監測系統方面的內容。
2研制開發引風機振動在線監測系統
引風機振動在線監測系統主要由傳感器、延長電纜和監控儀組成。
2.1傳感器
由于露天測量風機振動，故特別定制XZP - 10型防水防潮磁電式速度傳感器，每個傳感器帶有5m雙芯屏蔽電纜1根。
2.2延長電纜
引風機至集控室距離遠，為降低費用和方便布線，本系統采用10芯屏蔽電纜與監控儀相接，這種多芯屏蔽電纜由于往通道之問的交叉干擾和沿逡電磁干擾，故杠監控儀中采取措施加以解決。
2.3監控儀
監控儀由振幅通道、轉速通道和供電電源等部分組成。現扼要敘述各部分情況。
2.3.1振幅通道
由于引風機的工作環境比汽輪發電機組更為惡劣，信號的傳輸距離更遠，沿途傳輸所受的電磁干擾更多，因此對引風機實行實時振動在線監測更需要考慮抗干擾和高可靠性等技術措施，為此通道電路中采用了保護電路，抗干擾放大器和信號預處理器等，如圖1所示。保護電路可有效地抑制通過傳感器和傳輸線傳來的高電壓干擾，保護后續電路安全工作。抗干擾放大器進一步抑制外來的共模干擾，確保整個系統的測量穩定。尤其是對小信號的測量，更顯示出它的優越性。信號預處理器根據不同的情況選擇有效的工作頻段，在不影響振動故障分析的前提下將無用信號濾除掉，同時對速度傳感器低頻特性的不足進行適當的補償。
2.3.2轉速通道
轉速通道由電渦流位移傳感器和測量電路組成，如圖2所示，轉速測量是由單片機完成。采用經濟實惠的單片機既能提高測量精度，又能進行事故追憶。所用的電渦流位移傳感器不但將鍵槽信號檢測出來，同時也將軸振動、軸剩磁、軸不圓度等無用信號也檢測出來，造成轉速混亂。為了達到穩定地測量轉速，必須將這些無用佶號清除，因此采用了閥值比較器和消振處理器。只要軸振動和其它無用信號未超出225 t/m，就不會發生轉速混亂情況。在特殊情況可能超出225 um而出現轉速混亂時，可將R13調大，提高閥值電壓，以解決轉速混亂問題。整形后送出的轉速脈沖是+5到OV的負極性脈沖。
2.3.3供電電源部分
振動監控儀的供電系統由高隔離度的開關電源模塊組成，并設有備用電源，以提高系統的可靠性。為了抑制開關電源輸出的開關噪聲對測量電路的影響，每個模塊都加裝了濾波器。
3監測系統的連接
監測系統的連接是指引風機控制電路的連接、傳感器與延長電纜的連接以及延長電纜與監控儀的連接。
3.1 引風機控制電路的連接
引風機控制電路的連接如圖3所示，其說明如
下：
(1)虛線框為通道插件，CH1和CH2分別接1號引風機水平向和軸向傳感器，CH3和CH4分別接2號引風機水平向和軸向傳感器。
(2)圖中RL+1，2和RL-1，2為CH1和CH2繼電器控制輸出，它通過交流220V電源接至1號風機閘門。由圖3類推2號風機接線。
(3)兩個測點報警控制構成“或”關系，只要一個測點超過第Ⅱ報警值，延時100 s后即打閘停機。
(4)面板上K閉合，投保護；K斷開，則屏蔽。
3.2傳感器與延長電纜連接
傳感器與延長電纜的連接如圖4所示。傳感器電纜與延長電纜之間的連接采用接線盒，接線盒能防水防潮。圖4中虛線指電纜的銅網屏蔽層，傳感器電纜中紅線接“+”端，蘭線接“一”端，外層銅網接‘地”。
3.3延長電纜與監控儀連接
延長電纜與監控儀的連接如圖5所示。圖中虛線框內為監控儀接線排。每個通道均有模擬電壓(0—5V)、電流(4~20 mA)輸出，可把它接至其它記錄儀表，將記錄振動隨時間變化的曲線。如4線XY記錄儀。
4實時監測系統的主要性能特點及技術指標
該實時監測系統具有以下性能特點：
(1)采用框架插件式盤裝結構，通道獨立，便于調試、維修和更換。
(2)在引風機支承外殼徑向和軸向分別裝設一個速度傳感器，將振動信號直接送至集控室，進行有效的監測和顯示風機振動及變化規律，并進行振動值超限報警，必要時可將信號接入引風機保護跳閘回路，實施故障保護跳閘。
(3)每個通道采用高共模抑制比的儀表放大器，有效抑制來自現場的電磁干擾，確保信號長距離傳輸，穩定可靠。
(4)各通道的報警輸出采用無觸點固態繼電器，小電流(10 mA)起動，大電流(>1A)輸出，無接觸火花干擾，提高了控制可靠性和使用壽命。
(5)系統采用模擬與數字并行顯示，便于觀察振動的準確數值和振動的變化趨勢。
(6)每個插件均有振動交流信號輸出和直流電壓、電流輸出，以便進行振動分析和遠距離傳輸振功信號，給多筆記錄儀記錄振動隨時間變化，也可進入DCS系統實現聯網管理。
該實時監測系統的主要技術指標：
(1)可測振動的頻率范圍：10~300 Hz標準頻率：16.5 Hz(該引風機工作頻率)。
(2)振幅測量范圍：0~500 tjm(數字量)，0~300um（模擬量）。
(3)引風機報警設置：第工報警值為150 t/m(可調)，黃燈亮，第Ⅱ報警值為200 t/m(可調)，紅燈亮，
報警電平可根據需要整定。當出現第Ⅱ報警時紅燈亮，若電源面板上保護屏蔽開關置保護時，延時100 s后繼電器閉合，繼電器報警輸出為交流220 V，最大控制電流為5A。
(4)每個通道具有4~20 mA和0—5V的模擬電流和電壓輸出，可供記錄儀連續記錄引風機振動曲線，以利振動趨勢分析。
(5)面板上設有0~5 V交流有效值電壓輸出，為振動故障診斷提供了引風機振動的時域波形。
5 引風機振動監測系統的應用效果
1999年5月，在石門電廠4臺大型引風機上，先后都安裝了課題組研制開發的引風機振動實時在線監測系統。該系統一次兀件結構緊湊，安裝在現場不影響運行巡視和檢修工作的正常開展；二次儀表安裝在集控室，精致美觀，既能顯示數字量，又能以棒圖形式顯示振動值，彤象直觀，便于運行人員監視，且能在振動超限時報警提示，以便使引風機振動故障能得到及時有效的處理。
經過三年多應用，該監測系統從未發生誤測、誤動、誤指示和誤報警，完全達到設計要求。借助該系統的實時準確監測和對風機的多次試驗，找出了該風機振動大的根源，進而采取加固水泥座基礎、加焊圓鋼增強引風機支撐剛度、調正軸系中心和改進運行方式等措施，引風機的振動值降低，如表1所示，為機組安全經濟運行創造了有利條件。
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出口導頁 外殼中殼 |
支架 | 水泥做 | ||||
| 上部 | 下部 | 上部 | 中部 | 下部 | ||
| 改進前 | 247 | 123 | 83 | 77 | 48 | 22 |
| 改進后 | 100 | 42 | 25 | 19 | 14 | 5 |
對于大型機組的主機和主要輔機的振動問題，常規的定時巡測或人工定時觀察的維護方式已不能滿足要求。石門電廠引風機安上監測系統后，運行人員可在集控制室隨時看到各臺風機的振動狀況，不必經常去引風機現場巡視，既節省了勞力又避免了人為的測量誤差，真正做到了準確、可靠地連續測量和保護機組安全運行。
