直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提出了一種直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括總線式振動傳感器，設置在用于固定空冷風機的風機橋架上；分散控制系統(tǒng)，包括總線控制器；總線電纜，連接在所述總線式振動傳感器和總線控制器之間。本方案提出的所述直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)解決了現(xiàn)有技術中無法實時監(jiān)測直接空冷系統(tǒng)中風機振動的問題。
【專利說明】直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于發(fā)電廠直接空冷系統(tǒng)測控【技術領域】，尤其涉及一種直接空冷振動 在線監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)場總線FCS:安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內的自動控制裝置之 間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線。
[0003]DCS:分散控制系統(tǒng)。
[0004]直接空冷:汽輪機的排汽直接用空氣來冷凝，空氣與蒸汽間進行熱交換，其工藝流 程為汽輪機排汽通過粗大的排氣管道至室外的空冷凝汽器內，軸流冷卻風機使空氣流過冷 卻器外表面，將排汽冷凝成水。
[0005]直接空冷系統(tǒng)因其節(jié)水效果顯著，在國內得到推廣，應用前景廣闊，為我國電力工 業(yè)的發(fā)展和節(jié)水技術做出了突出貢獻。直接空冷機組結構特點決定了監(jiān)控空冷平臺的振動 參數(shù)極為重要。對空冷平臺振動的實時監(jiān)測，必將會大大提高空冷系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng) 濟性，促進直接空冷技術在電站中更廣泛地應用。
[0006]另一方面，這幾年現(xiàn)場總線技術FCS在火電廠的推廣和應用，積累了一定的運行 經(jīng)驗，再加上數(shù)字式智能儀表的快速發(fā)展，使建設數(shù)字化火電廠得到了前所未有的進步。
[0007]空冷平臺風機橋架振動是空冷安全運行的重要參數(shù)，做到對風機橋架振動實時監(jiān) 測非常重要。引起風機橋架振動的原因有:風機橋架的自振特性；空冷風機運轉的不平衡 (正常運行時不平衡力、葉片斷裂時不平衡力、電機正常運轉時不平衡力);傳動軸系的振動； 機組負荷變化；季風等。
[0008]空冷結構體系下部為鋼筋混凝土空心管柱，上部有A型支架和擋風墻，頂部還有 大直徑通氣管道。結構上部空間鋼桁架的剛度遠遠超過下部鋼筋混凝土管柱所提供的剛 度；結構上部的設備是結構主要荷載，造成結構大部分質量集中在上部。電廠直接空冷風機 橋架通常固定在鋼桁架上，直接承受空冷風機、減速機、電動機的靜態(tài)荷載和動力荷載。轉 動風機對空冷平臺引起的振動危害較大，尤其要避開空冷平臺的共振頻率。
[0009]目前已有方案大多是采用振動開關進行監(jiān)測風機橋架的振動，只能做到風機振動 大時停止風機運轉，以起到保護空冷平臺和空冷風機的作用，不能做到對空冷風機橋架振 動的實時監(jiān)測。
實用新型內容
[0010]本實用新型的目的在于提供一種在線監(jiān)控系統(tǒng)來解決現(xiàn)有技術中無法實時監(jiān)測 風機振動的問題。
[0011]為實現(xiàn)以上目的，本實用新型提出一種直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 總線式振動傳感器，設置在用于固定空冷風機的風機橋架上；分散控制系統(tǒng)，包括總線控制 器；總線電纜，連接在所述總線式振動傳感器和總線控制器之間。[0012]根據(jù)本實用新型的一個方面，所述總線式振動傳感器為一個或多個，每個總線式 振動傳感器設置在用于固定每臺空冷風機的風機橋架上；每個總線式振動傳感器通過所述 總線電纜連接至所述總線控制器。
[0013]根據(jù)本實用新型的一個方面，所述總線式振動傳感器與所述總線控制器的總線協(xié) 議相同，所述總線式振動傳感器通過總線電纜直接連接至所述總線控制器。
[0014]根據(jù)本實用新型的一個方面，所述總線式振動傳感器與所述總線控制器的總線協(xié) 議不同，所述總線式振動傳感器通過總線電纜經(jīng)由協(xié)議轉換器連接至所述總線控制器。
[0015]根據(jù)本實用新型的一個方面，所述總線式振動傳感器與所述總線控制器的總線協(xié) 議為PROFIBUS - DP協(xié)議。
[0016]根據(jù)本實用新型的一個方面，所述總線式振動傳感器的總線協(xié)議為PROFIBUS - PA 協(xié)議，所述協(xié)議轉換器為PA-DP協(xié)議轉換器，所述總線控制器的總線協(xié)議為PROFIBUS - DP 協(xié)議。
[0017]根據(jù)本實用新型的一個方面，所述總線式振動傳感器的總線協(xié)議為PROFIBUS或 M0DIBUS 協(xié)議。
[0018]根據(jù)本實用新型的一個方面，所述總線控制器為分散控制系統(tǒng)的分散控制單元。
[0019]根據(jù)本實用新型的一個方面，所述直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)還包括與總線控制 器相連的操作員站；所述總線式振動傳感器，用于測量對應于每臺空冷風機的風機橋架振 動，通過總線電纜將振動數(shù)據(jù)上傳至所述總線控制器；所述操作員站，用于綜合各個風機橋 架的實時振動數(shù)據(jù)并組成整個空冷單元機組的實時振動場數(shù)據(jù)，對實時振動場數(shù)據(jù)進行分 析和處理，預測發(fā)生振動異常的空冷風機。
[0020]直接空冷平臺振動場在線監(jiān)控系統(tǒng)就是要利用總線技術FCS解決空冷凝汽器的 振動實時監(jiān)測的問題，采用分散控制系統(tǒng)進行振動特性分析，提高機組運行的安全性和經(jīng) 濟性。直接空冷風機振動在線監(jiān)控系統(tǒng)能夠做到對空冷平臺風機橋架振動的實時監(jiān)控。通 過對空冷平臺風機橋架的振動實時檢測建立起整個空冷平臺振動數(shù)據(jù)，做到振動異常情況 早知道，及時處理，有效減少空冷風機的停機次數(shù)，有利于空冷系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型提出的直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)第一實施例的示意圖；
[0022]圖2是本實用新型提出的直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)第二實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]以下所述為本實用新型的較佳實施實例，并不因此而限定本實用新型的保護范圍。
[0024]圖1為本實用新型提出的第一實施例，具體為采用PR0FIBUS-DP總線的直接空冷 平臺振動場在線監(jiān)控系統(tǒng)。在包括例如橡膠墊101，風機102，傳動機構103，風機橋架104 的原有系統(tǒng)中加入總線式振動傳感器105，總線式振動傳感器105與位于空冷DCS電子間 108的DCS總線控制器106連接，總線控制器106與DCS的操作員站107連接。所述DCS操 作員站可以包括對系統(tǒng)進行監(jiān)控的計算機等設備。
[0025]圖2為本實用新型提出的第二實施例，具體為采用PR0FIBUS-PA總線的直接空冷平臺振動場在線監(jiān)控系統(tǒng)。與圖1相同的標記表示相同的設備。在該系統(tǒng)中，總線式振動 傳感器105與DCS總線控制器106的總線協(xié)議不同，因此，在兩者之間接入?yún)f(xié)議轉換器201。
[0026]以300麗直接空冷機組為例說明直接空冷平臺振動場在線監(jiān)控系統(tǒng)的具體實施 方案。每個用于固定空冷風機的位于鋼桁架上的風機橋架設有I臺總線式振動傳感器。每 臺空冷風機機組的空冷凝汽器共6列空冷風機，每列有5個空冷風機，用總線電纜分別連接 每個用于固定空冷風機的位于鋼桁架上的風機橋架的總線式振動傳感器，這樣，每臺機組 共需要30根總線電纜連接至30個總線式振動傳感器。如果總線式振動傳感器與DCS控制 器的總線協(xié)議相同，都采用PROFIBUS - DP總線技術，總線電纜可直接連接到DCS總線控制 器上，如圖1所示。如果總線式振動傳感器與DCS總線控制器的總線協(xié)議不同，總線式振動 傳感器采用PROFIBUS - PA總線技術，中間需要加裝PA-DP協(xié)議轉換器進行協(xié)議轉換，然后 再連接到DCS總線控制器上，如圖2所示。
[0027]由此可見，本實用新型解決上述技術問題所采取的技術方案是:采用總線式振動 傳感器，分別測量對應于每臺空冷風機的橋架振動，然后通過總線電纜將振動數(shù)據(jù)上傳至 DCS,由各個空冷風機橋架實時振動組成整個空冷單元機組的實時振動場，通過操作員站的 計算設備對實時振動場數(shù)據(jù)進行分析、處理，提前預知空冷風機發(fā)生振動異常的單元，預防 振動過大造成風機設備損壞，引起共振給空冷平臺帶來危險，提高空冷運行的安全性。
[0028]直接空冷平臺振動場在線監(jiān)控系統(tǒng)主要由總線式振動傳感器、總線電纜、DCS總線 控制器等部件組成?？偩€式振動傳感器采用PROFIBUS或M0DIBUS通訊協(xié)議，優(yōu)選采用具有 耐震、適應惡劣環(huán)境等功能的傳感器。總線電纜采用屏蔽雙絞線銅芯電纜或多模光纖?；?電廠推薦使用的PR0FIBUS-PA總線電纜為Type A,導體截面積為0.8mm2，最大電阻為44 Q / km，最大電纜總長度為1900m。PR0FIBUS-DP總線電纜一般采用RS485屏蔽雙絞線。在傳輸 距離較長、電磁環(huán)境惡劣的情況下，使用光纖。PROFIBUS多模光纖傳輸距離可達2-3km，抗 電磁干擾能力較雙絞線好。DCS總線控制器為直接空冷控制系統(tǒng)DCS的分散處理單元DPU， 內置總線協(xié)議芯片或外加總線協(xié)議通訊模塊?？偩€控制器具體可采用西門子SIMATIC的 FCS控制器，它由冗余型CPU模塊S7417H加PROFIBUS DP通訊模塊CP443-5組成，每個FCS 控制器最多支持5個CP443-5模塊，加上CPU自身的通訊模塊，每個FCS控制器最多支持6 條冗余PROFIBUS DP網(wǎng)絡，每條PROFIBUS DP網(wǎng)絡最多連接4個DP網(wǎng)段共125個從站，PA 設備通過DP-PA協(xié)議轉換器連接到PROFIBUS DP網(wǎng)絡，每個DP-PA協(xié)議轉換器最多連接5個 PA網(wǎng)段160個從站。PROFIBUS DP波特率可在9.6Kbit/s?12Mbbit/s之間選擇，PROFIBUS PA波特率固定為31.25Kbit/s，一個PROFIBUS DP網(wǎng)絡支持的站點地址范圍0?127，其中 幾個特殊地址保留，除此之外的地址可供DP設備隨便使用。一個PROFIBUS PA網(wǎng)絡支持的 站點地址范圍是I?32。DP-PA協(xié)議轉換器在PROFIBUS DP網(wǎng)絡作為DP從站，要占用一個 DP地址，對PA網(wǎng)段來說它相當于PA的就地設備的主站，PA網(wǎng)段內就地設備可以和DP網(wǎng)絡 上的站點地址重復。由此可見，直接空冷平臺振動場在線監(jiān)控系統(tǒng)主要由振動傳感器、計算 機電纜、DCS控制器等部件組成。振動傳感器采用PROFIBUS或M0DIBUS通訊協(xié)議，專用于 室外振動測量，具有耐震、適應惡劣環(huán)境功能?？偩€電纜采用單股銅芯聚乙烯絕緣、低煙低 鹵105°C阻燃聚氯乙烯護套、對絞式、銅帶分屏總屏計算機控制電纜。DCS控制器可為直接 空冷控制系統(tǒng)DCS的DPU。
[0029]本實用新型的有益效果是:[0030]監(jiān)視每臺風機的振動數(shù)據(jù)，避免每臺風機不應因為陣風的影響、機組負荷的影響、 空冷風機運轉影響或與其它風機同時運行而出現(xiàn)有害的振動。通過DCS畫面提前預知空冷 風機發(fā)生振動異常的單元，及時停機處理，預防振動過大造成風機設備損壞或引起共振給 空冷平臺帶來危險，提高空冷運行的安全性。
[0031]本實用新型通過對發(fā)電廠空冷平臺風機橋架振動檢測，采用總線型振動傳感器監(jiān) 控直接空冷風機系統(tǒng)在不同工況下運行時風機橋的振動情況、建立起空冷平臺橋架的振動 的實時監(jiān)控系統(tǒng)，保證空冷風機安全運行。這種直接空冷平臺振動場在線監(jiān)控系統(tǒng)采用總 線式振動傳感器，分別測量每個用于固定空冷風機的鋼桁架上風機橋架的振動，通過總線 電纜將振動數(shù)據(jù)上傳至DCS，由每個用于固定空冷風機的鋼桁架上風機橋架的振動組成空 冷振動場，通過DCS系統(tǒng)對振動場數(shù)據(jù)進行分析、處理，提高空冷機組運行的安全性和經(jīng)濟 性。
[0032]應注意，以上所述的本實用新型實施方式，并不構成對本實用新型保護范圍的限 定。任何在本實用新型的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，例如但凡采用智 能振動傳感器、總線電纜、總線控制器組成的測控系統(tǒng)，均應包含在本實用新型的權利要求 保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:總線式振動傳感器，設置在用于固定空冷風機的風機橋架上；分散控制系統(tǒng)，包括總線控制器；總線電纜，連接在所述總線式振動傳感器和總線控制器之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述總線式振動傳感器為一個或多個，每個總線式振動傳感器設置在用于固定每臺空 冷風機的風機橋架上；每個總線式振動傳感器通過所述總線電纜連接至所述總線控制器。
3.根據(jù)權利要求1所述的直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述總線式振動傳感器與所述總線控制器的總線協(xié)議相同，所述總線式振動傳感器通 過總線電纜直接連接至所述總線控制器。
4.根據(jù)權利要求1所述的直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述總線式振動傳感器與所述總線控制器的總線協(xié)議不同，所述總線式振動傳感器通 過總線電纜經(jīng)由協(xié)議轉換器連接至所述總線控制器。
5.根據(jù)權利要求3所述的直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述總線式振動傳感器與所述總線控制器的總線協(xié)議為PROFIBUS - DP協(xié)議。
6.根據(jù)權利要求4所述的直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述總線式振動傳感器的總線協(xié)議為PROFIBUS - PA協(xié)議，所述協(xié)議轉換器為PA-DP協(xié) 議轉換器，所述總線控制器的總線協(xié)議為PROFIBUS - DP協(xié)議。
7.根據(jù)權利要求3或4所述的直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述總線式振動傳感器的總線協(xié)議為PROFIBUS或M0DIBUS協(xié)議。
8.根據(jù)權利要求1所述的直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述總線控制器為分散控制系統(tǒng)的分散控制單元。
9.根據(jù)權利要求1所述的直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述直接空冷振動在線監(jiān)控系統(tǒng)還包括與總線控制器相連的操作員站；所述總線式振動傳感器，用于測量對應于每臺空冷風機的風機橋架振動，通過總線電 纜將振動數(shù)據(jù)上傳至所述總線控制器；所述操作員站，用于綜合各個風機橋架的實時振動數(shù)據(jù)并組成整個空冷單元機組的實 時振動場數(shù)據(jù)，對實時振動場數(shù)據(jù)進行分析和處理，預測發(fā)生振動異常的空冷風機。
【文檔編號】F28B11/00GK203454837SQ201320382247
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年6月29日 優(yōu)先權日:2013年6月29日
【發(fā)明者】王杰, 賈杰 申請人:內蒙古電力勘測設計院