4.2 Аппаратура контроля вибрации "Каскад"

Автоматизированная система контроля вибрации и диагностики (АСКВД) представляет собой аппаратно-программный комплекс с распределенными вычислительными и информационными ресурсами, предназначенный для контроля, анализа и диагностики вибрационного состояния турбоагрегатов и другого вращающегося оборудования электростанций.

Вибродиагностический контроль осуществляется на всех режимах эксплуатации турбоагрегата, включая валоповорот, набор оборотов (пуск), работу под нагрузкой и на холостом ходу (номинальная частота вращения), режим проверки автомата безопасности, выбег (останов).

Применение АСКВД позволяет повысить вибрационную надежность, культуру эксплуатации и ремонта вращающегося оборудования, обеспечивает принятие своевременных мер, уменьшающих последствия отказов, предоставляет возможности для раннего обнаружения возникающих дефектов и неисправностей и предупреждения их опасного развития.

Состав:

программируемый контроллер, реализованный на базе высоконадежных технических средств промышленного применения;

рабочие станции АСКВД;

программное обеспечение расширенного вибромониторинга;

программа анализа трендов и амплитудно-фазочастотных характеристик выбегов и наборов оборотов;

программа диагностики по изменению оборотной вибрации;

программа балансировочных расчетов;

Функции:

оперативный контроль и ретроспективный анализ вибрационного и механического состояния агрегатов на основе измеряемых вибрационных параметров, параметров механических величин и вводимых из АСУТП эксплуатационных параметров;

предупредительная сигнализация при регистрации аномальных вибрационных состояний в соответствии с требованиями ПТЭ и ГОСТов, формирование сигналов тревоги для внешних устройств;

формирование архива значений вибрационных, механических и эксплуатационных параметров (базы данных), просмотр и анализ архивных данных;

оперативная и постоперативная диагностика вибрационного состояния турбоагрегатов;

обслуживание балансировочных и виброналадочных работ;

отображение и документирование информации;

распределение информации по рабочим станциям АСКВД с помощью сети Ethernet.

Отличительные особенности:

реализация системы в виде распределенной сети, обслуживающей все турбоагрегаты электростанции. Представление информации о вибрационном состоянии оборудования всем заинтересованным службам и специалистам электростанции непосредственно на рабочих местах пользователей;

автоматическое определение режимов эксплуатации турбоагрегата, возможность контроля и предупредительной сигнализации по индивидуальным уставкам, задаваемым для каждого режима.

автоматическое определение вибрационных параметров (амплитуд и фаз) на критических частотах вращения роторов, просмотр и анализ трендов вибрационных параметров на критических частотах;

быстрый просмотр архивных данных (трендов) за любой интервал времени с помощью гистограмм, спектрограмм и таблиц;

возможность контроля минимального динамического зазора в подшипниках скольжения при использовании аппаратуры контроля относительной вибрации роторов;

возможность организации работ по ретроспективном о анализу и диагностике вибрационного состояния агрегатов разных электростанций по архивным данным АСКВД на базе специализированных (энергоремонтных) предприятий энергосистем, осуществляющих вибрационное обслуживание.

Элементы системы "Каскад":

виброканалы для измерения абсолютной вибрации - однокомпонентные пьезоэлектрические вибропреобразователи со встроенной электроникой ВК-310 или выносной электроникой ВК-312 ВК-315 имеют нормированный выход по виброскорости, выход по току и преобразователь в двухпроводную линию;

виброканалы ВК-316 для измерения относительной вибрации и механических величин - вихретоковые преобразователи со встроенной или выносной электроникой;

вторичные блоки преобразователей ВК-321 и ВК-361 - блоки, которые вместе с виброканалами обеспечивают сигнализацию и отключение механизмов при превышении допустимого уровня вибрации (2 уставки - аварийная и предупредительная). К каждому вторичному блоку при помощи кабеля длиной до 1000 м подсоединяется один из виброканалов ВК-310 ВК-312 ВК-315ВК-316 Превышение уровня вибрации индицируется светодиодами на лицевой панели блока и приводит к срабатыванию встроенных реле (одно реле на каждую уставку). Блоки имеют встроенный аналоговый индикатор и цифровой индикатор, указатель неисправности кабеля, память для фиксации факта срабатывания реле;

вторичные блоки ВК-320 и ВК-320В предназначены для работы в системах автоматики. Подключаются к любому виброканалу и обеспечивают выход "4.20 мА", гальваническую развязку, искрозащиту, сигнализацию и отключение механизмов при превышении допустимого уровня вибрации (для вторичного блока ВК-320 - сухие контакты реле);

плата АЦП типа L-1450 производства ЗАО "L-CARD" предназначена для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму, для ввода, вывода и обработки аналоговой и цифровой информации с помощью программы вибромониторинга "VM-2000" и последующей передачи информации с протоколом Fast ETHERNET на рабочие станции с программным обеспечением "верхнего уровня". Плата устанавливается в промышленный компьютер "ADVANTECH" IPC-6806;

программное обеспечение "Вибромониторинг-2000" - АСКВД представляет собой аппаратно - программный комплекс с распределенными вычислительными и информационными ресурсами, предназначенный для контроля, анализа и диагностики вибрационного и механического состояния энергетических турбоагрегатов и другого вращающегося оборудования. АСКВД является системой непрерывно - периодического действия, которая может работать как автономно, так и в составе АСУТП электростанции.

Пьезоэлектрический преобразователь (далее - датчик) вибропреобразователя устанавливается на контролируемом агрегате. Измерение вибрации производится в осевом направлении датчика. Датчик преобразует механические колебания в электрический сигнал. Сигнал поступает на согласующий усилитель (встроенный в вибропреобразователь ВК-310, или выносной, соединенный с вибропреобразователем вибростойким кабелем в металлорукаве для ВК-312 (рисунок 4.1, 4.2).

Рисунок 4.1 - Вибропреобразователь ВК-310 со встроенной электроникой

Рисунок 4.2 - Вибропреобразователи ВК-312 с выносной электроникой

В согласующем усилителе сигнал поступает на входной усилитель заряда с фильтрами, а затем на интегратор. С выхода интегратора сигнал подается на преобразователь "напряжение-ток". Параметры этого преобразователя позволяют устанавливать вторичный блок на расстоянии до 1000 м от вибропреобразователя. Вибропреобразователь соединяется со вторичным блоком двухпроводной линией. Преобразователь "напряжение-ток" модулирует ток в линии связи между вибропреобразователем и вторичным блоком пропорционально мгновенному значению виброскорости. Одновременно по этой линии, напряжение питания поступает от вторичного блока к вибропреобразователю. Такая линия связи отличается высокой помехоустойчивостью и отсутствием перекрестного влияния каналов друг на друга при прокладке нескольких пар связи в одной оболочке [5].

Входным сигналом вторичного блока является переменный ток, пропорциональный мгновенному значению виброскорости, который по двухпроводной линии через барьер искрозащиты подается на преобразователь "ток-напряжение" (рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 - Структурная схема вибропреобразователя ВК-310 (встроенный согласующий усилитель)

Рисунок 4.4 - Структурная схема вибропреобразователей ВК-312 (выносной согласующий усилитель)

Переменная составляющая напряжения с выхода преобразователя через нормирующий усилитель поступает на детектор средних квадратических значений (СКЗ). Узел уставок следит за СКЗ виброскорости и обеспечивает замыкание нормально разомкнутых контактов предупредительного и/или аварийного реле при превышении установленных уставок (кроме ВК-320В).

Нормирующий усилитель обеспечивает на выходе переменное напряжение в диапазоне "0.3 В", пропорциональное измеряемому СКЗ виброскорости.

Выходной преобразователь "напряжение-ток" обеспечивает на выходе постоянный ток, пропорциональный СКЗ виброскорости в диапазонах 0.5 мА и 4.20 мА у вторичного блока ВК-321 и 4.20 мА у вторичных блоков ВК-320 и ВК-320В. Блок питания обеспечивает стабилизированным питанием вторичный блок и вибропреобразователь.

1 - барьер искрозащиты с преобразователем "ток-напряжение"; 2 - блок питания; 3 - нормирующий усилитель; 4 - узел уставок; 5 - детектор СКЗ; 6 - преобразователь "напряжение-ток".

Рисунок 4.5 - Структурная схема вторичного блока ВК-320

Рисунок 4.6 - Общий вид вторичного блока ВК-320

Прибор обеспечивает выполнение следующих основных функций:

индицирование на передней панели состояния превышения предупредительного и аварийного уровней вибрации;

регулирование уровня срабатывания предупредительной и аварийной сигнализации;

запоминание факта срабатывания аварийной сигнализации с последующим ручным сбросом (сброс происходит только на вторичном блоке ВК-321);

формирование сигнала для управления внешними устройствами защиты при превышении установленных предупредительного и аварийного уровня виброскорости;

формирование выходных сигналов напряжения и тока, пропорциональных уровню виброскорости контролируемого объекта;

обеспечение питанием согласующий усилитель (далее по тексту - согласующий усилитель) вибропреобразователя по искробезопасной цепи;

индицирование неисправностей (обрыв или короткое замыкание) линий связи с вибропреобразователем.

Таблица 4.2 - Технические характеристики системы "Каскад"

Сравнив технические характеристики и стоимости систем, выберем систему контроля вибрации "Каскад".