丹江口水力發電廠機組狀態監測設備安裝及運用

毛俊雋

提要：丹江電廠在機組改造中安裝了PSTA2003狀態監測與診斷分析系統?，F場各類傳感器安裝質量和工藝的好壞直接關系著系統信號采集是否真實、可靠。此系統大大提高了機組狀態監測中的自動化水平，為今后電廠機組狀態檢修提供了可能性。

關鍵詞： 狀態監測 ； 診斷 ； 分析

0 引言

丹江水力發電廠機組振動、擺度、壓力、油位、油混水等非電量參數的采集以前都是基于單片機，每個數字表頭參數獨立顯示，不具備存儲功能，也沒有外部通信接口，更談不上診斷分析了。這種數字顯示儀表一塊只顯示一個測點的即時信息，以往的歷史數據現場無法存儲查詢，只有通過紙質的巡檢記錄人工查找。并且一臺機三十余個測點的數值都是孤立顯示，各個測點之間的關聯無法建立起來。遠不能滿足現代水力發電機組的自動化監控要求。

1 系統測點布置及校驗安裝要點

丹江電廠機組狀態監測系統共有四十個測點的安裝，以及整個系統的安裝調試，大致按照以下的工作流程：開始→驗貨→傳感器安裝前復測→考察測點具體安裝位置，確定端子箱安裝位置→鋪設電纜、光纖→安放上、下位機設備、安放盤柜設備→傳感器安裝→配線→檢查，通電測試通過→結束。在此過程中，現場各類傳感器安裝質量和工藝的好壞直接關系著信號采集是否真實、可靠，所以顯得尤為重要。

由于1號、2號機和3號、4號、5號、6號機組結構上的不同（1號、2號發電機為半傘式，3至6號發電機為全傘式），所以測點的布置也有所不同。

1.1 機架振動速度傳感器安裝

現場振動傳感器包括水平振動傳感器、垂直振動傳感器，安裝過程注意如下：

記錄該測點所使用的傳感器編號

水平振動速度安裝時必須保證傳感器的水平度，不允許有斜度，傳感器通過M6*20螺栓緊固在安裝支架上（絕緣）。安裝頂蓋水平振動時未采用廠家提供的10mm厚支架底板，而是另外加工20mm厚底板，讓底板厚度增加以減少機組運行時振動測量的誤差。

垂直振動速度安裝時必須保證傳感器的垂直度，不允許有斜度，傳感器通過M6*20螺栓緊固在安裝支架上（絕緣）。安裝頂蓋垂直振動時，為減少機組運行時測量的誤差，未采用廠家提供的10mm厚底板在頂蓋支架壁焊接，另外加工了100mm厚的底板直接焊接在頂蓋底面。

傳感器要求：傳感器采用完全密封，不使用航空接頭，電纜密封引出

傳感器底端固定螺絲不能突出底座，并用硅膠密封

1.2擺度電渦流傳感器安裝

傳感器的選用：首先根據測點類型確定傳感器量程。

安裝時保證探頭、延長電纜、前置器為同一套傳感器，記錄該測點所使用的探頭、延長電纜、前置器編號；

探頭安裝間隙：探頭安裝時，應考慮傳感器的線性測量范圍，要求將探頭的安裝間隙設在傳感器的線性中點，如傳感器有效測量范圍為：0.4-2.4mm，安裝時傳感器探頭距離大軸為1.4mm。

調整探頭安裝間隙方法：在探頭端面和被測面之間塞入設定安裝間隙厚度的塞尺，當探頭端面和被測面壓緊塞尺時，緊固探頭即可。

將探頭、延長電纜、前置器連接起來，給傳感器系統接通電源，通過萬用表監測傳感器輸出（OUT與com端），同時調節探頭與被測面的間隙，當前置器的輸出等于安裝間隙所對應的電壓時，在緊固探頭即可。

不論采用以上哪種方式安裝，安裝結束后都必須記錄傳感器安裝間隙及輸出電壓。安裝探頭用支架的制作都采用50角鋼保證牢固，受現場安裝條件限制采用長支架時增加加強筋減少機組運行時支架自身的振動。最重要的是保證上導、推力、水導這上、中、下三處導軸承同一方位安裝時盡量在一條豎直線上。

傳感器固定螺栓不得與傳感器殼體短接。

1.3 壓力和壓力脈動傳感器的檢定及安裝

壓力和壓力脈動傳感器安裝時必須根據現場具體情況確定相應傳感器量程范圍，一般傳感器采用二線制接法，機械接口采用M20*1.5公制螺紋。輸出信號：4～20mA。安裝前在熱工計量室內檢定合格。

壓力脈動變送器安裝注意事項：

確定測點傳感器量程。

確定現場測點所配置的管道螺紋是否與傳感器螺紋相匹配，根據現場螺紋配置三通。

測點通過三通與傳感器直接相連，傳感器垂直安裝。

測壓管道經常會含有氣體，因此必須安裝排氣閥。

由于排氣閥門進水口較小，要求角度較嚴，為排除因排氣閥進水角度對信號的影響，在三通閥水平出口安裝排氣閥。

記錄該測點所使用的傳感器編號及量程

傳感器接口采用防水膠帶。

傳感器安裝完成后通過排氣閥將管道內氣體全部排出。

對比系統顯示壓力值與現場壓力表計值。

1.4 油位變送器的校準及安裝

壓油槽和集油槽的油位變送器是磁助式，其它油槽的油位變送器是電阻式的。安裝前在計量室內用磁鐵、尺子等檢查油浮子的上下變化和輸出電流之間的線性關系?，F場安裝時保證各連接牢固可靠無滲漏。

1.5 油混水變送器的校準及安裝

當油槽中水比例由0～10%增大時，油混水變送器可輸出電流4～20mA。產品說明書中指出傳感器應在油槽底部鉆孔直接安裝，因為水的密度比油大，這樣測量較準確。我廠受現場安裝條件的限制，通常安裝在取油樣的管子上，在安裝時盡量保證變送器的集油筒水平安裝，讓集油筒的排油口在最底端豎直向下，利于排油。

1.6 流量差壓變送器的安裝使用

由于差壓變送器本身自帶排氣閥，因此安裝時不必安裝排氣閥門。

差壓變送器安裝時必須確定好高壓側（標記H）及低壓側（標記L），不得接反。

差壓變送器安裝必須使用三閥組。

三閥組的使用：

先打開三閥組中間閥門，使變送器兩個輸入端達到均壓。

再打開高壓及低壓閥門。

關閉中間閥。

打開變送器兩側排氣閥門進行管道排氣。

排氣完成后關閉排氣閥門。

1.7軸向位移傳感器的安裝

軸向位移傳感器最佳安裝點應該在推力油盆內部鏡板下方，但受現場條件限制5號、6號機軸向位移傳感器支架安裝在風洞內下機架內圈平面上，探頭向上對準有效測量面，但是轉子下部內圈平面旋轉時有凸臺，所以測量存在一定誤差。在隨后的1號機組改造中，我們將軸向位移傳感器安裝在了上導軸承油箱蓋上，探頭向下，面對下平面。

1.8鍵相（轉速）傳感器的安裝

鍵相傳感器和水導+X擺度共用一個安裝支架，垂直安裝距離要大于60mm，避免產生交叉磁場，影響傳感器輸出。

2 系統安裝、調試中的問題及解決

2.1由于下位機采集顯示屏柜均為標準機柜，內部的尺寸都是固定好的，電纜總進口尺寸偏小，而現場變送器的40多根電纜較粗，引入到盤柜較困難，每臺盤柜就位前都要通過鉆、鋸、銼等機械方法把尺寸擴大。

2.2由于廠家主要是做振動、擺度等穩定性監測的，有的水壓、油位、油混水等模擬量是應我廠要求加進去的，下位機采集顯示屏柜后面的接線端子該有+24V輸出電源的都沒有?，F場調試時發現好幾個點都沒信號進來，后來從上面電源端子往下短接了才正常顯示。

3 系統運行情況

系統設備總體安裝、調試完后，除了實時監測功能外，主要的是數據分析功能。用戶可以通過機組當前實測數據或歷史數據進行狀態的認識、理解或故障分析。比如：機組軸心軌跡分析、相關趨勢分析、數據明細表分析等。還可以通過對選擇不同時期的機組數據制作各種不同功能目的的機組報告，便于試驗結果的保存。比如：性能報告、甩負荷報告等。

4 結束語

該系統安裝、運行至今，狀態良好，完全滿足了水力發電機組現場狀態監測的自動化要求，要讓這套系統強大的功能更好的發揮出來，更在于日常的維護和管理。