CN114281013A - 一种高精准风机轴振动保护控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精准风机轴振动保护控制装置及其方法，与风机、机组轴承相适配安装，其特征在于，包括风机轴承振动检测装置、齿轮箱轴承振动检测装置和同步电机轴承振动检测装置，以及保护停机模块，采取风机轴承振动信号判断与控制的设置，将风机轴承单点振动与其它轴承振动做比较，有效隔离了因振动测量元器件硬件故障出现轴振动单点异常所带来的停机问题。既保证了机组的安全运行，又提高了设备的可靠性。本发明及方法结构简单、实施简便，工作稳定可靠，能有效防止风机轴振动虚假保护动作，减少风机的无谓停机，提高生产效率。

Description

一种高精准风机轴振动保护控制装置及其方法

技术领域

本发明涉及风机设备的保护技术领域，主要涉及对风机的故障检测精确性的改进，具体为一种高精准风机轴振动保护控制装置。

背景技术

高炉鼓风机的轴承振动控制装置，是将机组轴承单一测点振动作为连锁停机保护，风机轴承振动测量装置由振动测量元器件传感器、延伸电缆、前置放大器、振动监测装置等组成，机组在实际运行过程中，不能确保振动测量元器件传感器、延伸电缆、前置放大器、振动监测装置等的绝对可靠性，对于旋转机械设备1付支撑轴承采用90°双振动测量装置时，发生单一测点振动值突然大幅上升，其它振动测点的振动值保持不变的情况不会发生，如果发生，也只能是测量装置硬件故障导致，所以需对风机、齿轮箱、同步电机轴振动连锁保护动作停机程序进行优化，避免因风机振动测量装置硬件故障导致误停机事故，给生产造成巨大损失。为此，开发一种结构简单、实施简便，工作稳定可靠的能有效防止风机轴振动虚假保护动作停机的高精准轴振动保护控制装置及方法是非常必要的。

发明内容

为解决上述现有技术存在的不足和缺陷，发明人经过研发设计，提供了一种结构简单、工作稳定的能有效防止风机轴振动虚假保护动作停机的高精准轴振动保护控制装置及方法。

具体的，本发明是这样实现的：一种高精准风机轴振动保护控制装置，与风机、机组轴承相适配安装，包括风机轴承振动检测装置、齿轮箱轴承振动检测装置和同步电机轴承振动检测装置，以及保护停机模块，其中：风机轴承振动检测装置，包括四个检测元件，均安装在风机轴承区域并分别检测进气侧的两个端点、排气侧的两个端点的振幅；一个风机轴位移检测元件，安装在风机进气侧转子轴向检测转子轴向串动幅度；齿轮箱轴承振动检测装置，包括八个检测元件，均安装在齿轮箱轴承区域内，每四个为一组分别安装在高速轴区域和低速轴区域，且每个元件分别对齿轮箱风机侧的两个点、齿轮箱电机侧的两个点进行振幅检测；同步电机轴承振动检测装置，包括四个检测元件，均安装在电机轴承区域内，并分别检测驱动侧的两个端点、非驱动侧的两个端点的振幅；保护停机模块，均与上述各个检测元件连接，能用于对检测元件进行实时数据检测并能基于数据结果判断维持风机运行或作出停机处理。

进一步的，还包括有轴承温度传感器，用于检测风机主止推轴承温度，并连接至保护停机模块。

本发明的另一方面，基于以上装置，提供了一种高精准风机轴振动保护控制方法，包括以下步骤：步骤S1、在风机轴承区域内、齿轮箱高速轴区域和低速轴区域内、电机轴承区域内，分别安装有检测风机进气侧和排气侧、齿轮箱风机侧与电机侧、同步电机驱动侧和非驱动侧的振幅检测元件，并实时监测每个点的检测数据；步骤S2、按区域将同一区域内的检测元件进行编组，每组检测元件至少四个，检测风机进气侧和排气侧、齿轮箱风机侧与电机侧、同步电机驱动侧和非驱动侧，每一侧均设有A\B两个检测对点，并为每个检测元件设置一级响应阈值和二级响应阈值；步骤S3、保护停机模块接收每个检测元件的实时检测数据进行监测，当发现某一个检测元件的检测数据达到一级阈值后，立即核验该元件所在区域的其余检测点的检测数据，若至少有一个检测数据同时达到二级响应阈值，则启动风机停机程序。

进一步的，本方法还包括步骤s4、当风机轴的位移幅度超过﹢0.8毫米或﹣0.8毫米，且风机主止推轴承温度≥92℃时，则启动风机停机程序。

进一步的，风机轴承区域内进气侧和排气侧每一侧均设置有A\B两个对点，所述每个点的第一响应阈值均为115微米、第二响应阈值均为40微米。

进一步的，所述齿轮箱的高速轴区域内风机侧、电机侧均设置有A\B两个对点，所述每个点的第一响应阈值均为125微米、第二响应阈值均为20微米。

进一步的，所述齿轮箱的低速轴区域内风机侧、电机侧均设置有A\B两个对点，所述每个点的第一响应阈值均为137微米、第二响应阈值均为30微米。

进一步的，所述电机轴承的驱动侧、非驱动侧均设置有A\B两个对点，所述每个点的第一响应阈值均为265微米、第二响应阈值均为40微米。

本发明的工作原理介绍：本发明采取风机轴承振动检测装置、齿轮箱轴承振动检测装置和同步电机轴承振动检测装置及方法，即风机进气侧A点轴承振动值达115微米时，进气侧B点或排气侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米，将风机轴承单点振动与其它轴承振动做比较。同理各轴承振动测点采取4取2振动值的突变，即判断是真实振动再由连锁保护动作停机程序发出轴振动连锁保护动作停机，有效隔离了因风机振动测量装置单点硬件故障导致停机问题。即I18.1风机进气侧B点轴承振动值达115微米时，需DB13进气侧A点或排气侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米，才能到M90.1-保护停机信号触发停机，(齿轮箱低速轴风机侧A点达137微米，风机侧B点或电机侧A、B点任一点轴承振动值达到30微米，…齿轮箱高速轴风机侧A点达125微米，风机侧B点或电机侧A、B点任一点轴承振动值达到20微米，…电机驱动侧A点达265微米，驱动侧B点或非驱动侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米…)，I19.7电机非驱动侧B点轴承振动值达265微米时，需DB16电机非驱动侧A点或驱动侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米，才能到M91.7-保护停机信号触发停机；同理风机轴承振动进气侧A点，排气侧A、B点；齿轮箱轴承振动高速轴风机侧A、B点，电机侧A、B点；齿轮箱轴承振动低速轴风机侧A、B点，电机侧A、B点；同步电机轴承振动驱动侧A、B点，非驱动侧A、B点共16个轴承振动监测点均采取4取2振动值的突变进行判断，风机轴位移测量值达到﹢0.8毫米或﹣0.8毫米与风机主止推轴承温度值≥92℃做双信号联动跳机，既保证了机组的安全运行，又提高了设备的可靠性，可以延伸N个振动监测点进行控制，起到保护机组的作用。

本发明的有益效果：本发明采取风机轴承振动信号判断与控制的设置，将风机轴承单点振动与其它轴承振动做比较，有效隔离了因振动测量元器件硬件故障出现轴振动单点异常所带来的停机问题。既保证了机组的安全运行，又提高了设备的可靠性。本发明及方法结构简单、实施简便，工作稳定可靠，能有效防止风机轴振动虚假保护动作，减少风机的无谓停机，提高生产效率。

附图说明

图1为现有技术预防控制装置电路原理图；

图2为图1之结构关系示意简图；

图3、图4、图5为本发明电路原理图；

图6为图3、图4之结构关系示意简图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1：一种高精准风机轴振动保护控制装置，与风机、机组轴承相适配安装，包括风机轴承振动检测装置、齿轮箱轴承振动检测装置和同步电机轴承振动检测装置，以及保护停机模块，其中：风机轴承振动检测装置，包括四个检测元件，均安装在风机轴承区域并分别检测进气侧的两个端点、排气侧的两个端点的振幅；一个风机轴位移检测元件，安装在风机进气侧转子轴向检测转子轴向串动幅度；齿轮箱轴承振动检测装置，包括八个检测元件，均安装在齿轮箱轴承区域内，每四个为一组分别安装在高速轴区域和低速轴区域，且每个元件分别对齿轮箱风机侧的两个点、齿轮箱电机侧的两个点进行振幅检测；同步电机轴承振动检测装置，包括四个检测元件，均安装在电机轴承区域内，并分别检测驱动侧的两个端点、非驱动侧的两个端点的振幅；保护停机模块，均与上述各个检测元件连接，能用于对检测元件进行实时数据检测并能基于数据结果判断维持风机运行或作出停机处理。有轴承温度传感器，用于检测风机主止推轴承温度，并连接至保护停机模块。

即风机进气侧A点轴承振动值达115微米时，进气侧B点或排气侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米，即轴承振动测点采取4取2振动值的突变；

实施例2：如图1、2所示，现有技术的风机振动保护装置及方法之风机轴承振动保护，当风机、齿轮箱、同步电机轴承上的任一振动监测点达到振动保护动作值，风机均会停机，即I18.1-风机进气侧B点轴承振动信号达停机值发送给M90.1保护动作停机。

如图3、图4所示，I18.1风机进气侧B点轴承振动值达115微米时，需DB13进气侧A点或排气侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米，才发送给M90.1保护动作停机。即判断是真实振动再由连锁保护动作停机程序发出轴振动连锁保护动作停机。所述的控制装置及方法涉及PLC之主控制开关，电性且程序控制。

如图5所示，DB17.DBDO风机轴位移测量值达到﹢0.8毫米或﹣0.8毫米时，需DB1.DBD266风机主止推轴承温度值≥92℃，才发送给M92.1保护动作停机。即判断是真实轴位移再由连锁保护动作停机程序发出轴位移连锁保护动作停机。所述的控制装置及方法涉及PLC之主控制开关，电性且程序控制。

本发明采取风机轴承振动检测装置、齿轮箱轴承振动检测装置和同步电机轴承振动检测装置及方法，即风机进气侧A点轴承振动值达115微米时(西安陕鼓动力股份有限公司对风机停机设定值)，进气侧B点或排气侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米，同理各轴承振动测点采取4取2振动值的突变，即判断是真实振动再由连锁保护动作停机程序发出轴振动连锁保护动作停机，有效隔离了因风机振动测量装置单点硬件故障导致停机问题。即I18.1风机进气侧B点轴承振动值达115微米时，需DB13进气侧A点或排气侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米，才发送给M90.1保护动作停机，起到保护机组的作用。

实施例3：风机轴振动连锁保护动作停机程序优化如下(备注：最大值为厂家提供的机组停机设定值，其它连锁点取值为风机喘振试验时的真实振动值与正常运行时的振动值进行优化选取数值)。

1.风机进气侧A点达115微米，进气侧B点或排气侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米；

2.风机进气侧B点轴承振动值达115微米时，进气侧A点或排气侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米；

3.风机排气侧A点达115微米，排气侧B点或进气侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米；

4.风机排气侧B点达115微米，排气侧A点或进气侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米；

5.齿轮箱低速轴风机侧A点达137微米，风机侧B点或电机侧A、B点任一点轴承振动值达到30微米；

6.齿轮箱低速轴风机侧B点达137微米，风机侧A点或电机侧A、B点任一点轴承振动值达到30微米；

7.齿轮箱低速轴电机侧A点达137微米，电机侧B点或风机侧A、B任一点轴承振动值达到30微米；

8.齿轮箱低速轴电机侧B点达137微米，电机侧A点或风机侧A、B任一点轴承振动值达到30微米；

9.齿轮箱高速轴风机侧A点达125微米，风机侧B点或电机侧A、B点任一点轴承振动值达到20微米；

10.齿轮箱高速轴风机侧B点达125微米，风机侧A点或电机侧A、B点任一点轴承振动值达到20微米；

11.齿轮箱高速轴电机侧A点达125微米，电机侧B点或风机侧A、B点任一点轴承振动值达到20微米；

12.齿轮箱高速轴电机侧B点达125微米，电机侧A点或风机侧A、B点任一点轴承振动值达到20微米；

13.同步电机驱动侧A点达265微米，驱动侧B点或非驱动侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米；

14.同步电机驱动侧B点达265微米，驱动侧A点或非驱动侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米；

15.同步电机非驱动侧A点达265微米，非驱动侧A点或驱动侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米；

16.同步电机非驱动侧B点达265微米，非驱动侧A点或驱动侧A、B点任一点轴承振动值达到40微米；

17.风机轴位移测量值达到﹢0.8毫米或﹣0.8毫米与风机主止推轴承温度值≥92℃做双信号联动跳机。

即各轴承振动测点采取4取2振动值的突变，判断是真实振动再由连锁保护动作停机程序发出轴振动连锁保护动作停机。风机轴位移串动幅度与主止推轴承温度做双信号联动跳机。所述的控制装置及方法涉及PLC之主控制开关，电性且程序控制。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种高精准风机轴振动保护控制装置，与风机、机组轴承相适配安装，其特征在于，包括风机轴承振动检测装置、齿轮箱轴承振动检测装置和同步电机轴承振动检测装置，以及保护停机模块，

其中：风机轴承振动检测装置，包括四个检测元件，均安装在风机轴承区域并分别检测进气侧的两个端点、排气侧的两个端点的振幅；一个风机轴位移检测元件，安装在风机进气侧转子轴向检测转子轴向串动幅度。

齿轮箱轴承振动检测装置，包括八个检测元件，均安装在齿轮箱轴承区域内，每四个为一组分别安装在高速轴区域和低速轴区域，且每个元件分别对齿轮箱风机侧的两个点、齿轮箱电机侧的两个点进行振幅检测；

同步电机轴承振动检测装置，包括四个检测元件，均安装在电机轴承区域内，并分别检测驱动侧的两个端点、非驱动侧的两个端点的振幅；

保护停机模块，均与上述各个检测元件连接，能用于对检测元件进行实时数据检测并能基于数据结果判断维持风机运行或作出停机处理。

2.根据权利要求1所述的高精准风机轴振动保护控制装置，其特征在于，还包括有轴位移、轴承温度传感器，用于检测风机轴位移串动幅度、主止推轴承温度，并连接至保护停机模块。

3.一种高精准风机轴振动保护控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1在风机轴承区域内、齿轮箱高速轴区域和低速轴区域内、电机轴承区域内，分别安装有检测风机进气侧和排气侧、齿轮箱风机侧与电机侧、同步电机驱动侧和非驱动侧的振幅检测元件，并实时监测每个点的检测数据；

步骤S2、按区域将同一区域内的检测元件进行编组，每组检测元件至少四个，检测风机进气侧和排气侧、齿轮箱风机侧与电机侧、同步电机驱动侧和非驱动侧，每一侧均设有A\B两个检测对点，并为每个检测元件设置一级响应阈值和二级响应阈值；

步骤S3、保护停机模块接收每个检测元件的实时检测数据进行监测，当发现某一个检测元件的检测数据达到一级阈值后，立即核验该元件所在区域的其余检测点的检测数据，若至少有一个检测数据同时达到二级响应阈值，则启动风机停机程序。

4.根据权利要求3所述的高精准风机轴振动保护控制方法，其特征在于，还包括步骤s4、当风机轴的位移幅度超过﹢0.8毫米或﹣0.8毫米，且风机主止推轴承温度≥92℃时，则启动风机停机程序。

5.根据权利要求3所述的高精准风机轴振动保护控制方法，其特征在于，风机轴承区域内进气侧和排气侧每一侧均设置有A\B两个对点，所述每个点的第一响应阈值均为115微米、第二响应阈值均为40微米。

6.根据权利要求3所述的高精准风机轴振动保护控制方法，其特征在于，所述齿轮箱的高速轴区域内风机侧、电机侧均设置有A\B两个对点，所述每个点的第一响应阈值均为125微米、第二响应阈值均为20微米。

7.根据权利要求1所述的高精准风机轴振动保护控制方法，其特征在于，所述齿轮箱的低速轴区域内风机侧、电机侧均设置有A\B两个对点，所述每个点的第一响应阈值均为137微米、第二响应阈值均为30微米。

8.根据权利要求1所述的高精准风机轴振动保护控制方法，其特征在于，所述电机轴承的驱动侧、非驱动侧均设置有A\B两个对点，所述每个点的第一响应阈值均为265微米、第二响应阈值均为40微米。

Images