浅谈风机振动仪表监测系统的设计

潘程兰(中石化宁波工程有限公司，浙江 宁波 315103)

浅谈风机振动仪表监测系统的设计

潘程兰
(中石化宁波工程有限公司，浙江 宁波 315103)

风机上的轴系仪表数量少且种类单一，通常仅设置振动检测点，其监测系统的配置值得探讨。以CFB锅炉三大风机为例，简述三大风机的重要作用及风机振动测点的设置；结合工程设计及现场实践，详细地介绍CFB炉三大风机振动仪表监测系统的配置，提出了两种方案及几点建议。

风机振动仪表 监测系统 风机

为了保证泵、风机等旋转设备的安全运行，工厂对旋转设备的监控越来越重视，轴系仪表及其系统也得到了普遍的应用。轴系仪表因测量原理及系统组成不同于常规仪表，在工程项目设计过程中，往往需单独考虑。同时，随着工厂集成化和智能化要求的提高，机组监测系统MMS(Machine Monitoring System)也得到了一定程度的应用。

由于旋转设备的监控复杂程度、重要性等因素，不同的旋转设备应采取不同的系统配置方式。对于大型复杂的旋转设备，成熟的框架模块结构已被各方接受，本文主要介绍风机及其振动仪表监测系统的设计。

1 CFB三大风机及振动测点简介

通常，循环流化床CFB(Circulating Fluidized Bed)锅炉主要配置3台风机： 一次风机、二次风机和引风机。CFB炉的一次风由一次风机供给，主要用于流化炉内物料，同时提供炉膛下部密相区燃料燃烧所需要的O2。CFB炉的二次风由二次风机供给，除了补充炉内燃料燃烧所需要的O2并加强物料的混合均匀外，还能适当调整炉内温度场的分布，起到防止局部烟气温度过高、降低NOX排放量的作用。一次风机和二次风机为CFB炉提供流化风、燃烧用风及火上风。引风机的作用是将燃烧产生的烟气从炉膛中抽出，并经烟囱排入大气。CFB炉的燃烧要求以上各风机的风量随需要及时调整，以保证配风比合适，维持炉膛内稳定，保证锅炉正常高效燃烧，并保证锅炉供汽。所以，风机的安全运行对CFB炉的长期稳定运行起着至关重要的作用。

旋转设备的所有故障中，振动故障出现的频率最高，由于振动信号易获得，在不影响机组运行的情况下易于实现在线监测。通常在三大风机的每个轴承上设置2支互成90°的振动传感器，多数选用磁电速度式或压电速度式传感器。而且风机轴承振动都设报警值和联锁值，超过联锁值，要求控制系统立即停机。

2 监测系统设计方案介绍

风机上的轴系仪表数量少且种类单一，有的采用振动变送器，将振动传感器的电压信号转化为4～20 mA信号，虽能满足DCS监测的需要，但无法提供保护接点输出。某些国外厂家的振动变送器还可提供动态信号，但缓冲输出仅供现场诊断，无法为MMS提供实时数据和状态信息，因而无法满足工厂集成化和智能化的管理需求。有些风机轴系仪表采用Bently Nevada振动传感器，并配置Nevada 3500系统，无论是从系统兼容性还是先进性方面，均具有很大的优势。但是，考虑到项目投资，需要采用高成本的配置，业主通常难以接受。

笔者以实际工程项目为例，从系统设计的角度介绍两种不同的配置方案，供大家参考。

2.1采用监视器的方案

以某大型炼化一体化项目配套热电工程为例。该项目某台CFB炉设置了1台一次风机、1台二次风机和1台引风机，均采用离心式风机。每台风机就地设置了4支Bently Nevada振动传感器。过程控制要求： 风机振动的连续信号和报警联锁信号在DCS内监控；该项目暂时不设置MMS，但要求预留MMS的接口，且每台风机配置1台Bently Nevada监测器。

3台风机振动传感器和监视器的配置一样，现以一次风机为例，其振动测点及配置见表1所列。

表1 一次风机振动测点及配置 mm/s

Bently Nevada监测器[1]支持4通道振动输入，4个4～20 mA信号，6个开关量信号，满足了DCS对风机连续监测和联锁保护的需要；支持4通道温度输入，适用于小机组的监测和保护；相对于框架模块化系统，成本较低；支持缓冲输出和Modbus通信，实现了预留与状态监测系统的接口；外形灵巧，整装式独立安装，可通过导轨支架或安装板安装；外配就地保护箱，可直接将监测器安装在风机附近，监测器的就地显示装置为可选项。

2.2采用监视系统的方案

以某大型炼化项目动力中心为例。每台CFB炉配置1台一次风机、1台二次风机、1台引风机，均采用离心式风机，一次风机采用直接起动方式，二次风机及引风机采用液力偶合器。每台风机振动测点的设置，见表2所列。振动传感器为Bently Nevada产品，振动测点均设高报警值AH≥6.3 mm/s。

该项目风机振动的连续信号和报警信号要求在DCS内监控；暂时不设置MMS，需预留与MMS的接口。同时，业主要求采用模块化的系统。考虑到三大风机的重要程度、项目投资及使用经验，最后确定采用派利斯公司PT2060监测系统。

表2 风机振动测点及监测系统硬件配置

PT2060监测系统[2]采用框架模块化结构，具有4～20 mA信号和传感器缓冲信号输出，并具有Modbus通信功能。与采用监视器的方案比较，虽然采用监视系统的方案投资费用增加了，但该系统有良好的扩展能力和兼容性以及更强大的功能。对于现场轴系仪表测点较多时，可以考虑该方案。

2.3几点思考和建议

上述两种监测系统，重点是DCS对旋转设备参数的在线检测和保护信号的报警联锁，同时为MMS预留接口，为机组状态监测系统提供数据。状态监测系统是永久性安装的系统，用于机器振动状态的实时在线监测。在方案选择时，有几点建议供参考：

1) 项目前期应根据项目要求和特点，统筹考虑，迟早确定各类旋转设备轴系仪表监测系统的配置方案。

2) 采用监视器的方案中监测器可接入的信号类型和数量较少，因而在确定方案前要对风机上振动传感器的数量和类型有清晰的认识。

3) 在选择采用监视系统的方案时，首先应注意监测系统与振动传感器的兼容性，其次应尽早收集现场振动传感器的详细资料；另外配置框架模块化结构的监视系统，通常会把框架放置在现场机柜室内，应注意振动传感器与监控系统之间连接电缆的长度。

3 结束语

风机振动监测系统的设计因受各种因素的影响和条件限制，系统组成各不相同。在实现项目功能性的前提下，合理地配置系统，既要避免过高配置，同时也要避免系统升级过程中不必要的改造。

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稿件收到日期：2013-05-27，修改稿收到日期2013-06-04。

潘程兰(1981—)，女，2003年毕业于中国石油大学(华东)自动化专业，获工学学士，现就职于中石化宁波工程有限公司，从事石油化工自控设计工作。

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1007-7324(2013)05-0080-03