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大型离心机组转速测量系统的改造
作者:亚博  来源:亚博网址多少  时间:2019-10-27 08:58  点击:

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  大型离心机组转速测量系统的改造 摘 要:文章以公司 170 万吨/年渣油加氢装置循环氢压缩机试运过程中碰到的转速大幅度 高频波动故障处理过程为例,从硬件、软件多方面分析问题,并提出创造性解决方案,有 效处理故障,从而保证机组正常试运和装置按时开工,也为大型离心式压缩机组转速测量 系统故障处理提供指导性借鉴作用。 关键词: 循环机 ,转速 , 阻抗 ,调速控制 1 前言 BCL409 为渣油加氢装置循环机组,采用杭州汽轮机厂出厂的汽轮机驱动,并配套沈阳 透平机械有限公司开发的控制系统(ITCC) ,正常工作转速为 10000rpm。机组在安装试机过 程中, 在升速至暖机阶段, 准备以 3500rpm/min 加速率越过临界转速区域时 (3629~4629rpm) , 多次出现转速信号测量值在 3900~8311 之间以方波形式近似成倍的跳跃,电液转换器输出 随即开始频繁波动,波动范围在 30%~70%之间,形成恶性循环,根本无法稳定升速,导致 机组试机不顺,严重阻扰装置开工进度,转速波动情况如下图。 图 1 循环机组转速波动情况图 2 机组测速系统简介 2.1 汽轮机转速探头共 6 支: 分别为 ST11271A/B/C/D/E(远程指示五支)+就地指示一支, 其中 ST11271A/B 用于 ITCC 系统调速控制,ST11271C/D/E 用于 203 超速保护; 2.2 转速测量回路,如下图(9753-110:PI 卡件 ETP 前置板) 图 2 转速测量回路图 回路介绍: 转速信号未经过任何处理, 电压信号方式直接进入 ETP 前置板, 通过 ELCO 电缆传输信号至 PI3511 脉冲输入模块; 2.3 仪表设备及相关参数检查:包括转速探头,连接电缆,端子排,ETP 板,PI 卡, PI 卡件组态参数等,均正常。 2.4 调速控制简介:汽轮机转速信号 ST11271A、ST11271B 通过高选后与目标转速对 比,根据偏差输出 4~20mA 电信号,通过电液转换器转化为液压信号,控制二次油压,调节 主调节汽阀的开度, 进而调节汽轮机进汽流量, 提高或降低转速, 经往复多次调节及反馈后, 最终达到调节转速的目的。 3 转速波动原因分析 查询相关参数趋势:转速,键相,电液转换器输出等,发现如图所见图: 注:绿色:ST11271A,红色:ST11271B,黄色:KT11270 图 3 转速波动趋势图 趋势分析:在转速信号在 0~3700RPM 之间,ST11271A、ST11271B、KT11270 三者趋 势数据显示基本无偏差;当转速信号升速至临界转速范围时,根据上图发现 ST11271B 呈阶 梯状趋势上升,继而 ST11271A 呈直线上升,两者最高值基本相等且交替出现最高值,趋势 数据值显示 KT11270 趋势较稳定,但仅 ST11271A 及 ST11271B 数值的一半(如同一时刻 ST11271A:4156rpm,ST11271B:8311 rpm,KT11270:3909) 。 可能存在原因如下: 3.1 测速回路故障。经多次检查、在线/离线测试,转速探头,连接电缆,端子排,ETP 板, PI 卡等硬件设施无明显缺陷, PI 卡件软件组态参数设置无误; 故排除此种原因可能性。 3.2 电液转换器、 主调节汽阀等转速控制设施故障。 经机械专业及汽轮机厂家对其进行 多次静态、动态调试,两者线性关系非常紊和;液压油为经多次高精度过滤后润滑油,不存 在液压油中含杂质卡涩电液转换器的可能;故,此种原因引起转速波动的可能性非常低,可 以排除; 3.3 测速盘与转速探头不匹配。由于此前该汽轮机单试时,转速非常稳定;故,此种原 因排除。 3.4 测速盘被磁化。由于磁电传感器通过磁电感应将被测转速转换成感应电动势信号, 因此磁电传感器对空气间隙处的外部磁场非常敏感, 较强的外部干扰磁场, 会造成测量严重 失真。故,在机组测速盘未解体拆出校验前,此种原因不能排除,而且可能性不低; 3.5 测速回路抗干扰能力太差。 采用磁电传感器类型的转速探头整个测速回路抗干扰能 力差,无可调滤波电路,要求信号传输线路尽可能短,减小信号传输过程中的干扰,导致转 速失真。本机组测速回路由测速盘测得信号后直接传至 PI 卡,中途无屏蔽措施,传输线 米, 若存在细微的干扰信号亦会干扰正常的转速方波或正弦波, 势必影响测速准确性; 再根据图 3 的现场趋势分析,转速大致成倍的波动,属于非常明显的杂波干扰。故,此种原 因的可能性最大。 4 故障处理步骤 经上述原因分析、综合对比后,结合装置开工形势,机组不可能立即安排解体对测速 盘消磁,决定先从如何提高测速回路抗干扰能力着手解决问题。 磁电式传感器主要是利用磁阻元件来做转速测量的。 磁阻元件有一个特性, 转速表就是其阻 抗值会随着磁场的强弱而变化。 通常磁电式传感器内装有磁性铁, 使传感器预先带有一定的 磁场, 当金属的检测齿轮靠近传感元件时, 齿轮的齿顶与齿谷所产生的磁场变化使得传感元 件的磁阻抗也跟着变化。 但是磁阻元件的阻抗值随外界干扰的变化很大, 通常都采用一个磁 阻元件测量转速时,外界影响非常厉害,这使磁阻元件的应用受到很大的限制。可是如果它 采用了两个磁阻元件,不仅能补偿了外界干扰的影响,还可以大大地增强传感器的灵敏度。 如下图所示为磁电式转速传感器的原理图, 由两个磁阻元件和两个电阻构成的电桥回路, 其差动输出信号即检测信号被取出后直接送到 DC 放大器进行放大。这里简单地把框图 图 4 磁电式传感器原理图 再说明一下。 为了调整两个磁阻元件的阻抗差异, 电桥回路里还加入了可调电位器作为阻抗 的平衡调整。平衡电桥的输出接 DC 放大器。若检测用齿轮采用渐开线齿轮时,输出波形几 乎和正弦波差不多。信号经过放大后,被送到整形回路进行整形,使其变成上沿和下沿跳变 得更快的矩形波。 根据上述理论,作出大胆尝试,在保证原有测速回路完整性

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