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Sentry G3振動監(jiān)測保護(hù)系統(tǒng)在硫酸裝置透平機(jī)中的應(yīng)用

2014-08-03 01:44:00潘茂強(qiáng)
化工自動化及儀表 2014年3期
關(guān)鍵詞:組態(tài)硫酸風(fēng)機(jī)

徐 健 潘茂強(qiáng)

(1.貴州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院,貴陽 550008;2.貴州甕福集團(tuán)有限責(zé)任公司甕福磷肥廠, 貴州 福泉 550501)

貴州甕福集團(tuán)有限責(zé)任公司的80萬t/a硫酸裝置A、B系列SO2主風(fēng)機(jī)由杭州汽輪機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的背壓式汽輪機(jī)驅(qū)動,其風(fēng)機(jī)振動保護(hù)系統(tǒng)采用的是Bently 3300機(jī)械保護(hù)系統(tǒng),經(jīng)過十余年的運(yùn)轉(zhuǎn),模塊性能老化,經(jīng)常出現(xiàn)振動和位移監(jiān)測模塊故障率高,儀表測量值不穩(wěn)定并且會有階躍式變化現(xiàn)象,導(dǎo)致主風(fēng)機(jī)因聯(lián)鎖保護(hù)動作而停車,硫酸裝置也隨即停產(chǎn),成為硫酸裝置穩(wěn)定運(yùn)行的重大隱患。為了保證汽輪機(jī)設(shè)備和SO2主風(fēng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,保證硫酸裝置生產(chǎn)的長周期穩(wěn)定運(yùn)行,公司決定組織技術(shù)人員對旋轉(zhuǎn)機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)更新改造。

1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械常用檢測參數(shù)①

旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障一般都反映在機(jī)械振動上,所以技術(shù)人員也多從機(jī)械振動方面入手確定故障原因。由振動理論可知,如果一個機(jī)械系統(tǒng)在多種原因的作用下發(fā)生振動,其結(jié)果波形相當(dāng)于各個振因單獨(dú)作用時波形的疊加。一種振因?qū)?yīng)一個特定的振動頻率,多種振因就對應(yīng)多個不同頻率的振動波形,因此振動故障的原因可由不同頻率的振動波形分析得出。旋轉(zhuǎn)機(jī)械常用的檢測參數(shù)有振幅、頻率、相角、轉(zhuǎn)速、振動形式(時基波形和軸心軌跡)和其他參數(shù)(軸承溫度、潤滑油溫度、介質(zhì)壓力及介質(zhì)流量等)。

2 Sentry G3機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)

Sentry G3機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)是一種具有較高性能的信號處理系統(tǒng)(符合API670標(biāo)準(zhǔn)),為各類傳感器提供了一個多功能監(jiān)測平臺。四通道工作模塊的每個通道均可獨(dú)立組態(tài),進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測和在線保護(hù);每個通道可測量振動、位移、膨脹、溫度、轉(zhuǎn)速及過程量等參數(shù)。數(shù)字信號處理技術(shù)使得每個通道在組態(tài)并運(yùn)行后,繼電器動作和模擬量輸出功能均是獨(dú)立的,不影響所在模塊的運(yùn)行。系統(tǒng)還提供了標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(4~20mA)和數(shù)字信號,可引到DCS系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控??蚣転?04.8mm(12″)EIA標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),緊湊的3U框架,最多可以測量12個通道。同時設(shè)有可選的雙冗余電源??蚣茈娫幢趁嬗蠱odbus485通信接口。

Sentry G3監(jiān)測模塊的后端接線方式靈活,可以接收任何TSI系統(tǒng)傳感器的輸入;USB電腦組態(tài)接口,可方便地監(jiān)測接入傳感器的輸入信號;每個G3模塊配有5個繼電器A1~A5,A1~A4繼電器可對模塊內(nèi)的4個監(jiān)測通道做報(bào)警邏輯,A5繼電器輸出模塊與通道的自檢狀態(tài);模塊為每個通道提供了兩路模擬量信號輸出,用于與DCS/PLC的通信;標(biāo)準(zhǔn)彩色LCD顯示,不同的顯示顏色表明不同的機(jī)器狀態(tài),實(shí)時顯示每個通道的測量值。Sentry G3可組態(tài)多種顯示模式,包括歷史報(bào)警、每個通道的趨勢數(shù)據(jù)和振動通道的FFT頻譜圖。

3 技改方案

SO2主風(fēng)機(jī)是硫酸生產(chǎn)裝置中的關(guān)鍵設(shè)備,采用汽輪機(jī)驅(qū)動,其進(jìn)汽壓力3.2MPa、溫度450℃、設(shè)計(jì)工作轉(zhuǎn)速4 500r/min。SO2風(fēng)機(jī)工作負(fù)荷是由電液調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的,對安全性和可靠性有著很高的要求。原風(fēng)機(jī)使用的Bently 3300機(jī)械保護(hù)系統(tǒng),由于模塊性能老化而多次出現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)瞬間變高現(xiàn)象,導(dǎo)致振動參數(shù)高高限報(bào)警引起跳閘停車。該振動檢測系統(tǒng)(TSI)由振動位移探頭、前置放大器及顯示變送儀表等組成,其中顯示變送儀表部分故障率高、穩(wěn)定性差,對生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。因此,有必要對檢測系統(tǒng)進(jìn)行改造。

公司技術(shù)人員在綜合考慮了性能、成本、服務(wù)及原電渦流傳感器的兼容匹配等因素后,最終選定了性價(jià)比較高的Sentry G3系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架,雙重冗余電源模塊和監(jiān)控模塊,由于其監(jiān)控模塊具有四通道“萬能輸入”特性,所以僅用6個模塊就實(shí)現(xiàn)了22個點(diǎn)的監(jiān)控,比之前用的Bently 3300兩通道系統(tǒng)節(jié)省了監(jiān)測模塊的數(shù)量,節(jié)省了投資。透平汽機(jī)機(jī)組Sentry G3 TSI測點(diǎn)見表1。

表1 透平汽機(jī)機(jī)組Sentry G3 TSI系統(tǒng)測點(diǎn)

傳感器機(jī)組全部采用Bently電渦流傳感器,與Sentry G3振動監(jiān)測保護(hù)系統(tǒng)完全兼容。TSI的安裝機(jī)柜采用原機(jī)柜,只是安裝孔有改動。

改造后的振動保護(hù)系統(tǒng)的測點(diǎn)配置如圖1所示,透平機(jī)鍵相(K781B)一點(diǎn)(K-鍵相,0~5000r/min),透平機(jī)前、后軸X、Y向振動(X733B~X738B)4點(diǎn)(X-軸振動,0~250μm),透平機(jī)軸向位移(Z769/770B)兩點(diǎn)(Z-軸位移,±1mm),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子X、Y向振動(X4165/4166)兩點(diǎn),位移(Z4163/4164)兩點(diǎn)。DCS通過引入G3的4~20mA輸出生成了振動位移測量值的歷史趨勢記錄,便于對主風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行長期監(jiān)測。而停機(jī)聯(lián)鎖則采用Sentry G3的繼電器輸出,其中振動值0~100μm,停機(jī)值80μm,位移-1~+1mm,停機(jī)值±0.8mm。

圖1 改造后振動保護(hù)系統(tǒng)的測點(diǎn)配置

改造后,貴州甕福集團(tuán)有限責(zé)任公司的80萬t/a硫酸裝置A、B系列SO2主風(fēng)機(jī)系統(tǒng)可靠性高, Sentry G3振動保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,沒有發(fā)生測量值異常波動導(dǎo)致SO2主風(fēng)機(jī)停車和硫酸裝置停產(chǎn)事件,有力保障了硫酸裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。由于Sentry G3振動保護(hù)系統(tǒng)具有“萬能輸入”特性,使得對SO2主風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測得以實(shí)現(xiàn),通過在DCS上生成的歷史數(shù)據(jù)記錄,專業(yè)技術(shù)人員能夠?qū)ζ啓C(jī)和主風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行記錄和分析。原有的22個Bently傳感器繼續(xù)留用,單個測點(diǎn)的投資僅是原來的一半。由于硫酸裝置的意外停車容易引發(fā)環(huán)保事故,該項(xiàng)目的成功實(shí)施大大提高了硫酸裝置的運(yùn)行率,降低了意外停車引發(fā)環(huán)保事故的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)束語

該項(xiàng)目實(shí)施后,經(jīng)過長時間的運(yùn)行測試,證實(shí)改造后的振動保護(hù)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地與原Bently傳感器兼容,對信號的處理準(zhǔn)確穩(wěn)定,聯(lián)鎖保護(hù)動作可靠,系統(tǒng)測量變送各項(xiàng)參數(shù)正常,滿足了設(shè)計(jì)要求,達(dá)到了項(xiàng)目預(yù)期效果,項(xiàng)目改造獲得了成功。這對于大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測保護(hù)設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。

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