汽轮机转速摆动原因分析及防范措施

　　摘要:转速探头和转速放大器连接方式和信号电缆屏蔽的接地方法，又在很大程度上决定了测量回路抗干扰能力的强弱。信号电缆屏蔽所接的地是屏蔽地，也叫模拟地，是为了避免电磁场对仪表和信号的干扰而采取的屏蔽网接地。电缆屏蔽层必须一端接地，以防止形成闭合回路干扰，铠装电缆的金属铠不应作为屏蔽保护接地，必须是铜丝网或镀铝屏蔽层接地。某公司2台汽动给曾因转速测量回路接地或信号干扰问题引发故障，介绍了故障和处理过程，并对磁阻转速探头和转速放大器在安装和应用过程中应注意的细节给出了建议。

　　关键词:磁阻探头;转速放大器;抗干扰

　　1给汽轮机转速测量回路

　　由于该转速传感器具有准确度高、测量范围宽、安装调试方便等优点，在火电厂转速测量也应用很广泛。某公司汽轮机的DEH系统调节、ETS超速保护和小汽轮机调节均采用磁阻式探头，DEH系统有专用的MCP测速卡，ETS系统有专用的显示仪表，转速探头可直接与其连接，但其微弱的高速变化的脉冲电压信号要被现场DCS脉冲卡件识别，需经转速放大器将其放大后才能进入DCS系统。交变的微弱信号在现场复杂的电磁辐射环境下长距离传输，测量回路的抗干扰能力是整个系统可靠运行的关键。给汽轮机转速测量采用磁阻式转速探头，磁阻式转速探头发出高速变化的脉冲电压信号，其幅值非常微弱，该信号通过电缆从就地传输到机房后，在DCS机柜内经转速放大器放大，进入DCS脉冲卡件，作为锅炉给水控制系统中给转速的测量信号，其中每台小汽轮机有2个转速探头，测得的转速值取平均值后作为调节系统的测量值。转速信号的电缆屏蔽在机柜处统一接到屏蔽地汇流排。

　　2转速测量回路故障分析

　　2号机组DCS系统过去进行改造，采用IA系列DCS系统，目前该系统已经投入使用10余年，系统运行一直比较稳定。但也曾因为外部回路接地和干扰原因引起设备异常，所幸没有导致主要辅机跳闸。小汽轮机挂闸后转速瞬间摆动到6120r/min，按照超速保护逻辑发出跳闸信号，影响小汽轮机的冲动及暖机时间，也导致整个机组的启动时间延长。从信号摆动现象来看，DCS系统发生故障的可能性不大，因为摆动的信号只有脉冲信号，其他模拟量信号、数字量信号显示均正常。如果DCS有故障，其他类型信号突变的可能性更大。另外I/O卡故障的可能性不大，因为2台小汽轮机转速信号分布在不同的I/O卡上，拿来新卡换上之后还是存在信号摆动情况。因此最大可能是现场信号受到了干扰，而且这些信号分布在2台小汽轮机上，电缆的走向基本一致而且相对比较集中，可能存在共性问题，由于无法找到确切的干扰源，只能怀疑这些信号的大幅摆动来自外界辐射干扰，这些干扰可能覆盖整台机组甚至整个电厂。

　　2.1探头外壳与插头外壳为绝缘连接

　　在2号机组A级检修后进行启动前试验，2台小汽轮机在静止时4路转速信号均大幅度摆动。检修人员对此做了很多试验，都没能解决这个问题，后来检查发现这些跳跃的转速信号，其探头外壳与引出线航空插头外壳不相连。由于探头安装在小汽轮机本体上，所以探头外壳接地，航空插头的外壳与引出电缆的屏蔽层相连，而引出线与信号电缆的屏蔽层未连接，这就导致航空插头和和电缆的引出线屏蔽没有接地，导致干扰的引入。针对此种情况，检修人员将转速探头更换为无锡埒河传感器厂提供的CS－1型转速传感器，此种转速探头结构设计上没有航空插头连接，探头外壳直接与引出线的屏蔽层相连，探头安装在小汽轮机本体后，引出线屏蔽即接地，解决了引出线屏蔽未接地而引进干扰的问题。在现场环境和机组辅机运行方式基本相同的情况下，2台小汽轮机转速摆动情况如图3所示。可见转速摆动的频率已经大幅减少，但摆动的最大值没有改变，仍可达到6000r/min，问题的主要原因没有找到。

　　2.2转速放大器位置不合理

　　检修人员又将2台小汽轮机4路转速信号线在机柜处转速放大器的输入端解除，则转速摆动情况立刻消失，说明干扰有可能是从就地到机房这段转速的弱信号区域引入。为了验证此结论，将转速放大器移到就地，转速探头发出的微弱脉冲信号先经过转速放大器放大成强信号，再经过原电缆从就地传输至DCS机柜，这样可将原来弱信号区段从100m减至2m。这时DCS画面里显示的小汽轮机转速摆动情况彻底消失，问题得到解决。热工人员利用检修机会对小汽轮机转速测量回路进行改造，将2台小汽轮机4个转速放大器安装在就地控制箱。由此可见，放大后的强信号更能有效抑制干扰，而转速摆动的真正原因是由于原转速测量回路弱信号区段受外界电场或磁场的干扰。

　　3防范措施

　　首先对这些信号电缆的屏蔽线从接地处断开，用绝缘表测量结果显示对地绝缘良好，说明这4路转速信号电缆的屏蔽层在规定的接地端接地，其他位置无屏蔽接地现象，故不存在屏蔽双端接地引入干扰的情况。随后对转速放大器进行更换，换上D4215U2型转速放大器，查阅使用手册得知新型转速放大器采用交流220V供电，不需要像原来使用D4215U1型的转速放大器进行电源转换，而且信号采集灵敏度高，重要的是放大器的输入频率经预分频器处理，更有效抑制干扰信号。将2台小汽轮机4路转速信号电缆的屏蔽线从接地处断开用导线引到另一个与系统屏蔽地接触良好的屏蔽端，发现干扰仍然存在，同时通过测量发现，原屏蔽地与系统屏蔽地的连接完好并符合规程规定，基本上排除了干扰从屏蔽地引入的可能性。

　　最后沿2台小汽轮机4路转速信号电缆的敷设路径查看在与动力电缆的平行和交叉敷设时的间距符合要求，在整个路径周围并无大的电磁干扰源通过，造成2号机组小汽轮机转速测量信号摆动原因基本得到了确定。

　　4结束语

　　综上所述，在重要转机设备上，转速的测量大多数采用磁阻式探头，磁阻式探头由永久磁铁和绕组组成，旋转机械的测速齿轮旋转时，探头中绕组的磁通量交替变化，转速探头即产生交变电压，其频率经计算能得岀旋转机械转速数值。热工信号的抗干扰能力是信号测量和远传中重要部分，很多令人无法解释的故障现象往往都是抗干扰能力差或屏蔽接地不好引起的。干扰源有的可以通过现场仿真重现，有的则无法复现跟踪。虽然热工自动化系统维护人员和设备厂家都在努力改善设备的工作环境和提高设备抗干扰能力，但都杜绝不了干扰的影响，而且有关抗干扰和接地系统的手册或书籍中说法往往也不尽相同，控制系统的安全性和可靠性有待进一步提高。

　　参考文献:

　　［1］高铁英，田广军．辽宁能港发电公司给转速监测保护系统改进［J］．东北电力技术，2009，30(1):34－36．

　　［2］张健．DCS系统接地的探讨［J］．科技世界，2014，34(28):275－276．

　　［3］陈立东．350MW机组小汽轮机MEH控制系统［J］．东北电力技术，2007，28(1):40－43．

　　［4］王滨，邵玉海．一起供热循环转速异常分析［J］．东北电力技术，2019，40(11):58－59．

　　作者周强 陈鹏龙

《汽轮机转速摆动原因分析及防范措施》

上一篇：基于机器视觉判别瓜类嫁接苗成活的试验研究

下一篇：当前配电运行管理存在的问题及建议