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上海圓馨能源科技有限公司
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基于AI-TEK阿泰克轉(zhuǎn)速傳感器一些故障的深入研究
2021-12-16 閱讀(1713)
因轉(zhuǎn)速儀表導致的一些故障舉例2012 年 5 月,，加氫裂化裝置在開高壓進料泵的液力透平時,，轉(zhuǎn)速傳感器 SE3603A 因安裝距離過近被高速轉(zhuǎn)動的齒輪盤將探頭打碎，停機檢修約 2個月,。2014 年 9 月,，加氫裂化裝置在開液力透平時,，三臺轉(zhuǎn)速儀表均無指示，在線調(diào)整安裝距離后正常顯示,。2015 年 12 月,，加氫改質(zhì)裝置#氫機在試機過程中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速傳感器由于安裝距離過近被打壞，停機檢修,。2016 年 6 月,，三催化裝置主風機在開車過程中轉(zhuǎn)速儀表 SE1421A 無顯示，經(jīng)檢查為傳感器安裝距離較遠導致,。2016 年 7 月,，加 氫 裂 化 裝 置 液 力 透 平 轉(zhuǎn) 速SE3602A、SE3603A 轉(zhuǎn)速無規(guī)律波動,，兩臺儀表同時到高高聯(lián)鎖值導致透平三取二聯(lián)鎖停機,。經(jīng)檢查，是傳感器安裝距離較遠,，傳感器產(chǎn)生的交流電壓工作在變送器的臨界值邊緣,，受到的干擾較大，變送器輸出不穩(wěn)定所致,。2016 年 8 月,，加氫改質(zhì)裝置進料泵液力透平轉(zhuǎn)速 SE6001A 無規(guī)律波動，經(jīng)檢查是轉(zhuǎn)速變送器現(xiàn)場的轉(zhuǎn)速變送器安裝接線箱內(nèi)溫度過高,，變送器失效導致,。將變送器移位至控制室內(nèi)后故障消失,。2016 年 9 月,，加氫改質(zhì)裝支進料泵液力透平轉(zhuǎn)速 SE6003A 無規(guī)律波動，經(jīng)檢查是轉(zhuǎn)速傳感器安裝距離較近,，導致傳感器產(chǎn)生的交流電壓較大,，而變送器設(shè)定的門檻濾波電壓較低，信號干擾較大導致,。重新設(shè)定門檻電壓后故障消失,。通過對近一段時間內(nèi)的故障進行總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，傳感器安裝距離不當導致的故障占到了 6 項,，轉(zhuǎn)速變送器的故障占 2 項,。由于 AI－TEK 傳感器的安裝沒有可視化的安裝標準，都是憑現(xiàn)場施工人員的施工經(jīng)驗進行安裝的,，故障率較高,。因此，我們從傳感器的工作原理及設(shè)備的規(guī)格參數(shù)入手,，深入研究傳感器應(yīng)該如何安裝才能滿足不同的設(shè)計及系統(tǒng)要求,，避免故障的發(fā)生。AI－TAK 轉(zhuǎn)速傳感器是電磁式速度傳感器，以電磁感應(yīng)為基本原理來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的,，屬于變磁阻式速度傳感器的一種3,。電磁感應(yīng)現(xiàn)象是指放在變化磁通量中的導體，會產(chǎn)生電動勢,。此電動勢稱為感應(yīng)電動勢,。當機泵運行時，轉(zhuǎn)動的軸帶動齒輪高速轉(zhuǎn)動,，齒輪與傳感器的間隙周期性的變化,，引起磁通量的周期性變化，產(chǎn)生了周期性的交變電壓,。產(chǎn)生的交流電壓的波形與齒輪中齒的寬度,、形狀、高度以及齒輪的齒數(shù)有關(guān)系,。如圖 1 所示,。圖 1不同類形式的齒輪在經(jīng)過電磁式轉(zhuǎn)速傳感器時所產(chǎn)生的不同波形產(chǎn)生的交流電壓有兩重要的技術(shù)指標:頻率和交流電壓峰值。其中頻率直接被用來轉(zhuǎn)化為軸的轉(zhuǎn)速,，而交流電壓的波形及電壓峰值及則決定了其信號能否被采集以及其抗干擾能力的大小,。電壓峰值的大小與傳感器的型號、傳感器和齒輪的間隙 d,、齒輪盤的齒數(shù) n 以及齒輪盤轉(zhuǎn)動時的線速度 IPS 有關(guān),。當傳感器型號以及齒數(shù) n 固定時，峰值電壓與線速度成正比關(guān)系,，與間隙 d 成反比關(guān)系,，即 V = K* IPS/d。雖然不同型號的傳感器電壓特性不同,，但電壓與轉(zhuǎn)速關(guān)系的計算方法是相同的,。我們通過實驗室的轉(zhuǎn)速校驗設(shè)備以及一臺已知規(guī)格參數(shù)的傳感器 AI－TEK /70085－1010－412 的規(guī)格參數(shù)來進行實驗計算，其計算方法可以推廣到所有 AI－TEK 的無源傳感器上,。AI －TEK /70085 － 1010 － 412的規(guī)格參數(shù)校驗臺齒輪直徑:d= 4．720inch;校驗臺齒輪盤齒數(shù):30;轉(zhuǎn)速傳感器:AI－TEK /70085－1010－412;傳感器螺紋間距:1/18inch說明:實驗所使用的 4 組間隙 d 的數(shù)值分別是以AI－TEK /70085－1010－412 的傳感器與齒輪 0．5/1/1．5/2 倍的螺紋間距為基礎(chǔ)進行實驗的,。根據(jù)該傳感器的說明書可以知道其螺紋間距為 1/18" ，由此得出這四組間隙數(shù)值分別為:0．027" /0．056" /0．056" /0．繪制曲線圖如圖 3 所示,。圖 3電壓與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線圖2變送器分控制系統(tǒng)廠家頻率卡的
硬件參數(shù)對比目前 AI－TEK 的傳感器頻率信號主要有兩種信號轉(zhuǎn)換方式:(1)通過變送器轉(zhuǎn)換成 4～ 20mA 信號進入控制系統(tǒng)的 AI 卡;(2) 傳感器產(chǎn)生的頻率信號直接進入控制系統(tǒng)的頻率卡,。通過變送器及頻率卡廠家的硬件參數(shù)，在使用實驗室設(shè)備的情況下可以計算出相應(yīng)的設(shè)備在典型傳感器的安裝距離時所能測得的轉(zhuǎn)速范圍,。2．1轉(zhuǎn)速變送器 T77530－10 的硬件參數(shù)4不同信號轉(zhuǎn)換設(shè)備對傳感器的安裝要求傳感器的安裝應(yīng)在機泵靜態(tài)的情況下行安裝,，而 AI－TEK 的轉(zhuǎn)速傳感器大多為無源傳感器，在齒輪盤靜止的情況下沒有電壓輸出,，也就沒有可視化的安裝標準,，只能通過使用塞尺測量傳感器的安裝距離或憑借經(jīng)驗將傳感器旋轉(zhuǎn)至與齒輪盤接觸,，再往回旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的螺紋間距(圈數(shù))進行安裝。然而廠家對傳感器的安裝要求是傳感器與齒輪間隙 d 越 小 越 好,，其 建 議 安 裝 距 離 為 0. 005" ,，以70085－1010－412 傳感器為例，其安裝距離為 1/10 倍螺紋間距,。然而,，在現(xiàn)場的實際應(yīng)用中，傳感器安裝時齒輪盤是靜止狀態(tài),，當齒輪盤高速轉(zhuǎn)動后,，機泵的軸和齒輪盤都會在一定范圍內(nèi)振動;同時，由于機泵運行后,，軸與軸瓦之間將會有一定的油封,，這會導致實際的齒輪盤向與傳感器接近的方向移動，類似被油封托起的狀態(tài),。以上的這些原因,，都會導致在設(shè)備運行后傳感器與齒輪盤的距離比設(shè)備靜止時的安裝距離縮短。若傳感器與齒輪盤的距離過近將會導致告訴運轉(zhuǎn)的齒輪盤將傳感器打碎并飛濺至機泵內(nèi)的各個角落,，成為一次較嚴重的停機事件,。通過第一部分的案例可以看到，有兩起安裝距離過近造成的停機事件,，對機泵都造成了較大的影響,。因此0. 005" 的安裝距離不具有實際現(xiàn)場可操作性。通過對儀表施工及維護人員的咨詢,，我們得到了這樣的經(jīng)驗:傳感器與齒輪盤的最小安裝距離應(yīng)保持在 0．5mm 以上,。對于現(xiàn)場傳感器的安裝來說，安裝的距離越遠越能保證傳感器的安全,，但其產(chǎn)生的峰峰值電壓則越小,，導致其信號可能無法被信號轉(zhuǎn)換設(shè)備檢測到,。因此傳感器的安裝應(yīng)根據(jù)傳感器的型號,、設(shè)計的轉(zhuǎn)速范圍及信號轉(zhuǎn)換設(shè)備的可識別電壓范圍來計算出相應(yīng)傳感器的安裝距離范圍。我們根據(jù)無源轉(zhuǎn)速傳感器的現(xiàn)場安裝及一般的機械設(shè)計經(jīng)驗可以得出如下結(jié)論:
(1) 現(xiàn)場安裝探頭實際距離以 1 倍螺紋間距左右為宜,，過近則可操作性降低,，過遠則信號較弱，大多數(shù)設(shè)備無法識別;
(2)需要測量轉(zhuǎn)速的離心式轉(zhuǎn)動設(shè)備一般為裝置內(nèi)較為重要的設(shè)備,，根據(jù)一般生產(chǎn)經(jīng)驗對能夠在控制系統(tǒng)上顯示出來的轉(zhuǎn)速要求為 500rpm,。
我們根據(jù)以上的安裝要求以 AI －TEK /70085 －1010－412 探頭為例對比以上的幾種轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換設(shè)備，則可得出如結(jié)論如表 2 所示,。轉(zhuǎn)速傳感器故障的難點在于對傳感器安裝間隙的確定以及信號的抗干擾能力,。轉(zhuǎn)速傳感器的安裝既要考慮到信號轉(zhuǎn)換設(shè)備的電壓識別范圍,、設(shè)計的轉(zhuǎn)速測量范圍以及信號的抗干擾能力從而盡量減小安裝間隙 d，又要保證傳感器的安全而盡量增加安裝間隙,。要想找到最合適的安裝間隙不但需要有著豐富的安裝經(jīng)驗和精確操作,，又需要對傳感器及信號轉(zhuǎn)換設(shè)備有著深入的了解。同時,，通過文中的計算我們可以看出,，有些頻率卡件甚至不適合用于進行轉(zhuǎn)速信號的測量。我們在對轉(zhuǎn)速傳感器進行安裝時,，不但要使安裝具有實際的可操作性,，而且要根據(jù)相應(yīng)的信號轉(zhuǎn)換設(shè)備進行相應(yīng)的調(diào)整。對于無法滿足傳感器現(xiàn)場安裝要求的信號處理設(shè)備我們則要制定相應(yīng)的計劃進行改造,。而對于新建的裝置和機組,，我們也可以利用相同的方法去檢驗其設(shè)計所采用的信號轉(zhuǎn)換設(shè)備是否合適，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計及施工問題,，盡早發(fā)現(xiàn)隱患,。只有真正理解了傳感器的信號特性，深入掌握了相關(guān)設(shè)備的規(guī)格參數(shù),，才能在現(xiàn)場工作中及時的發(fā)現(xiàn)隱患,，有效的避免故障，保證機組及裝置的長周期平穩(wěn)運行,。
