轴系振动分析系统在旋转机械中的应用

    0　引言

    在莱钢热电厂应用的大型旋转机械主要有汽轮发电机、高炉轴流鼓风机以及TRT(Blast Furnace TopGas Recovery Turbine Unit)机组等。轴系运行状态的好坏是整个机组能否安全高效运行的前提,轴系故障包括轴承磨损或温度高、转子质量不平衡、轴振大或波动、密封瓦碰磨、转子不对中等等。目前仅老区就有9台高炉鼓风机、7台发电机,其中5号风机机组是从唐钢引进的二手设备,历年来因机组轴系振动过大一直影响着机组的正常运行,使供风效果大打折扣,转子也返厂做过多次的维修。生产实践表明常规的轴系状态检测已不能满足设备稳定运行的要求,需对振动数据作进一步的专业化分析,提前预防或消除故障。为了有效预防或减轻大型旋转机械的故障,近年来莱钢加强了对厂区大型旋转机械轴系的检测与故障诊断技术的研究与实施应用,以便对机组运行中的各种状态作出及时、正确、有效的判断,将故障的危害性降到最低程度,也能对设备的运行进行必要的指导。

    1　系统技术分析

    1.1　系统思路

    本项目中充分利用现有设备的3500保护系统。3500的框架均采用3500/20框架接口模块,在本项目中将其更换为3500/22 TDI (Transient DataInterface)瞬态数据接口模块,用于与System1服务器接口,同时利用现有各个监测分站中的网络,数据采集分站与中心站之间的通讯电缆为光纤。

    1.2　系统配置

    检测设备主要包括传感器、延伸电缆、前置器、就地电缆和3500监测保护系统。传感器采集的信号通过前置器、电缆到达主控室内的监测器;监测器可以输出4 mA～22 mA信号和开关量信号到DCS的IO模板,实现对转子机械性能的监测。3500系统的配置包括:电源两块,框架接口模块3500/20一块,3500/42M三块,3500/25一块,3500/32两块,3500/92一块。无论是汽轮发电机与汽轮轴流鼓风机还是高炉TRT轴系其测点基本相同,每个旋转机械轴系测点都包括个轴振、轴两端的位移、1个键相。轴系检测元件通过本特利延伸电缆接到前置放大器,然后通过电缆引入本特利3500系统,再由3500/22瞬态数据接口模块通过以太网通讯引入System 1平台。远程分析诊断采用System 1平台开发,并进行机组轴系过程的实时状态监测分析和故障诊断。

    1.3　系统网络结构

    系统通过工业以太网络将本特利振动数据采集系统与各现场控制室交换机互联,然后通过光缆与远程监控中心交换机连接。系统网络结构见图1。

    1.4　3500与System1的接口

    振动保护系统利用现有3500系统框架中的3500/22M瞬态数据接口(TDI)模块将系统采集的振动数据送入System1进行分析和监测。System1服务器还可以与DCS原生产商提供的OPC(ObjectLinking and Embedding for Process Control)服务接口,接收和存储经DCS采集并发送的过程量测点信息。这些过程量信号通过OPC标准协议进行传送,System1接收到信号后存储在System1服务器中,并将监测、分析和诊断等综合管理信息在人机界面上显示。每个网络交换机配有网线接口用于连接3500框架和站内数据采集服务器。