Bently轴系状态检测系统故障隐患的解决办法

杜 勇 东立明 薛轶明

(中国石油兰州石化公司电仪事业部，兰州 730060)

通过对中国石油兰州石化公司生产现场的多套大型机组Bently轴系状态检测系统的使用情况和故障分析，发现系统存在故障停车隐患，如3300或3500电源模块未实现冗余供电配置，轴瓦温度及轴向位移等联锁逻辑设置不合理，Bently轴系状态检测系统报警联锁正常励磁等。笔者分析了上述故障停车隐患原因，并一一予以解决。

1 电源模块冗余供电配置①

为切实提高Bently 3300或3500轴系状态监测系统供电的可靠性，使得系统电源模块实现冗余供电配置，引入电气UPS和市电实现双电源供电。电气UPS和市电供电引自电气的不同两段，在一段供电丢失的情况下，确保系统供电可靠，运行稳定。Bently轴系状态检测系统电源配置需符合《仪表供电设计规定》和《仪表系统接地设计规定》[1～3]。

Bently 3300轴系状态检测系统的电源模块由一块电源卡将220V(AC)/110V(AC)转换供电，需在其上级对来自电气UPS和市电的两路交流电源加电源切换装置，实现一路输出供电，完成电源模块冗余供电配置(图1)。

图1 Bently 3300冗余供电配置简图

Bently 3500系列轴系状态检测系统电源模块由两块冗余电源卡将220V(AC)/110V(AC)转换供电，将电气UPS和市电分别引入冗余电源卡，完成电源模块冗余供电配置，如图2所示。

图2 Bently 3500冗余供电配置简图

2 联锁逻辑参数重置

Bently轴系状态检测系统的轴瓦温度、径向振动及轴向位移等单点联锁逻辑设置不合理，导致现场仪表联锁误动作。联锁逻辑不能真实反映现场大型机组的实际运行状态，需进行改造。

轴瓦温度的单点联锁仪表，由联锁仪表改造为报警指示仪表。大型机组轴承温度测量包括支撑轴承和推力轴承两部分，支撑轴承由5块瓦块组成，温度探头安装在垂直于旋转方向下的轴承体的活动瓦块上，一般选用的测量元件为铂热电阻Pt100，轴温热电阻需沿着轴瓦与支撑间的间隙引出，主要特点是温度元件集成且引线细长柔软。轴瓦温度探头的安装一般采用埋入式，每块需测温的轴瓦上都有加工好的测温孔，安装时将探头插到底部，引出线则沿着轴瓦侧面固定的预留引线槽缝隙引出到设备外壳的接线盒。在设备安装轴支撑架和轴瓦盖时，很容易把温度的引出线压坏或压断。

对中国石油兰州石化公司现场的多套大型Bently轴系状态检测系统的轴承(轴瓦)温度故障的原因分析如下：

a. 轴承与轴颈贴合不均匀或接触面过小，这种情况大部分发生在更换新轴瓦后。设备安装时，按照操作规程实施，可以避免此类问题。

b. 润滑油质量不符合要求(粘度小)，或油路堵塞。齿轮油泵供油压力低与供油中断的情况，会造成轴瓦缺油，产生干摩擦。因润滑油系统有相应压力低联锁，可以起到保护机组作用，不需要轴温联锁。

c. 轴承润滑油过多，润滑油太脏或粘度过大。技术人员定期对大型机组润滑油进行抽样分析，并出具专业检测报告，可避免此类问题。

d. 压缩机安装时主轴与汽轮机(电动机)主轴的联轴器没有找正，误差太大。设备安装时，按照操作规程实施，可以避免此类问题。

e. 温度探头故障、轴承(轴瓦)测温引线与轴盘磨损及端子接线松动等引起的故障，引发测温仪表误动作。

通过分析压缩机轴承(轴瓦)温度故障的原因，可以将轴温单点联锁仪表改造为报警指示仪表，避免大型机组非计划停车。

轴向位移单点联锁仪表由单点联锁逻辑改为A、B和C三选二联锁逻辑。位移量指移动部件与固定部件之间的间隙变化，包括压缩机和汽轮机的转子轴向位移量测量。大型机组启停过程中，由于受热及重力等因素引起的转子弯曲，由于膨胀不同造成的转子热膨胀和壳体膨胀的胀差问题。以上参数都可以采用电涡流趋近传感器测量。位移传感器测量范围宽，可达几十毫米。随着测量范围的增加，探头直径增大，灵敏度下降。

电涡流传感器是依据法拉第电磁感应定律制成的。块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中做切割磁力线运动时，导体内将产生涡旋状感应电流，即电涡流，以上现象为电涡流效应。前置器中高频振荡电流通过延长电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变磁场，当被测金属体靠近这类磁场时，在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈的高频电流的幅度与相位得到改变。通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗的变化(即头部线圈与金属导体的距离的变化)转换成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测表面之间的间距而变化。电涡流传感器就是依据这一原理实现对金属物体位移参数的测量。

电涡流传感器故障的原因分析：

a. 电涡流探头损坏。断开探头与前置器连接的延长电缆，通过测量探头直流内阻，线圈的通断，探头的同轴芯与外壳部金属的绝缘性判断。

b. 探头导线与延长电缆和延长电缆与前置器的连接处松动。

c. 前置器和延长电缆故障。

d. 延长电缆接地或探头导线与延长电缆的连接绝缘不好而接地。

e. 探头安装固定不牢，测量波动。

f. 延长电缆和信号回路电缆屏蔽接地不符合规范，干扰进入导致测量波动。

通过分析电涡流传感器故障的原因，可以通过将轴向位移单点联锁仪表，改为A、B和C三选二联锁逻辑，避免联锁仪表误动作。

3 联锁动作正常非励磁配置

一般具有报警联锁功能的仪表，按照报警联锁形式来分，可分为报警联锁正常非励磁(图3)和报警联锁正常励磁(图4)两种形式[4]。报警联锁正常非励磁就是当输入信号达到报警联锁给定值时，仪表电路就将额定电压加在继电器励磁线圈上，工作电流流过励磁线圈，励磁线圈励磁，继电器动作(吸合)，图3中的b、c常开接点闭合，报警联锁回路接通而报警联锁。报警联锁正常励磁就是当输入信号达到报警联锁给定值时，仪表电路反而将加在继电器励磁线圈上的额定电压消除，这样励磁线圈就处于非励磁状态，继电器恢复未动作(不吸合)状态，图4中的b、a常闭接点闭合，这样报警联锁回路接通，处于报警联锁状态。

图3 报警联锁正常非励磁仪表报警联锁动作

图4 报警联锁正常励磁仪表报警联锁动作

通过对中国石油兰州石化公司生产现场的多套Bently轴系状态检测系统的联锁动作形式进行调查，发现全部为报警联锁正常励磁配置。当仪表故障，仪表输入信号线未接好，电源出现故障而不能正常向Bently系统供电等现象发生时，由于继电器励磁线圈处于非励磁状态，联锁回路产生误报，造成大型机组停车。从以上原因来讲，报警联锁正常非励磁要比报警联锁正常励磁更为可靠实用。通过内部跳线操作，将Bently轴系状态检测系统继电器输出卡报警联锁正常形式设置为报警联锁正常非励磁，易产生联锁误报而导致机组停车的事故得以杜绝。

4 结束语

Bently轴系状态检测系统通过电源模块实现冗余供电配置，轴瓦温度及轴向位移等联锁逻辑的合理设置，同时将系统的报警联锁跳线为正常非励磁等改造之后，实现了机组轴系状态检测系统的稳定运行，联锁动作可靠，杜绝了仪表误动作导致的故障。改造投用后，效果良好。