200MW火力发电机组辅机在线监测诊断系统改造及应用

摘要:大中型火力发电厂(单机功率在200MW以上)在重要辅机上安装、使用在线监测诊断系统已成为确保机组安全运行的重要手段,该系统的使用将有效地提高辅机设备可靠性,降低辅机的维护成本,提高辅机的可靠运行时间。

关键词: 辅机;监测;诊断;振动

1 概述

大庆油田热电厂主机已经成功地进行了DCS、DEH控制系统的改造,使得主机设备和控制系统较为先进,但是,辅机系统的监测诊断水平仍然处于八十年代水平。每年由于辅机振动造成的烧瓦事故 8起,其它辅机故障13起,造成直接经济损失近20万元,也影响机组的安全经济运行,间接的经济损失更是巨大的。为此,设计安装辅机运行状态在线监测诊断系统势在必行。系统实施后,可以最大限度地避免安全生产事故的发生,减少经济损失。经过论证分析,在油田热电厂#1机组实施了“200MW火电机组辅机在线监测诊断系统”技术改造。

2 主要研究内容

采用DSP技术和FCS(现场总线监控)技术相结合的方案,各个辅机设备监测参数的采集采用模块化设计,数据传输采用总线传输式设计。不仅可以节省大量的电缆,而且能够提高数据传输的可靠性、及时性和准确性。结合电厂的实际情况,还专门开发了专家软件包系统,通过频谱分析法提取出监测系统所涵盖的更深层次的振动信息,使信息价值的利用大幅提高。

3 辅机在线监测诊断系统技术指标

统技采集模件I/O模块通道为16路;过程数据最大处理量为1024点;参数数据最大处理量为512点;模块标准信号输出为4~20mA ;振动测试范围为0~2000μm;频响特性为1Hz~10KHz;继电器输出接点容量为DC24V/3A,AC220V/1A。

4 故障诊断

我们知道振动超标一直是转机设备难于解决的技术难题,用什么来量化振动的指标,是有效值还是峰-峰值?怎样进行频谱分析更科学?经过反复试验,最后我们采用振动的峰-峰值来量化振动的指标,在实际应用中,结合频响曲线对频谱进行分析取得了良好效果。下面我简单的介绍常见的故障判断:

4.1 水泵、风机故障诊断

在频谱图中当1倍频(1X)的幅值最大,2X、3X幅值均很小,时域波形为典型的正弦波时为不平衡故障。当2倍频(2X)的幅值较大至少大于1X幅值的1/2,3X幅值较小时为不对中故障。有许多频率成份,时域波形有削波现象时为轴颈与轴瓦摩擦故障。有多种频率成份,时域波形很紊乱时为轴与叶轮松动故障。当1X、2X、3X、4X、0.8X时域波形不稳定时为轴瓦枕断裂故障。当1X、2X、3X、0.2X时域波形不稳定时为基础松动故障。当0.2X、0.25X、0.5X、1X时域波形不稳定时为轴承盖上螺栓松动故障。当1X、2X,由于管道力作用使X、Y方向振幅不同时为烟机壳体变形故障。当出现1X、2X、3X、4X、5X、6X、7X、0.24X、0.39X、0.77X时确定为轴承热膨胀不均造成振动故障。出现1X、2X、3X、4X、0.3X、0.43X、0.5X、0.86X时为压缩机流体激振故障。

4.2 电动机故障诊断

在电流频谱中谐波幅值不稳定,在振动频谱图中有1X、2X、3X、4X,而且2X幅值较大时为电机静止气隙间隙增加故障。

当50HZ主频幅值而且较大,边频幅值较小时为电机(鼠笼式)铸条断裂故障

5 经济效益和社会效益分析

本项目总投资为71万元。由于监控不到,发现不及时,每年将造成的8次以上辅机轴瓦等设被损坏,直接经济损失13万元。该项目投入运行后,5到6年收回投资。系统投入后,大大降低运行人员的劳动强度,并且对于事故的及时发现、及时处理以及事故的分析都具有重大的意义。

6 应用前景

辅机监控管理系统充分应用先进的FCS(现场总线监控技术),现场监控模块替代监控仪表或单元组合监控装置,现场模块灵活方便的就地分散安装,不需要众多I/O机柜;监测信息通过共用数字总线进行信息传输,不需要敷设大量电缆,安装、维护简单、易行。数字信息传输的质量是模拟信息传输无法相比的。模块化、总线式辅机监控管理系统具有很强的扩展能力,后续新增监控点,只需增加相应模块和修改系统配置参数即可。由于提供现场总线通信方式和计算机集中管理平台,使这一系统特别适合于多测点、大范围、多类别集全厂辅机监控为一体的管理。系统升级仅需改变软件版本。同时,该系统结合计算机、PLC等先进技术,具有良好的扩展性和升级能力,完全可以在油田热电厂三台机组及国内同类型200MW机组中推广。

参考文献

[1]凌志浩.DCS与现场总线控制[M].北京:华东理工大学出版社,2008.

[2]李道霖.电气控制与PLC原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2004.

[3]齐占庆,王振臣.电气控制技术[M].北京:北京机械工业出版社 2002.

作者简介:袁鹏,女,大学,工学学士与管理学学士,助理工程师。