丹江口水力发电厂机组状态监测设备安装及运用

毛俊隽

提要：丹江电厂在机组改造中安装了PSTA2003状态监测与诊断分析系统。现场各类传感器安装质量和工艺的好坏直接关系着系统信号采集是否真实、可靠。此系统大大提高了机组状态监测中的自动化水平，为今后电厂机组状态检修提供了可能性。

关键词： 状态监测 ； 诊断 ； 分析

0 引言

丹江水力发电厂机组振动、摆度、压力、油位、油混水等非电量参数的采集以前都是基于单片机，每个数字表头参数独立显示，不具备存储功能，也没有外部通信接口，更谈不上诊断分析了。这种数字显示仪表一块只显示一个测点的即时信息，以往的历史数据现场无法存储查询，只有通过纸质的巡检记录人工查找。并且一台机三十余个测点的数值都是孤立显示，各个测点之间的关联无法建立起来。远不能满足现代水力发电机组的自动化监控要求。

1 系统测点布置及校验安装要点

丹江电厂机组状态监测系统共有四十个测点的安装，以及整个系统的安装调试，大致按照以下的工作流程：开始→验货→传感器安装前复测→考察测点具体安装位置，确定端子箱安装位置→铺设电缆、光纤→安放上、下位机设备、安放盘柜设备→传感器安装→配线→检查，通电测试通过→结束。在此过程中，现场各类传感器安装质量和工艺的好坏直接关系着信号采集是否真实、可靠，所以显得尤为重要。

由于1号、2号机和3号、4号、5号、6号机组结构上的不同（1号、2号发电机为半伞式，3至6号发电机为全伞式），所以测点的布置也有所不同。

1.1 机架振动速度传感器安装

现场振动传感器包括水平振动传感器、垂直振动传感器，安装过程注意如下：

记录该测点所使用的传感器编号

水平振动速度安装时必须保证传感器的水平度，不允许有斜度，传感器通过M6*20螺栓紧固在安装支架上（绝缘）。安装顶盖水平振动时未采用厂家提供的10mm厚支架底板，而是另外加工20mm厚底板，让底板厚度增加以减少机组运行时振动测量的误差。

垂直振动速度安装时必须保证传感器的垂直度，不允许有斜度，传感器通过M6*20螺栓紧固在安装支架上（绝缘）。安装顶盖垂直振动时，为减少机组运行时测量的误差，未采用厂家提供的10mm厚底板在顶盖支架壁焊接，另外加工了100mm厚的底板直接焊接在顶盖底面。

传感器要求：传感器采用完全密封，不使用航空接头，电缆密封引出

传感器底端固定螺丝不能突出底座，并用硅胶密封

1.2摆度电涡流传感器安装

传感器的选用：首先根据测点类型确定传感器量程。

安装时保证探头、延长电缆、前置器为同一套传感器，记录该测点所使用的探头、延长电缆、前置器编号；

探头安装间隙：探头安装时，应考虑传感器的线性测量范围，要求将探头的安装间隙设在传感器的线性中点，如传感器有效测量范围为：0.4-2.4mm，安装时传感器探头距离大轴为1.4mm。

调整探头安装间隙方法：在探头端面和被测面之间塞入设定安装间隙厚度的塞尺，当探头端面和被测面压紧塞尺时，紧固探头即可。

将探头、延长电缆、前置器连接起来，给传感器系统接通电源，通过万用表监测传感器输出（OUT与com端），同时调节探头与被测面的间隙，当前置器的输出等于安装间隙所对应的电压时，在紧固探头即可。

不论采用以上哪种方式安装，安装结束后都必须记录传感器安装间隙及输出电压。安装探头用支架的制作都采用50角钢保证牢固，受现场安装条件限制采用长支架时增加加强筋减少机组运行时支架自身的振动。最重要的是保证上导、推力、水导这上、中、下三处导轴承同一方位安装时尽量在一条竖直线上。

传感器固定螺栓不得与传感器壳体短接。

1.3 压力和压力脉动传感器的检定及安装

压力和压力脉动传感器安装时必须根据现场具体情况确定相应传感器量程范围，一般传感器采用二线制接法，机械接口采用M20*1.5公制螺纹。输出信号：4～20mA。安装前在热工计量室内检定合格。

压力脉动变送器安装注意事项：

确定测点传感器量程。

确定现场测点所配置的管道螺纹是否与传感器螺纹相匹配，根据现场螺纹配置三通。

测点通过三通与传感器直接相连，传感器垂直安装。

测压管道经常会含有气体，因此必须安装排气阀。

由于排气阀门进水口较小，要求角度较严，为排除因排气阀进水角度对信号的影响，在三通阀水平出口安装排气阀。

记录该测点所使用的传感器编号及量程

传感器接口采用防水胶带。

传感器安装完成后通过排气阀将管道内气体全部排出。

对比系统显示压力值与现场压力表计值。

1.4 油位变送器的校准及安装

压油槽和集油槽的油位变送器是磁助式，其它油槽的油位变送器是电阻式的。安装前在计量室内用磁铁、尺子等检查油浮子的上下变化和输出电流之间的线性关系。现场安装时保证各连接牢固可靠无渗漏。

1.5 油混水变送器的校准及安装

当油槽中水比例由0～10%增大时，油混水变送器可输出电流4～20mA。产品说明书中指出传感器应在油槽底部钻孔直接安装，因为水的密度比油大，这样测量较准确。我厂受现场安装条件的限制，通常安装在取油样的管子上，在安装时尽量保证变送器的集油筒水平安装，让集油筒的排油口在最底端竖直向下，利于排油。

1.6 流量差压变送器的安装使用

由于差压变送器本身自带排气阀，因此安装时不必安装排气阀门。

差压变送器安装时必须确定好高压侧（标记H）及低压侧（标记L），不得接反。

差压变送器安装必须使用三阀组。

三阀组的使用：

先打开三阀组中间阀门，使变送器两个输入端达到均压。

再打开高压及低压阀门。

关闭中间阀。

打开变送器两侧排气阀门进行管道排气。

排气完成后关闭排气阀门。

1.7轴向位移传感器的安装

轴向位移传感器最佳安装点应该在推力油盆内部镜板下方，但受现场条件限制5号、6号机轴向位移传感器支架安装在风洞内下机架内圈平面上，探头向上对准有效测量面，但是转子下部内圈平面旋转时有凸台，所以测量存在一定误差。在随后的1号机组改造中，我们将轴向位移传感器安装在了上导轴承油箱盖上，探头向下，面对下平面。

1.8键相（转速）传感器的安装

键相传感器和水导+X摆度共用一个安装支架，垂直安装距离要大于60mm，避免产生交叉磁场，影响传感器输出。

2 系统安装、调试中的问题及解决

2.1由于下位机采集显示屏柜均为标准机柜，内部的尺寸都是固定好的，电缆总进口尺寸偏小，而现场变送器的40多根电缆较粗，引入到盘柜较困难，每台盘柜就位前都要通过钻、锯、锉等机械方法把尺寸扩大。

2.2由于厂家主要是做振动、摆度等稳定性监测的，有的水压、油位、油混水等模拟量是应我厂要求加进去的，下位机采集显示屏柜后面的接线端子该有+24V输出电源的都没有。现场调试时发现好几个点都没信号进来，后来从上面电源端子往下短接了才正常显示。

3 系统运行情况

系統设备总体安装、调试完后，除了实时监测功能外，主要的是数据分析功能。用户可以通过机组当前实测数据或历史数据进行状态的认识、理解或故障分析。比如：机组轴心轨迹分析、相关趋势分析、数据明细表分析等。还可以通过对选择不同时期的机组数据制作各种不同功能目的的机组报告，便于试验结果的保存。比如：性能报告、甩负荷报告等。

4 结束语

该系统安装、运行至今，状态良好，完全满足了水力发电机组现场状态监测的自动化要求，要让这套系统强大的功能更好的发挥出来，更在于日常的维护和管理。