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因轉(zhuǎn)速儀表導(dǎo)致的一些故障舉例2012 年 5 月，加氫裂化裝置在開(kāi)高壓進(jìn)料泵的液力透平時(shí)，轉(zhuǎn)速傳感器 SE3603A 因安裝距離過(guò)近被高速轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪盤將探頭打碎，停機(jī)檢修約 2個(gè)月。2014 年 9 月，加氫裂化裝置在開(kāi)液力透平時(shí)，三臺(tái)轉(zhuǎn)速儀表均無(wú)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(jī)在試機(jī)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速傳感器由于安裝距離過(guò)近被打壞，停機(jī)檢修。2016 年 6 月，三催化裝置主風(fēng)機(jī)在開(kāi)車過(guò)程中轉(zhuǎn)速儀表 SE1421A 無(wú)顯示，經(jīng)檢查為傳感器安裝距離較遠(yuǎn)導(dǎo)致。2016 年 7 月，加 氫 裂 化 裝 置 液 力 透 平 轉(zhuǎn) 速SE3602A、SE3603A 轉(zhuǎn)速無(wú)規(guī)律波動(dòng)，兩臺(tái)儀表同時(shí)到高高聯(lián)鎖值導(dǎo)致透平三取二聯(lián)鎖停機(jī)。經(jīng)檢查，是傳感器安裝距離較遠(yuǎn)，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(jìn)料泵液力透平轉(zhuǎn)速 SE6001A 無(wú)規(guī)律波動(dòng)，經(jīng)檢查是轉(zhuǎn)速變送器現(xiàn)場(chǎng)的轉(zhuǎn)速變送器安裝接線箱內(nèi)溫度過(guò)高，變送器失效導(dǎo)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(jìn)料泵液力透平轉(zhuǎn)速 SE6003A 無(wú)規(guī)律波動(dòng)，經(jīng)檢查是轉(zhuǎn)速傳感器安裝距離較近，導(dǎo)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(hào)干擾較大導(dǎo)致。重新設(shè)定門檻電壓后故障消失。通過(guò)對(duì)近一段時(shí)間內(nèi)的故障進(jìn)行總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，傳感器安裝距離不當(dāng)導(dǎo)致的故障占到了 6 項(xiàng)，轉(zhuǎn)速變送器的故障占 2 項(xiàng)。由于 AI－TEK 傳感器的安裝沒(méi)有可視化的安裝標(biāo)準(zhǔn)，都是憑現(xiàn)場(chǎng)施工人員的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)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(jì)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(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)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(dǎo)體，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。此電動(dòng)勢(shì)稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)機(jī)泵運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)的軸帶動(dòng)齒輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(guò)電磁式轉(zhuǎn)速傳感器時(shí)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(biāo):頻率和交流電壓峰值。其中頻率直接被用來(lái)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(hào)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(hào)、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(dòng)時(shí)的線速度 IPS 有關(guān)。當(dāng)傳感器型號(hào)以及齒數(shù) n 固定時(shí)，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(hào)的傳感器電壓特性不同，但電壓與轉(zhuǎn)速關(guān)系的計(jì)算方法是相同的。我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的轉(zhuǎn)速校驗(yàn)設(shè)備以及一臺(tái)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(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)計(jì)算，其計(jì)算方法可以推廣到所有 AI－TEK 的無(wú)源傳感器上。AI －TEK /70085 － 1010 － 412的規(guī)格參數(shù)校驗(yàn)臺(tái)齒輪直徑:d= 4．720inch;校驗(yàn)臺(tái)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(shuō)明:實(shí)驗(yàn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)的。根據(jù)該傳感器的說(shuō)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(duì)比目前 AI－TEK 的傳感器頻率信號(hào)主要有兩種信號(hào)轉(zhuǎn)換方式:(1)通過(guò)變送器轉(zhuǎn)換成 4～ 20mA 信號(hào)進(jìn)入控制系統(tǒng)的 AI 卡;(2) 傳感器產(chǎn)生的頻率信號(hào)直接進(jìn)入控制系統(tǒng)的頻率卡。通過(guò)變送器及頻率卡廠家的硬件參數(shù)，在使用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的情況下可以計(jì)算出相應(yīng)的設(shè)備在典型傳感器的安裝距離時(shí)所能測(cè)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(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備對(duì)傳感器的安裝要求傳感器的安裝應(yīng)在機(jī)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(wú)源傳感器，在齒輪盤靜止的情況下沒(méi)有電壓輸出，也就沒(méi)有可視化的安裝標(biāo)準(zhǔn)，只能通過(guò)使用塞尺測(cè)量傳感器的安裝距離或憑借經(jīng)驗(yàn)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(jìn)行安裝。然而廠家對(duì)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(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用中，傳感器安裝時(shí)齒輪盤是靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)齒輪盤高速轉(zhuǎn)動(dòng)后，機(jī)泵的軸和齒輪盤都會(huì)在一定范圍內(nèi)振動(dòng);同時(shí)，由于機(jī)泵運(yùn)行后，軸與軸瓦之間將會(huì)有一定的油封，這會(huì)導(dǎo)致實(shí)際的齒輪盤向與傳感器接近的方向移動(dòng)，類似被油封托起的狀態(tài)。以上的這些原因，都會(huì)導(dǎo)致在設(shè)備運(yùn)行后傳感器與齒輪盤的距離比設(shè)備靜止時(shí)的安裝距離縮短。若傳感器與齒輪盤的距離過(guò)近將會(huì)導(dǎo)致告訴運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪盤將傳感器打碎并飛濺至機(jī)泵內(nèi)的各個(gè)角落，成為一次較嚴(yán)重的停機(jī)事件。通過(guò)第一部分的案例可以看到，有兩起安裝距離過(guò)近造成的停機(jī)事件，對(duì)機(jī)泵都造成了較大的影響。因此0. 005" 的安裝距離不具有實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)可操作性。通過(guò)對(duì)儀表施工及維護(hù)人員的咨詢，我們得到了這樣的經(jīng)驗(yàn):傳感器與齒輪盤的最小安裝距離應(yīng)保持在 0．5mm 以上。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)傳感器的安裝來(lái)說(shuō)，安裝的距離越遠(yuǎn)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(dǎo)致其信號(hào)可能無(wú)法被信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備檢測(cè)到。因此傳感器的安裝應(yīng)根據(jù)傳感器的型號(hào)、設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速范圍及信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可識(shí)別電壓范圍來(lái)計(jì)算出相應(yīng)傳感器的安裝距離范圍。我們根據(jù)無(wú)源轉(zhuǎn)速傳感器的現(xiàn)場(chǎng)安裝及一般的機(jī)械設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可以得出如下結(jié)論:

(1) 現(xiàn)場(chǎng)安裝探頭實(shí)際距離以 1 倍螺紋間距左右為宜，過(guò)近則可操作性降低，過(guò)遠(yuǎn)則信號(hào)較弱，大多數(shù)設(shè)備無(wú)法識(shí)別;

(2)需要測(cè)量轉(zhuǎn)速的離心式轉(zhuǎn)動(dòng)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(yàn)對(duì)能夠在控制系統(tǒng)上顯示出來(lái)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(duì)比以上的幾種轉(zhuǎn)速信號(hào)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(diǎn)在于對(duì)傳感器安裝間隙的確定以及信號(hào)的抗干擾能力。轉(zhuǎn)速傳感器的安裝既要考慮到信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備的電壓識(shí)別范圍、設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速測(cè)量范圍以及信號(hào)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(yàn)和精確操作，又需要對(duì)傳感器及信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備有著深入的了解。同時(shí)，通過(guò)文中的計(jì)算我們可以看出，有些頻率卡件甚至不適合用于進(jìn)行轉(zhuǎn)速信號(hào)的測(cè)量。我們?cè)趯?duì)轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行安裝時(shí)，不但要使安裝具有實(shí)際的可操作性，而且要根據(jù)相應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。對(duì)于無(wú)法滿足傳感器現(xiàn)場(chǎng)安裝要求的信號(hào)處理設(shè)備我們則要制定相應(yīng)的計(jì)劃進(jìn)行改造。而對(duì)于新建的裝置和機(jī)組，我們也可以利用相同的方法去檢驗(yàn)其設(shè)計(jì)所采用的信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備是否合適，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)及施工問(wèn)題，盡早發(fā)現(xiàn)隱患。只有真正理解了傳感器的信號(hào)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(chǎng)工作中及時(shí)的發(fā)現(xiàn)隱患，有效的避免故障，保證機(jī)組及裝置的長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。