俄制机组振动在线监测分析故障诊断系统装置升级及网络优化

俄制机组振动在线监测分析故障诊断系统装置升级及网络优化

耿兆旺

（津国华盘山发电有限责任公司301900）

摘要：本文对国华盘电2号机组振动在线监测分析故障诊断系统TN8000装置进行介绍，根据设备使用过程中出现的各种问题的分析，对系统进行升级和网络优化，提高设备可靠性。

关键词：振动；分析；可靠性

1绪论

国外从事振动检测保护系统生产的厂商基本上都在进行振动监测分析系统的研发，如美国GE公司、瑞士VibroMeter公司和美国Emerson等。国外振动监测分析系统大多数都与其所供振动检测保护系统配合使用，通过数据采集器或专用状态监测模块从现有振动检测保护系统获取振动信号及其他相关工艺参数，并把这些数据处理成可供用户分析使用的静态与动态数据，使用户能够对被监测设备进行分析诊断。

国产机组振动在线监测分析系统的理论研究、应用开发及工程实践方面的工作在近十多年来获得快速发展，且迅速成为单机容量300MW、600MW、1000MW等大型机组的基本配置。

近十多年来，由于振动监测分析系统软件人机交互界面的易用性、系统功能的完善性及售后服务方面的原因，国外品牌的振动监测分析系统在国内电力行业的实际应用相对较少，且主要都应用在汽轮发电机组主机上，辅机设备上的应用案例很少。国内品牌在汽动给水泵组、电动给水泵，甚至风机组上获得成功应用。

2我厂基本情况

国华盘电2号机组振动在线检测分析故障振动系统采用北京华科同安公司生产的TN8000系统，该系统为2007年安装于2号机组，为2号机组汽轮机的振动的监测和分析提供可靠依据。

2.1系统特点

该系统在硬件设计上采用最新的数字电路技术开发，且系统构架也采用最新的网络通讯技术。系统软件采用模块化、分布式设计，能够提供振动波形、频谱、趋势图、波特图、级联图、瀑布图等诸多实用性的监测分析功能模块与数据管理模块，对被监测设备的运行状态进行全面监测分析、故障诊断与数据管理。

该系统采用开放性设计，可以通过现有网络与MIS、SIS和生产支持系统等系统进行通讯，实现数据共享

2.2系统结构布置

TN8000系统由独立的数据采集机柜和上位机组成，数据采集箱通过与本特利3500振动框架相连，读取和解析大机键相、轴振和瓦振信号。上位机通过路由器和网络隔离器与主机SIS系统相连，读取负荷、轴瓦温度等相应的DCS信号。数据采集箱和上位机通过交换器连接实现数据相互交换和共享，完成数据采集箱和上位机同时实现振动数据的监测和分析。同时上位机可以连接多台数据采集箱，实现一台上位机监测多台设备和机组的功能。所有网络连接线采用超五类双绞线连接。

2.3系统使用中的问题

由于TN8000系统设置和网络设置原因，在使用过程中存在以下问题：

1）、由于TN8000系统设置容量小，系统版本低，造成现有系统只能对主机振动系统进行监视和分析，不能满足接入给水泵等辅机设备的要求，无法对其他辅机设备振动情况进行深入的分析；

2）、TN8000系统网络设置复杂，数据传输过程中存在DCS侧、SIS系统、上位机、路由器、交换器等诸多环节，并且网络为串联式结构。此设计要求设备处于良好的运行状态，当任意一点出现故障情况时，就会造成DCS数据传输不稳定、数据丢包等情况。功能的使用和信号检查过于繁琐，当出现故障时，处理过程较长；

3）、TN8000系统使用年限接近10年，部分模块卡件出现老化情况，不利于设备振动原因分析和设备安全运行。

3解决方案

根据现场使用中的问题，对TN8000系统装置进行升级，网络进行优化。

3.1升级优化方案

1）、对TN8000系统的软件升级，将原系统软件升级至最新版本，对硬件系统进行更换，提高设备可靠性和扩展能力；

2）、对TN8000网络进行优化，采用MODBUS协议，将TN8000数据采集箱与日立DCS系统直接连接。在DCS系统内通过DCS软件将所需要的过程量信号进行汇编后传输至TN8000数据采集箱。TN8000数据采集箱内完成数据的汇总和分析后再通过交换器将数据上传至上位机，此种方式减少了传输过程的诸多环节，网络设置简单、可靠、稳定；

3）、对TN8000系统在原基础上进行扩容，将两台汽动给水泵组键相和振动信号进行分类采集和集中存储，增加两台汽动给水泵振动的监测分析功能；

4）、对2号机组汽轮机和两台汽动给水泵组振动在线监测分析系统的进行集成，完成一画面完成主机辅机的同时监视功能。

3.2达到的技术性能指标和参数

1）、实现两台给水泵组的振动信号的分类采集和集中存储；

2）、测量范围：振动：0～200μm、相位：0～360度；

3）、采样方式：同步整周期采集，采样数据不少于1024个；

4）、最高A/D单点采样频率：不小于200KHz；

5）、1024点FFT变换所需时间不大于10ms；

6）、主要软件功能：波形频谱图、趋势图、BODE图、级联图、瀑布图；

7）、网络简单可靠，同时实现2号机组汽轮机及汽动给水泵组集中在现有TN8000系统同一画面的监测分析。

3.3关键技术

1）、2号机现有系统的软件硬件升级，传输网络优化；

2）、分析和掌握现有汽动给水泵组振动保护系统的键相和振动信号的接口特性；

3）、使用一套数据采集装置实现两台给水泵组的数据分类采集和集中存储；

4）、相应监测分析软件的开发及与现有系统的集成；

5）、2号机TN8000系统在原设备基础上升级到最新的稳定可靠的系统版本。

4经济效益

对TN8000软件、硬件系统进行升级，对DCS系统与TN8000系统信号传输网络进行优化，提高对大机振动信号监测的可靠性，同时满足将小汽轮机的振动信号引入TN8000系统，实现对大机和小汽轮机所有接入设备的集中监测分析和故障诊断。能够为专业技术人员的监测分析和故障诊断提供可靠的技术手段，使其能及时发现设备运行中存在的问题，并能根据分析诊断结果提出有效的解决方案和运行优化措施，从而保证机组的安全稳定运行，减少因故障导致的降负荷运行与非停，并降低由此带来的经济损失。

同时项目的研究成果在本厂主机和汽动给水泵组进行使用，将来可以方便地扩展应用到电泵、风机等其他旋转机械设备上，为全厂旋转机械的状态监测和状态检修奠定技术基础。

作者简介：

姓名：耿兆旺（1985-），男，汉族，天津人，工程师，2007年毕业于上海电力学院，本科学历，天津国华盘山发电有限责任公司热控专业调节班班长