提升燃機(jī)測振系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集可靠性的策略

　　摘 要：燃機(jī)的水平和垂直振動數(shù)據(jù)是判定燃機(jī)性能的重要指標(biāo)，所以在燃機(jī)的運(yùn)行過程中，需要通過燃機(jī)測振系統(tǒng)實時的采集燃機(jī)水平和垂直的振動信號[1]。借此，對燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況進(jìn)行分析并加以控制。但是由于電磁干擾、溫度諧波、器件精準(zhǔn)度等原因會造成測振系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集不可靠。本論文以解決上述問題為課題，首先分析了測振系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的現(xiàn)狀，隨后從測振系統(tǒng)的數(shù)據(jù)漂移、供給電壓、傳輸導(dǎo)線、標(biāo)定方法、變送器干擾、傳感器干擾等六方面進(jìn)行試驗。最后通過試驗數(shù)據(jù)分析得出提升燃機(jī)測振系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集可靠性的策略。
　　關(guān)鍵詞：燃機(jī)；測振系統(tǒng)；可靠性
　　1 課題背景
　　燃機(jī)是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械。由于轉(zhuǎn)子不平衡和氣體流動等原因引起的燃機(jī)整機(jī)振動是全方位周期振動（例如正弦振動）和復(fù)雜隨機(jī)振動的復(fù)合。過大的振動將會極大的影響燃機(jī)本體的壽命以及發(fā)電質(zhì)量。所以在燃機(jī)的運(yùn)行過程中，實時監(jiān)測燃機(jī)的水平和垂直振動值，對于保護(hù)燃機(jī)本體和保障發(fā)電質(zhì)量尤為十分重要。新能源科技有限公司生產(chǎn)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組（機(jī)組）的燃機(jī)測振系統(tǒng)主要由：水平振動傳感器、垂直振動傳感器、振動變送器以及上位機(jī)共同組成，可以實現(xiàn)對水平和垂直0g-5g以內(nèi)振動信號的采集。
　　2 測振系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集現(xiàn)狀
　　通過對外場服役機(jī)組振動數(shù)據(jù)的分析，特別是服役于北京電力公司16B機(jī)組的振動誤報警事件，新能源公司現(xiàn)有測振系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的可靠性提出了質(zhì)疑。
　　在北京電力公司16B機(jī)組上，采用編號為A11的測振系統(tǒng)，對機(jī)組的起動、加載以及減載的過程進(jìn)行了跟蹤測量。隨后在此16B機(jī)組上安裝東安廠試車臺使用的測振系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)對比。實測數(shù)據(jù)如表1所示：
　　通過數(shù)據(jù)的比較，發(fā)現(xiàn)新能源公司現(xiàn)有測振系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相比東安廠試車臺使用的測振系統(tǒng)數(shù)據(jù)偏大。在加載的過程中數(shù)據(jù)起伏快，在減載的過程中數(shù)據(jù)下降快。其中最大偏差達(dá)到：
　　為研究偏差問題所在，由省計量局提供標(biāo)準(zhǔn)（0-5g）的振動源，對現(xiàn)有的A11測振系統(tǒng)和東安廠試車臺使用的測振系統(tǒng)進(jìn)行檢定：
　　東安廠試車臺使用的測振系統(tǒng)的檢定數(shù)據(jù)：
　　通過檢定證明東安廠試車臺使用的測振系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)可靠。
　　對A11測振系統(tǒng)進(jìn)行檢定的數(shù)據(jù)如下：
　　水平振動傳感器編號：02133
　　3 振動數(shù)據(jù)采集不可靠原因分析
　　3.1 是否由于傳感器和變送器的數(shù)據(jù)漂移導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集不可靠
　　在長時間的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于器件的磨損及老化可能造成器件測量數(shù)據(jù)的漂移。為排查此故障現(xiàn)象是否存在，對09年曾鑒定過的測振系統(tǒng)A002進(jìn)行重新檢定：
　　3.2 是否由于振動系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集不可靠
　　為支持振動變送器正常工作，需要控制系統(tǒng)為其提供24V的直流電壓，這也正是內(nèi)部信號變換所依據(jù)的基準(zhǔn)電壓。如果這個基準(zhǔn)電壓不穩(wěn)定，那將直接影響振動變送器的輸出信號。新能源測振系統(tǒng)的24V電壓是由2個12V鉛酸蓄電池串聯(lián)來實現(xiàn)的，而蓄電池在大電流放電、饋電等狀態(tài)時很容易造成24V電壓的不穩(wěn)定，這將直接影響測振系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集可靠性。
　　為排查該情況，為振動變送器提供獨立的24V電源。由市電經(jīng)過24V恒壓源直接供給振動變送器。該項試驗是同“3.3 是否由于變送器受干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集不可靠”的試驗一同完成了。具體試驗數(shù)據(jù)見表9。
　　分析試驗數(shù)據(jù)，通過獨立供電后的數(shù)據(jù)相比原始數(shù)據(jù)變化不大，故此問題的可能性排除。
　　雖然由于萬用表的靈敏度，表10中數(shù)據(jù)部分失真。但是通過表9和表10百分比數(shù)據(jù)的比較發(fā)現(xiàn)，振動傳感器和振動變送器數(shù)據(jù)的線性度較好，但是振動傳感器和振動變送器的對應(yīng)關(guān)系存在偏差。懷疑在振動變送器標(biāo)定的過程中存在誤差，導(dǎo)致這樣對應(yīng)關(guān)系的偏差。
　　4.1振動變送器加屏蔽隔離
　　振動變送器是燃機(jī)測振系統(tǒng)中數(shù)據(jù)變化的主要場所，描述振動的電壓或電流信號都是較微弱的信號，很容易受到外界干擾而變化。而外加金屬屏蔽層是隔離電磁干擾最簡單有效的策略。通過3.6節(jié)的試驗證明，在振動變送器外外套金屬屏蔽盒可以較好的提升燃機(jī)測振系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的可靠性。所以在振動變送器的封裝上，可以考慮選擇金屬殼體封裝，從而起到屏蔽隔離的作用。
　　4.2 傳輸導(dǎo)線采用屏蔽電纜
　　測振系統(tǒng)傳輸導(dǎo)線中的電信號同樣是較微弱的信號。所以為提升燃機(jī)測振系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的可靠性，傳輸導(dǎo)線的電磁屏蔽同樣重要。在傳輸導(dǎo)線的選型上，可以考慮選擇帶金屬層的屏蔽電纜。
　　4.3 正弦波信號發(fā)生器使用方法的更正
　　在測振系統(tǒng)標(biāo)定的過程中，正弦波發(fā)生器是穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)信號來源。正弦波信號的準(zhǔn)確性將直接影響標(biāo)定結(jié)果的準(zhǔn)確性以及測振系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的可靠性。所以在標(biāo)定的過程中需要保證信號發(fā)生器輸出的信號為穩(wěn)定的252Hz正弦波信號，確保DUTY（占空比）旋鈕歸零。
　　在振動變送器的輸入端增加放大倍數(shù)為1的反相帶通濾波器，濾除252Hz之外的其他頻率的干擾信號。這樣可以為振動變送器輸入更潔凈的交流電壓信號。帶通濾波器由集成運(yùn)算放大器構(gòu)成，可以較好的抑制零漂，有較大的輸入電阻和較小的輸出電阻[4]。有利于提高測振系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的可靠性。
　　5 結(jié)束語
　　本論文以中航動科新能源燃機(jī)為課題研究平臺；基于測振系統(tǒng)的多次試驗，得出大量的對比數(shù)據(jù)；經(jīng)過數(shù)理計算和樣本分析，最終得到適用于提升燃機(jī)測振系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集可靠性的策略。將此策略應(yīng)用于燃機(jī)的試運(yùn)轉(zhuǎn)和加載試驗。通過試驗證明，對測振系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集起到了良好的改觀。所提出的策略尊重現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)、真實、有效、針對性強(qiáng)。它的應(yīng)用對動科新能源燃機(jī)產(chǎn)品技術(shù)的革新和私有化以及燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的長期穩(wěn)定，可靠服役提供了保障。
　　參考文獻(xiàn)
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　　作者簡介
　　高金巍（1984-），男，黑龍江省哈爾濱市人，民族：漢 職稱：工程師，學(xué)歷：碩士研究生。研究方向：電路與系統(tǒng)。單位：通用電氣。
　　（作者單位：通用電氣）

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