丹江口水力發(fā)電廠機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝及運(yùn)用

毛俊雋

提要：丹江電廠在機(jī)組改造中安裝了PSTA2003狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷分析系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)各類傳感器安裝質(zhì)量和工藝的好壞直接關(guān)系著系統(tǒng)信號(hào)采集是否真實(shí)、可靠。此系統(tǒng)大大提高了機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的自動(dòng)化水平，為今后電廠機(jī)組狀態(tài)檢修提供了可能性。

關(guān)鍵詞： 狀態(tài)監(jiān)測(cè) ； 診斷 ； 分析

0 引言

丹江水力發(fā)電廠機(jī)組振動(dòng)、擺度、壓力、油位、油混水等非電量參數(shù)的采集以前都是基于單片機(jī)，每個(gè)數(shù)字表頭參數(shù)獨(dú)立顯示，不具備存儲(chǔ)功能，也沒有外部通信接口，更談不上診斷分析了。這種數(shù)字顯示儀表一塊只顯示一個(gè)測(cè)點(diǎn)的即時(shí)信息，以往的歷史數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法存儲(chǔ)查詢，只有通過紙質(zhì)的巡檢記錄人工查找。并且一臺(tái)機(jī)三十余個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)值都是孤立顯示，各個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)無(wú)法建立起來(lái)。遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代水力發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化監(jiān)控要求。

1 系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)布置及校驗(yàn)安裝要點(diǎn)

丹江電廠機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共有四十個(gè)測(cè)點(diǎn)的安裝，以及整個(gè)系統(tǒng)的安裝調(diào)試，大致按照以下的工作流程：開始→驗(yàn)貨→傳感器安裝前復(fù)測(cè)→考察測(cè)點(diǎn)具體安裝位置，確定端子箱安裝位置→鋪設(shè)電纜、光纖→安放上、下位機(jī)設(shè)備、安放盤柜設(shè)備→傳感器安裝→配線→檢查，通電測(cè)試通過→結(jié)束。在此過程中，現(xiàn)場(chǎng)各類傳感器安裝質(zhì)量和工藝的好壞直接關(guān)系著信號(hào)采集是否真實(shí)、可靠，所以顯得尤為重要。

由于1號(hào)、2號(hào)機(jī)和3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)機(jī)組結(jié)構(gòu)上的不同（1號(hào)、2號(hào)發(fā)電機(jī)為半傘式，3至6號(hào)發(fā)電機(jī)為全傘式），所以測(cè)點(diǎn)的布置也有所不同。

1.1 機(jī)架振動(dòng)速度傳感器安裝

現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)傳感器包括水平振動(dòng)傳感器、垂直振動(dòng)傳感器，安裝過程注意如下：

記錄該測(cè)點(diǎn)所使用的傳感器編號(hào)

水平振動(dòng)速度安裝時(shí)必須保證傳感器的水平度，不允許有斜度，傳感器通過M6*20螺栓緊固在安裝支架上（絕緣）。安裝頂蓋水平振動(dòng)時(shí)未采用廠家提供的10mm厚支架底板，而是另外加工20mm厚底板，讓底板厚度增加以減少機(jī)組運(yùn)行時(shí)振動(dòng)測(cè)量的誤差。

垂直振動(dòng)速度安裝時(shí)必須保證傳感器的垂直度，不允許有斜度，傳感器通過M6*20螺栓緊固在安裝支架上（絕緣）。安裝頂蓋垂直振動(dòng)時(shí)，為減少機(jī)組運(yùn)行時(shí)測(cè)量的誤差，未采用廠家提供的10mm厚底板在頂蓋支架壁焊接，另外加工了100mm厚的底板直接焊接在頂蓋底面。

傳感器要求：傳感器采用完全密封，不使用航空接頭，電纜密封引出

傳感器底端固定螺絲不能突出底座，并用硅膠密封

1.2擺度電渦流傳感器安裝

傳感器的選用：首先根據(jù)測(cè)點(diǎn)類型確定傳感器量程。

安裝時(shí)保證探頭、延長(zhǎng)電纜、前置器為同一套傳感器，記錄該測(cè)點(diǎn)所使用的探頭、延長(zhǎng)電纜、前置器編號(hào)；

探頭安裝間隙：探頭安裝時(shí)，應(yīng)考慮傳感器的線性測(cè)量范圍，要求將探頭的安裝間隙設(shè)在傳感器的線性中點(diǎn)，如傳感器有效測(cè)量范圍為：0.4-2.4mm，安裝時(shí)傳感器探頭距離大軸為1.4mm。

調(diào)整探頭安裝間隙方法：在探頭端面和被測(cè)面之間塞入設(shè)定安裝間隙厚度的塞尺，當(dāng)探頭端面和被測(cè)面壓緊塞尺時(shí)，緊固探頭即可。

將探頭、延長(zhǎng)電纜、前置器連接起來(lái)，給傳感器系統(tǒng)接通電源，通過萬(wàn)用表監(jiān)測(cè)傳感器輸出（OUT與com端），同時(shí)調(diào)節(jié)探頭與被測(cè)面的間隙，當(dāng)前置器的輸出等于安裝間隙所對(duì)應(yīng)的電壓時(shí)，在緊固探頭即可。

不論采用以上哪種方式安裝，安裝結(jié)束后都必須記錄傳感器安裝間隙及輸出電壓。安裝探頭用支架的制作都采用50角鋼保證牢固，受現(xiàn)場(chǎng)安裝條件限制采用長(zhǎng)支架時(shí)增加加強(qiáng)筋減少機(jī)組運(yùn)行時(shí)支架自身的振動(dòng)。最重要的是保證上導(dǎo)、推力、水導(dǎo)這上、中、下三處導(dǎo)軸承同一方位安裝時(shí)盡量在一條豎直線上。

傳感器固定螺栓不得與傳感器殼體短接。

1.3 壓力和壓力脈動(dòng)傳感器的檢定及安裝

壓力和壓力脈動(dòng)傳感器安裝時(shí)必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況確定相應(yīng)傳感器量程范圍，一般傳感器采用二線制接法，機(jī)械接口采用M20*1.5公制螺紋。輸出信號(hào)：4～20mA。安裝前在熱工計(jì)量室內(nèi)檢定合格。

壓力脈動(dòng)變送器安裝注意事項(xiàng)：

確定測(cè)點(diǎn)傳感器量程。

確定現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)所配置的管道螺紋是否與傳感器螺紋相匹配，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)螺紋配置三通。

測(cè)點(diǎn)通過三通與傳感器直接相連，傳感器垂直安裝。

測(cè)壓管道經(jīng)常會(huì)含有氣體，因此必須安裝排氣閥。

由于排氣閥門進(jìn)水口較小，要求角度較嚴(yán)，為排除因排氣閥進(jìn)水角度對(duì)信號(hào)的影響，在三通閥水平出口安裝排氣閥。

記錄該測(cè)點(diǎn)所使用的傳感器編號(hào)及量程

傳感器接口采用防水膠帶。

傳感器安裝完成后通過排氣閥將管道內(nèi)氣體全部排出。

對(duì)比系統(tǒng)顯示壓力值與現(xiàn)場(chǎng)壓力表計(jì)值。

1.4 油位變送器的校準(zhǔn)及安裝

壓油槽和集油槽的油位變送器是磁助式，其它油槽的油位變送器是電阻式的。安裝前在計(jì)量室內(nèi)用磁鐵、尺子等檢查油浮子的上下變化和輸出電流之間的線性關(guān)系?，F(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)保證各連接牢固可靠無(wú)滲漏。

1.5 油混水變送器的校準(zhǔn)及安裝

當(dāng)油槽中水比例由0～10%增大時(shí)，油混水變送器可輸出電流4～20mA。產(chǎn)品說明書中指出傳感器應(yīng)在油槽底部鉆孔直接安裝，因?yàn)樗拿芏缺扔痛?，這樣測(cè)量較準(zhǔn)確。我廠受現(xiàn)場(chǎng)安裝條件的限制，通常安裝在取油樣的管子上，在安裝時(shí)盡量保證變送器的集油筒水平安裝，讓集油筒的排油口在最底端豎直向下，利于排油。

1.6 流量差壓變送器的安裝使用

由于差壓變送器本身自帶排氣閥，因此安裝時(shí)不必安裝排氣閥門。

差壓變送器安裝時(shí)必須確定好高壓側(cè)（標(biāo)記H）及低壓側(cè)（標(biāo)記L），不得接反。

差壓變送器安裝必須使用三閥組。

三閥組的使用：

先打開三閥組中間閥門，使變送器兩個(gè)輸入端達(dá)到均壓。

再打開高壓及低壓閥門。

關(guān)閉中間閥。

打開變送器兩側(cè)排氣閥門進(jìn)行管道排氣。

排氣完成后關(guān)閉排氣閥門。

1.7軸向位移傳感器的安裝

軸向位移傳感器最佳安裝點(diǎn)應(yīng)該在推力油盆內(nèi)部鏡板下方，但受現(xiàn)場(chǎng)條件限制5號(hào)、6號(hào)機(jī)軸向位移傳感器支架安裝在風(fēng)洞內(nèi)下機(jī)架內(nèi)圈平面上，探頭向上對(duì)準(zhǔn)有效測(cè)量面，但是轉(zhuǎn)子下部?jī)?nèi)圈平面旋轉(zhuǎn)時(shí)有凸臺(tái)，所以測(cè)量存在一定誤差。在隨后的1號(hào)機(jī)組改造中，我們將軸向位移傳感器安裝在了上導(dǎo)軸承油箱蓋上，探頭向下，面對(duì)下平面。

1.8鍵相（轉(zhuǎn)速）傳感器的安裝

鍵相傳感器和水導(dǎo)+X擺度共用一個(gè)安裝支架，垂直安裝距離要大于60mm，避免產(chǎn)生交叉磁場(chǎng)，影響傳感器輸出。

2 系統(tǒng)安裝、調(diào)試中的問題及解決

2.1由于下位機(jī)采集顯示屏柜均為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，內(nèi)部的尺寸都是固定好的，電纜總進(jìn)口尺寸偏小，而現(xiàn)場(chǎng)變送器的40多根電纜較粗，引入到盤柜較困難，每臺(tái)盤柜就位前都要通過鉆、鋸、銼等機(jī)械方法把尺寸擴(kuò)大。

2.2由于廠家主要是做振動(dòng)、擺度等穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)的，有的水壓、油位、油混水等模擬量是應(yīng)我廠要求加進(jìn)去的，下位機(jī)采集顯示屏柜后面的接線端子該有+24V輸出電源的都沒有?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)好幾個(gè)點(diǎn)都沒信號(hào)進(jìn)來(lái)，后來(lái)從上面電源端子往下短接了才正常顯示。

3 系統(tǒng)運(yùn)行情況

系統(tǒng)設(shè)備總體安裝、調(diào)試完后，除了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能外，主要的是數(shù)據(jù)分析功能。用戶可以通過機(jī)組當(dāng)前實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)的認(rèn)識(shí)、理解或故障分析。比如：機(jī)組軸心軌跡分析、相關(guān)趨勢(shì)分析、數(shù)據(jù)明細(xì)表分析等。還可以通過對(duì)選擇不同時(shí)期的機(jī)組數(shù)據(jù)制作各種不同功能目的的機(jī)組報(bào)告，便于試驗(yàn)結(jié)果的保存。比如：性能報(bào)告、甩負(fù)荷報(bào)告等。

4 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)安裝、運(yùn)行至今，狀態(tài)良好，完全滿足了水力發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化要求，要讓這套系統(tǒng)強(qiáng)大的功能更好的發(fā)揮出來(lái)，更在于日常的維護(hù)和管理。