石门电厂两台300 MW机组配置4台引风机，系某电力机械厂引进国外技术首批制造的AN25eb型静叶可调轴流引风机。风机动叶外径约2.5 m，风机与2 000 KW驱动电机相连，转速达990 r/min。发电机组多次因该型风机振动过大被迫减负荷乃至停机停炉。在运行中风机径向、轴向振动大，振动值易受烟温、负荷等因素影响，抗振能力差。由于引风机远离集控室，又无其它远方监视设备，运行人员无法及时、准确地监测风机的运行状况，引风机振动直接威胁到机组安全经济运行。为此，《引风机振动研究》课题组成员认为：一面设法查找风机振动原因，并采取措施降低振动；同时研制开发引风机振动在线监测系统。本文则着重论述监测系统方面的内容。
2研制开发引风机振动在线监测系统
引风机振动在线监测系统主要由传感器、延长电缆和监控仪组成。
2.1传感器
由于露天测量风机振动，故特别定制XZP - 10型防水防潮磁电式速度传感器，每个传感器带有5m双芯屏蔽电缆1根。
2.2延长电缆
引风机至集控室距离远，为降低费用和方便布线，本系统采用10芯屏蔽电缆与监控仪相接，这种多芯屏蔽电缆由于往通道之问的交叉干扰和沿逡电磁干扰，故杠监控仪中采取措施加以解决。
2.3监控仪
监控仪由振幅通道、转速通道和供电电源等部分组成。现扼要叙述各部分情况。
2.3.1振幅通道
由于引风机的工作环境比汽轮发电机组更为恶劣，信号的传输距离更远，沿途传输所受的电磁干扰更多，因此对引风机实行实时振动在线监测更需要考虑抗干扰和高可靠性等技术措施，为此通道电路中采用了保护电路，抗干扰放大器和信号预处理器等，如图1所示。保护电路可有效地抑制通过传感器和传输线传来的高电压干扰，保护后续电路安全工作。抗干扰放大器进一步抑制外来的共模干扰，确保整个系统的测量稳定。尤其是对小信号的测量，更显示出它的优越性。信号预处理器根据不同的情况选择有效的工作频段，在不影响振动故障分析的前提下将无用信号滤除掉，同时对速度传感器低频特性的不足进行适当的补偿。
2.3.2转速通道
转速通道由电涡流位移传感器和测量电路组成，如图2所示，转速测量是由单片机完成。采用经济实惠的单片机既能提高测量精度，又能进行事故追忆。所用的电涡流位移传感器不但将键槽信号检测出来，同时也将轴振动、轴剩磁、轴不圆度等无用信号也检测出来，造成转速混乱。为了达到稳定地测量转速，必须将这些无用佶号清除，因此采用了阀值比较器和消振处理器。只要轴振动和其它无用信号未超出225 t/m，就不会发生转速混乱情况。在特殊情况可能超出225 um而出现转速混乱时，可将R13调大，提高阀值电压，以解决转速混乱问题。整形后送出的转速脉冲是+5到OV的负极性脉冲。
2.3.3供电电源部分
振动监控仪的供电系统由高隔离度的开关电源模块组成，并设有备用电源，以提高系统的可靠性。为了抑制开关电源输出的开关噪声对测量电路的影响，每个模块都加装了滤波器。
3监测系统的连接
监测系统的连接是指引风机控制电路的连接、传感器与延长电缆的连接以及延长电缆与监控仪的连接。
3.1 引风机控制电路的连接
引风机控制电路的连接如图3所示，其说明如
下：
(1)虚线框为通道插件，CH1和CH2分别接1号引风机水平向和轴向传感器，CH3和CH4分别接2号引风机水平向和轴向传感器。
(2)图中RL+1，2和RL-1，2为CH1和CH2继电器控制输出，它通过交流220V电源接至1号风机闸门。由图3类推2号风机接线。
(3)两个测点报警控制构成“或”关系，只要一个测点超过第Ⅱ报警值，延时100 s后即打闸停机。
(4)面板上K闭合，投保护；K断开，则屏蔽。
3.2传感器与延长电缆连接
传感器与延长电缆的连接如图4所示。传感器电缆与延长电缆之间的连接采用接线盒，接线盒能防水防潮。图4中虚线指电缆的铜网屏蔽层，传感器电缆中红线接“+”端，兰线接“一”端，外层铜网接‘地”。
3.3延长电缆与监控仪连接
延长电缆与监控仪的连接如图5所示。图中虚线框内为监控仪接线排。每个通道均有模拟电压(0—5V)、电流(4~20 mA)输出，可把它接至其它记录仪表，将记录振动随时间变化的曲线。如4线XY记录仪。
4实时监测系统的主要性能特点及技术指标
该实时监测系统具有以下性能特点：
(1)采用框架插件式盘装结构，通道独立，便于调试、维修和更换。
(2)在引风机支承外壳径向和轴向分别装设一个速度传感器，将振动信号直接送至集控室，进行有效的监测和显示风机振动及变化规律，并进行振动值超限报警，必要时可将信号接入引风机保护跳闸回路，实施故障保护跳闸。
(3)每个通道采用高共模抑制比的仪表放大器，有效抑制来自现场的电磁干扰，确保信号长距离传输，稳定可靠。
(4)各通道的报警输出采用无触点固态继电器，小电流(10 mA)起动，大电流(>1A)输出，无接触火花干扰，提高了控制可靠性和使用寿命。
(5)系统采用模拟与数字并行显示，便于观察振动的准确数值和振动的变化趋势。
(6)每个插件均有振动交流信号输出和直流电压、电流输出，以便进行振动分析和远距离传输振功信号，给多笔记录仪记录振动随时间变化，也可进入DCS系统实现联网管理。
该实时监测系统的主要技术指标：
(1)可测振动的频率范围：10~300 Hz标准频率：16.5 Hz(该引风机工作频率)。
(2)振幅测量范围：0~500 tjm(数字量)，0~300um（模拟量）。
(3)引风机报警设置：第工报警值为150 t/m(可调)，黄灯亮，第Ⅱ报警值为200 t/m(可调)，红灯亮，
报警电平可根据需要整定。当出现第Ⅱ报警时红灯亮，若电源面板上保护屏蔽开关置保护时，延时100 s后继电器闭合，继电器报警输出为交流220 V，最大控制电流为5A。
(4)每个通道具有4~20 mA和0—5V的模拟电流和电压输出，可供记录仪连续记录引风机振动曲线，以利振动趋势分析。
(5)面板上设有0~5 V交流有效值电压输出，为振动故障诊断提供了引风机振动的时域波形。
5 引风机振动监测系统的应用效果
1999年5月，在石门电厂4台大型引风机上，先后都安装了课题组研制开发的引风机振动实时在线监测系统。该系统一次兀件结构紧凑，安装在现场不影响运行巡视和检修工作的正常开展；二次仪表安装在集控室，精致美观，既能显示数字量，又能以棒图形式显示振动值，彤象直观，便于运行人员监视，且能在振动超限时报警提示，以便使引风机振动故障能得到及时有效的处理。
经过三年多应用，该监测系统从未发生误测、误动、误指示和误报警，完全达到设计要求。借助该系统的实时准确监测和对风机的多次试验，找出了该风机振动大的根源，进而采取加固水泥座基础、加焊圆钢增强引风机支撑刚度、调正轴系中心和改进运行方式等措施，引风机的振动值降低，如表1所示，为机组安全经济运行创造了有利条件。
|
出口导页 外壳中壳 |
支架 | 水泥做 | ||||
| 上部 | 下部 | 上部 | 中部 | 下部 | ||
| 改进前 | 247 | 123 | 83 | 77 | 48 | 22 |
| 改进后 | 100 | 42 | 25 | 19 | 14 | 5 |
对于大型机组的主机和主要辅机的振动问题，常规的定时巡测或人工定时观察的维护方式已不能满足要求。石门电厂引风机安上监测系统后，运行人员可在集控制室随时看到各台风机的振动状况，不必经常去引风机现场巡视，既节省了劳力又避免了人为的测量误差，真正做到了准确、可靠地连续测量和保护机组安全运行。
