风机监测装置的研制.pdf

第2l奄第3期华北电力学院学报、b1．2lNo．3
l994年9月如∞蜘ofNorthCl1jmTmLof日。ctPowsrseot．1994

风机监测装置的研制

何青王秉仁杜永祚
卤；-力学保定07lo03)

AJ1’
摘要介绍了新型风机监涮装置的软硬件原理及其功良特点．该装置采用新型集成加速

关毽词：墨机动度擞测、／毫交i
中图分类前—．1

在火力发电厂和其它许多大中型工业生产中，风机是不可缺少的大型关键设备。但是，因
各种原因引起风机振动和温度超标。直接影响了．风机的正常运行，甚至发生风机毁坏的恶性
事故，导致发电机组的非预期停机，严重干扰了火电厂的正常发电，带来巨大的经济损失和严
重的社会影响】。
尽管目前许多风机安装了温度测点，有些也配置了传统的就地振动监测装置，但由于这些
装置所依据的振动测量原理上的缺陷，难以达到一定的监视I精度要求，监测与保护的可靠性
低，造成了风机设备事故时有发生而又不能预测预报与运行保护的局面。
本文所研制的新型风机监测装置从根本上克服了上述缺陷，保证了一定的监视I精度和监
测保护风机运行安全的高可靠性。装置采用s1D工业控制微机总线结构和一些特殊的抗干扰
措施，特别适合于火电厂恶劣环境和远距离监测与控制等场合应用．

1振动检测原理与方法

根据振动位移、速度、加速度三者之间的关系，利用速度传感器樘视I到结构振动的速度信
号，再经过一次积分运算和归一化处理就得到了结构振动的位移信号．目前，工业测量中的振
一
动仪表和监测系统大多采用了这一原理方法．
绝对惯性式速度传感器的幅频响应特性为：

删=∽

收藕日期-1993—12-O1．

第3期何青等：风机监硼装置的研制

舯。一速度传感黼动⋯踟频率m一运动系统质量

e．_一速度传感器运动系统的阻尼率；^一运动系统的刚度
c——运动系统受到的阻尼系数．
如图1(a】为速度传感器的幅频响应特性曲线．

II
0．950．95
88
0．710．71

0I1723’40O480．5I
．
oJ／~．∞I∞．
(a]速度传感器(b)加速度传感器

圈I速度传感器与加速度传感器幅频特性曲线
(以~=0．707绘制．(b)已归一化)

由图1(a)可见，对速度传感器，使用频段必须高于固有频率．一般地，要求高于固有频率I．7倍
以上(对e⋯0．50_7，误差5％)．因此，传感器自身的固有频率大小成为控制速度传感
器使用频段下限的关键．由于工艺与结构上的原因，一般的速度传感器固有频率在10～15Hz
左右，则使用频段的下限在171-1z左右(约1000r／min)．国外生产的速度传感器的使用频段一般
也在15HZP．,(上(约900r／rain)~．
由上面的分析可以看出，速度传感器用于低转速的旋转机械上是不太台适的，特别是当转
速低于1000r／n~n时，其误差之大将令人难以接受．而电厂中许多风机的转速是低于100or／r~n
的，这时采用由速度传感器组成的振动监测系坑从原理上分析是存在根本缺陷的．因此要达
到较好的监测与保护精度是存在很大困难的．．
相反的是加速度传感器具有良好的低频特性．其幅频特性为：

I
．．．——
-孪

如图1(b】为加速度传感器的幅频响应特性曲线．由图l(b)可见，加速度传感器应在低于固有
频率以下的频段上使用．如图1所示，当=0．707时，使用频段的上限可到0-稍．一般
由于结构上的原因，在O．1左右，因此使用频段的上限只能达到O她．但是，由于加速
度传感器的固有频率一般可姑得很高，因此它的使用频段上限对一般测试要求是足够的．而
加速度传感器优良的低频特性是速度传感器所不能达到的．

48华北电力学院学报1994年

本文研{目的风机监测装置采用加速度传感器，加速度信号经二次积分和归一化处理后得
到位移信号，保证了低频视I置的精度，克服了传统的以速度传感器组成的监视I系统的根本缺
陷，提高了监溯与保护的可靠性．
由机械振动理论，结构振动的速度与加速度和位移具有如下关系：

V=∞0)
A=(4)

式中～振动位移幅值；一振动速度幅值；一振动加速度幅值；
由此可见，对于相同太小的振动位移，加速度幅值为速度幅值的∞倍．一般地，∞=hl，
因此，A>11．这样，在同样的输出信号幅度限制下，加速度传感器的电压灵敏度数值要比速度
传感器的电压灵敏度数值小许多．这～方面会增加后续调理电路的难度；另一方面可能串人
干扰噪声．为此，在设计振动检测调理电路时，采取了一些特殊措施：
(1)采用新型集成加速度传感器，减少从加速度传感器到电荷放大器之间引入干扰的可
能性；
(2)选用灵敏度高的加速度传感器；
(3)对信号调理电路采取综合措施，
增强整机抗干扰能力．
图2为振动检测电路框图．

2温度