轴承温度检测（精选7篇）
轴承温度检测 篇1
摘要：数控机床主轴运转过程中, 因主轴润滑不足、润滑油太粘稠以及主轴加工、安装等因素, 都会引起主轴轴承温度升高。主轴轴承温度过高, 会引起材料膨胀, 导致机械间隙变小而出现噪音和机械损伤。
关键词：数控机床主轴轴承,检测
0 引言
数控机床可用测量法对主轴轴承温度进行监测。通过测量主轴轴承运转中的温升, 来了解主轴轴承是否正常。轴承温度一般限制在温度升高不超过45℃, 监测中若发现轴承的温度超过70-80℃, 应立即停机检查。
1 安装及接线
数控机床可利用热电阻、多通道数字仪表及PLC控制系统的结合, 来实现主轴轴承温度的检测。
如图一所示, 在主轴前、中、后轴承处, 安装4个热电阻。PLC控制系统采集4个测量点的温度, 来监测不同位置处轴承温升情况。
仪表接线图, 如图二所示。
2 控制要求及原理
温度控制系统利用热电阻进行测量点的温度测量, 利用多通道数字仪表来显示主轴轴承的温度值。PLC实现参数设定、远程监控、数据存储和报警处理等功能。在实际编程过程中, 不需要编写读写PLC寄存器的程序, 通过数据定义的方法, 在定义了I/O变量后, 可直接使用变量名用于系统控制、操作显示、数据记录和报警等。
系统设置一个启动按钮来启动控制程序, 设置红、绿2个指示灯来显示温度状态。4个测量点的温度在要求范围内, 绿灯亮, 表示主轴可正常运转;当某一个被测点温度达到上限时, 即便主轴转速还未达到要求, 则红灯亮, 同时数控系统显示器上相对应的轴承报警。操作者将主轴立即停止运转, 并根据对应报警号检查主轴轴承对应位置处的状况, 从而避免主轴轴承研伤现象。
3 结束语
现代PLC具有功能强、集成度高、抗干扰能力强、组态灵活、工作稳定等显著特点, 广泛应用于现代工业的自动控制中。PLC可扩展一些智能控制模块, 构成不同的控制系统, 本文提到的主轴轴承温度的检测就是以PLC为核心的智能温度控制系统, 操作方便, 可靠性好, 具有重要的现实意义。
轴承温度检测 篇2
关键词：机械制造,压力机,飞轮,轴承,温度检测
1引言
大型压力机在装配完成后, 需要进行8小时连续研车测试,如果发生过载,造成飞轮轴轴承温升过高,人工监测不及时就会造成飞轮轴研伤、扭断和轴承抱死、损坏等问题。 一旦出现这种问题,则必须将主传动零件拆除,动辄几吨、十几吨的大型零件从十几米高度拆下,工作量大,安全隐患多,飞轮轴、轴承等重要零件其精度要重新进行检测, 若受到损坏甚至报废则需重新加工或购买,不仅造成巨大浪费,对整台压力机的精度也将产生很大影响。
当前普遍采用的避免飞轮轴和轴承损坏的办法是,在研车时派人在上横梁处监测飞轮轴轴承的温升,利用激光测温仪进行人工检测,若发现温升过高则通知操作者停车。 其缺点是人工检测准确率不高,检测频率低,反应慢,在进行8小时连续研车时,飞轮轴和轴承损坏现象仍时有发生。
压力机运转时, 最重要的是主传动的稳定,作为压力机制造企业最担心的就是飞轮轴研伤、抱死甚至扭断。为克服上述的技术不足,设计了一种压力机飞轮轴轴承温度检测装置,有效解决了这个问题。
2技术方案及实施方式
该装置的原理是在最接近飞轮轴的轴承座位置安装能够持续测量温度的传感器, 将实时数据传送给PLC,由程序控制检测及报警。涉及到的压力机零部件包括:上横梁、飞轮传动轴、飞轮支撑套、轴承, 需增加温度传感器、信号接收器等元件。
该装置能够实时监测飞轮轴轴承温度, 快速向PLC传送监测数据,飞轮轴轴承局部温升到57℃左右时,就停止离合制动器,关闭主电机电源,具有检测准确可靠、安装简单、结构合理、维修方便的优点。
下面对本装置作进一步说明。
如图1所示,本装置的安装结构为:在上横梁1的支撑板上加工安装孔, 在飞轮支撑套3的安装面上加工安装孔,如图2所示,分别安装温度传感器8。
1.上横梁 2.飞轮轴 3.飞轮支撑套 4.飞轮 5.湿式离合器 6.轴承 7. 轴承 8.温度传感器
本装置的工作原理是:当主电机启动后,飞轮4开始旋转,湿式离合器5进行结合动作,带动飞轮轴2转动。 同时,如图1所示,温度传感器8开始对轴承6、7进行实时温度检测, 当检测到任何一处温度大于57℃时,温度传感器8将信号发送给信号采集器,PLC控制湿式离合器5进行脱开动作,并关闭主电机电源,飞轮制动器起效,飞轮4停止。
大型压力机飞轮轴轴承温度检测装置已在公司为通用汽车旗下子公司哈尔滨轻型汽车厂提供的自动化生产线L4S1800- MB型及E4S800- MB型压力机设备中实际使用, 有效避免了因温升过高造成飞轮轴轴承和轴承损坏事故的发生, 完全达到预期设计效果,实现实时向PLC传送监测飞轮轴轴承温度数据,确保操作者的人身安全和设备安全,提高了整机自动化控制水平。
3总结
水冷轴承体的温度场分布 篇3
汽油机增压器的快速发展,使得涡轮增压器工作在更高温、高速、高压的环境中。高温会导致润滑油结焦,密封环发生积炭而失去弹性。为保证浮动轴承和密封环的正常使用,一般希望涡轮端浮动轴承部位的温度不超过150℃,密封环处的温度不超过230℃。对某型号水冷轴承体进行流固耦合分析和稳态热分析,得到轴承体的温度场分布,以此来评估冷却液腔体的设计好坏,验证冷却液进口流量的大小是否合适,为轴承体设计开发提供研究方法。
基本原理
1.计算模型分析
计算中的流体包括发动机冷却液和润滑油,固体为轴承体,两种流体没有相互接触或融合,并且流体的运动不会造成轴承体发生大的变形,而影响流体的运动轨迹,因此属于两项流体单向耦合问题,流体与轴承体之间存在热量交换。流体和固体壁面存在相互制约的关系,无法预先给定热边界条件,属于典型的弱耦合问题,即只在边界上存在热量交换,边界上的温度、换热系数,都应该作为计算结果的一部分,而非已知条件。解决这一类问题比较好的方法是将腔内的流体与轴承体相结合,进行流固耦合计算,实现流体与固体壁面之间的热量传递。
2.传热学理论
流体在轴承体腔内流动时,在贴近壁面的位置会形成边界层,液体在该处的流速很低,几乎为零,所以该处流体与壁面进行热量交换的形式主要是热传导,而该处以外区域的热量传递形式主要是流体间的热对流。由热传导所引起的热量传递q可按傅里叶导热定律确定:
通常情况下,单位时间内单位面积上流体与壁面的对流换热量q可用牛顿换热定律来确定:
由能量守恒知,在流体与固体边界面处,流体放出的热量等于固体吸收的热量,可采用描述方程:
式中λ——导热系数,w/(m·k);
Tf——流体温度,k。
计算模型的建立
本研究主要关心轴承体在冷却液和润滑油的作用下,轴承体的温度场分布。为了节省计算时间和计算机资源,计算模型中并没有包括这两部分。考虑到实际的工作过程中,这两部分中的高温气体会对轴承体的温度产生很大的影响,通过实验测试和计算得到这两部分与轴承体接触处的温度,作为边界条件加载到轴承体的两端。涡轮箱和蜗壳与轴承体的接触部位,是以热传导的形式进行热量交换的,同时还考虑了轴承体的外表面与外界空气的热量交换。
1.几何模型的处理
本研究选择了一款我公司自行研制开发的汽油机增压器,轴承体的冷却形式为水循环冷却,润滑油除了起到润滑浮动轴承的作用外,还会带走轴承体的部分热量,因此本分析的三维模型应当包括轴承体、冷却水体和润滑油体三部分。首先,在UG中构建了轴承体的三维模型,并且对一些对流固耦合分析不产生影响的功能结构做简化处理(如部分倒角、定位孔等)。再由轴承体的三维模型构建冷却水体和润滑油体的三维模型,并对两个流体模型做了简化处理。
2.计算模型网格划分
对于轴承体网格,本文采用四面体网格,用ANSYS自带的结构网格划分技术进行处理,对于局部需要关注的区域做细化处理;而对于冷却水和润滑油两个流体部分的网格,则是进行CFD网格的划分,并对两个流体的边界层做特殊处理,网格模型如图1～图3所示。
计算结果
在CFX中,用两部分流体分别与轴承体做流固耦合计算,得到流体的表面温度和热对流系数,再将本部分计算的热对流系数,以载荷的形式加载到与各部分对应的轴承体表面上,做稳态的热分析,得到整个轴承体的温度分布。计算得到的两部分流体的温度场分别如图4和图5所示。经过稳态热分析得到的轴承体的温度分布如图6所示。
结语
辅机轴承温度保护可靠性探讨 篇4
某电厂2×300MW燃煤发电机组, 上海锅炉厂生产SG-1025-17.6型亚临界, 自然循环锅炉, 一次中间再热燃烧, 配备五台中速磨煤机, 四台运行一台备用, 正压直吹式制粉系统。
汽机为东方汽轮机厂生产的NC300/220-16.7-535/535型双缸双排汽, 抽汽供热机组。两台机组配备了一套湿法脱硫系统。机组主要辅机包括送风机、引风机、一次风机、给水泵、循环泵、凝结泵以及脱硫系统的增压风机、氧化风机等。
2 辅机轴承温度保护现状
在主系统和脱硫系统的主要辅机中, 送风机、引风机、氧化风机和增压风机均具备轴承温度高保护, 以确保当发生机械故障时, 能够及时使辅机迅速停止, 避免设备损坏。
其中送风机、引风机的轴承温度高保护为提高准确性, 采用了三取二设置, 但脱硫系统的氧化风机和增压风机却为单点保护。
在一次设备消缺中, 工作人员在没有作好安全措施的情况下, 将测温元件解开, 致使两台增压风机跳闸, 造成主机系统的炉膛负压波动。由此看来, 确保辅机轴承温度高保护正确动作是相当重要的。
3 影响轴承温度保护可靠性的原因分析
由于DCS系统的广泛应用, 通常在采用热电阻进行测量的同时, 也使用热电阻在DCS内部软件生成开关量代替温度开关用于参加温度的联锁保护, 这样可节省大量的温度开关和电缆, 减少了工程费用, 但同时带来的是一旦温度测量回路出现问题, 将不可避免地造成保护误动或拒动。
热电阻是利用金属导体电阻随温度而变化的原理制成的, 当热电阻断线以及接线端接触不良时, 其接触电阻会增大, 对于保护来说其温度会发生突然的升高, 导致保护动作;同时热控人员在工作时, 也会发生错拆测温元件的造成断线可能, 这也导致了温度保护的动作。
经过分析, 以下几方面的原因可能造成保护误动:.
1) 辅机长时间运行, 长期的振动造成接线端子松动;
2) 设备因素造成热电阻损坏、断线;
3) 热工人员检修时误拆元件, 导致热电阻断线;
4) 热电阻本身质量缺陷, 内部断线和故障;
5) 保护逻辑回路没有智能判断功能, 不能正确区分温度示值超限时是元件故障还是实际温度确实超限;
6) 测量信号容易受到外界干扰, 导致保护误动。
4 改进方案
根据DCS系统模拟量信号测量的特点, 改进方案可以分为三种。
4.1 坏值判断, 自动屏蔽
由于DCS系统在进行信号测量时, 通常都进行输入信号的品质判断, 每一个模拟量信号都具备一个品质判断点, 通常当测量值超过设定的测量范围一定比例后, 该点则会由OFF变为ON, 因而可以考虑在进行温度保护时, 通过与门增加坏值屏蔽功能, 即当某一点的品质判断为ON时, 则该点保护功能自动取消直至该点恢复正常, 且当某一点的品质判断为坏时, 在DCS系统显示画面上, 其数值将与其他正常数值有所区别, 以提醒运行人员注意。
采用坏值屏蔽可以做到当元件突然损坏或线路突然断线时, 防止保护误动, 并以醒目的标识通知运行人员进行处理。
但根据以往的经验, 温度元件在断线时存在延时, 并不是立即就坏, 且端子接触不良时, 其阻值忽大忽小, 这就存在保护误动的可能。
4.2 降低定值, 增加延时
通常轴承及绕组温度的上升应该是一个连续变化的过程, 不应是突变的, 即 (保护定值-10℃) 升至保护定值的时间应大于3S, 因此可以考虑在坏值屏蔽的基础上, 将辅机轴承保护定值降低, 并增加延时输出功能, 这样一来如果轴承确实存在故障, 温度上升时, 能够正常动作, 而如果是由于断线则在3S的延时过程中, 坏值判断起作用, 将保护屏蔽掉。
由于辅机轴承保护定值由生产厂家给出, 在具体使用过程中, 如果将定值调低, 有可能在润滑油温稍高或环境温度高的情况下造成保护误动, 降低机组负荷。
4.3 速率判断, 越限屏蔽
第三种方案是进行轴承温度升温速率判断, 当其超过设定值时, 认为该温度点不正常, 从而将其屏蔽。
试验证明, 当辅机设备异常造成轴承温度升高时, 轴承温度上升不会太快, 从正常温度开始上升至保护定值的时间>2min;而由于温度测量回路发生故障引起温度飞升的时间在10~30s内, 甚至为一个很短的高值脉冲, 辅机设备故障的温升速率远远小于测量回路故障的温升速率。
引入温变速率概念可以很好地解决由于断线或干扰等因素造成的温度飞升问题。将轴承温度送入速率限制器进行速率计算并加适当延时, 如果温升速率超过预定值, 且达到保护定值时, 则切除该保护, 同时发出声光报警信号, 提醒运行人员联系检修人员处理, 温度回到正常范围后, 保护又自动投入。若温升速率小于预定值, 即当温升速率未超限且温度达到保护定值时, 延时预定时间后保护动作。
5 具体实施
日立5000M系统提供了各种功能的宏命令, 利用这些宏命令功能块可以搭接出温升速率判断和品质判断逻辑。
5.1 品质判断
5000M系统的模拟量输入处理如图2所示。
5.2 温升速率判断
在日立5000M系统中没有提供专门的计算变化率的宏命令, 因此可以通过执行页顺序来进行计算。
图1中A1、A2为两个相同的温度点, 但A2的逻辑页号滞后于A1。由于所有的控制器是按照逻辑页号的先后顺序进行执行的, 所以当前逻辑页大于A1而小于A2时, 则A1为当前值, A2为上一运算周期值。
这样, MR005计算的结果就为当前值减去上一运算周期值的差, 即为一个运算周期之后的温度变化率, 再与设定值进行比较, 即可得到温升率大的开关量信号。
其中MR005的HL参数是按照如下过程计算的:风机轴承正常运行时的温度为55℃, 风机轴承温度高保护的设定值为100℃, 温度测量回路发生故障引起温度飞升的最大时间为20S, 控制器运行周期为200ms, HL=[ (100-55) /20]/5=0.45, 这样一个运算周期的温升值为0.45℃, 即温升速率最小值为2.25℃/s。
5.3 逻辑概述
图1的控制过程是这样的:首先进行温度点的坏品质判断, 如果当前温度为坏点, 则A009的第一个输入为0, 保护自动切除;其次进行温升率越限判断, 当温度测量回路发生故障时, 温升率回路判断温升速率大于最小值且当前温度值大于保护定值时, 通过复位优先的RS触发器使与门A009的第二个输入变为0, 保护将自动切除;由检修人员处理后, 温度恢复到正常值, 且温升率正常, 同时品质判断为好值, A009的第一、二输入均为1, 由于设备故障造成轴承温度大于设定值, 并经过延时后, 保护将动作, 停止该辅机运行。
6 总结
根据上述分析和具体实施方案的介绍, 对控制逻辑进行修改后, 将最大限度减少辅机轴承温度保护的误动作率, 提高保护的可靠性。同时也证明, 利用DCS系统灵活方便的组态工具, 可以对生产过程中很多不合理、不可靠的安全隐患进行改进和完善。
摘要：通过某电厂#1、#2机组以及脱硫系统辅机温度高保护逻辑的分析, 探讨如何实现热电阻断线保护和温度变化速率限制, 避免因测温元件故障引起的温度保护误动, 确保机组的稳定运行的方法, 并着重介绍了在日立5000M分散控制系统进行逻辑组态的具体方案。
关键词：辅机温度保护,温度变化速率,DCS
参考文献
[1]张栾英, 孙万云编著.火电厂过程控制.中国电力出版社, 2000.
[2]李江, 边立秀, 何同祥编著.火电厂开关量控制技术及应用.中国电力出版社, 2000.
[3]孔元发编著.热工自动控制设备.水利电力出版社, 1993.
电机轴电流可能误报轴承温度 篇5
但我公司在今年3月份的设备大修后, 却发生了一起因电机轴电流而误报电机轴承温度, 造成设备跳闸的事故。
2014年3月, 我公司组织了8d的窑系统大修, 在检修期间, 对窑尾排风机电机 (YPTQ710-81 400k W) 进行例行维护, 将电机送到专业电机维修公司, 对定子线圈绝缘、部分槽契进行了处理。检修前就已发现该电机后轴瓦有损伤、轴颈有磨损现象, 这次抽出轴瓦后发现, 轴瓦表面有电击产生的黑点、小凹坑, 怀疑有轴电流从电机转轴和后轴承合金瓦面的接触点通过。由于合金瓦面的接触点不够多, 所以接触点的电流密度大, 轻则电击产生黑点, 重则在瞬间产生高温, 使接触点的轴瓦合金烧熔、剥落, 在轴颈碾压力的作用下, 进一步损伤合金瓦面, 在合金瓦表面上出现小凹坑, 同时也对轴颈产生磨损。因此在本次维修中更换了电机前后轴瓦, 修复了轴颈, 更换了后轴承合金瓦背面和轴瓦座间的绝缘垫板, 以切断后轴瓦轴电流的回路。
2014年3月16日, 电机回厂安装、找正完毕后, 立即安排试机, 首先是电机空转。由于不带负荷, 将高压变频的输出频率控制在25Hz, 在1h的测试期间, 前后轴瓦温度仅35℃左右, 各方向振动值均在0.7mm/s以下, 电机空试运转正常。随后窑点火, 启动窑尾排风机;在窑升温到投料前的20多小时内, 电机瓦温、振动正常。
3月17日白班9:30左右, 准备拉风投料时, 中控室操作员发现尾排风机电机后瓦温度连续快速上升, 及时停尾排风机, 并通知机电车间检查处理, 现场检查发现前后轴瓦并无发热现象, 稀油站运转正常, 稀油站的油也没有杂质和金属粉末。后来抽出后轴承测温热电阻, 发现套管表面有变色及小黑点, 当时判断为热电阻质量问题, 更换热电阻后重新开机。
投料半小时后, 中控室显示后轴瓦温度再次迅速升高, 造成尾排风机电机跳闸。现场检查电机后轴瓦仍不发热, 打开后轴瓦上盖检查, 未发现蹭瓦端和轴瓦面损伤问题, 但发现新换装的热电阻套管又有明显的电流烧灼现象。由此我们判断, 是因为插入到测温孔内的测温热电阻钢制套管外表面未作绝缘处理, 而这次维修电机时, 新更换的电机后轴瓦体的测温孔位置有细小变化, 热电阻钢制套管端部与下瓦体接触或钢制套管外表与下瓦体测温孔内壁接触, 热电阻钢制套管后部又与后瓦座通过穿孔的固定螺帽连接, 造成下瓦体通过热电阻钢制套管和瓦座及整个电机外壳联通, 使上下瓦背原有的绝缘垫失去作用, 形成后轴瓦实际接地。电机轴电流流过测温热电阻钢制套管对后轴瓦座拉弧, 造成热电阻套管烧热, 从而造成热电阻检测温度高而轴瓦并未发热的现象。
由于时间紧, 我们将整个热电阻钢制套管 (含端部) 用热缩绝缘管套住并加热, 收紧后再次装入, 开尾排风机。开机后全部恢复正常, 连续运转。
事后我公司对本次尾排风机电机事故进行了认真分析。
(1) 本次事故表象原因为测温热电阻钢制套管外表未作绝缘处理, 造成轴瓦通过热电阻钢制套管和瓦座及整个电机外壳联通, 电机轴电压使测温热电阻钢制套管对地拉弧, 导致热电阻套管烧热, 温度升高。
(2) 更深层次的原因还是我们对电机, 尤其是变频调速的高压电机轴电流的机理和危害性认识不足。该电机外壳对地接触不良, 接地不好, 虽然电机前轴瓦端盖已有一个对前轴伸的接地碳刷, 但电机壳体接地不够好。
(3) 从窑尾排风机运行情况看, 变频器输出频率越高, 电机的电流越大, 电机轴电压产生的感应电流越高。
我公司采取的措施:
(1) 对窑尾排风机电机做可靠接地, 从电力室接地网直接引50mm2接地线接到电机本体, 电机本体各组装件用10mm2地线进行连接。
(2) 检查所有高压电机前轴伸的放电电碳刷, 并重新进行处理, 使放电性能良好, 待停机时再加装一个前轴伸的放电碳刷。
轴承温度检测 篇6
1 电动给水泵系统介绍
1.1 系统功能
核电厂给水系统的主要功能是在不同工况下向蒸汽发生器提供满足要求的给水。
电动给水泵为给水提供动力以满足核岛蒸汽发生器的压力要求。该系统功能是配合给水流量调节系统, 将除氧器中的水抽出、加压、并经过高压给水加热器送到蒸汽发生器[1]。
1.2 系统组成
典型核电厂电动给水泵由前置泵、电动机、液力耦合器或齿轮箱、压力级泵组成。
2 电动给水泵保护逻辑方案概述
根据电动给水泵的构成, 结合国际上主流给水泵制造商的原始设计方案, 电动给水泵保护一般包括以下几类:
(1) 水泵本体的保护;
(2) 电机本体的保护;
(3) 液力耦合器或齿轮箱的保护;
(4) 来自与其他信号的保护。
给水泵制造商从自身角度考虑, 一方面尽可能减少温度测点的设置, 以降低成本;另一方面, 温度测点的基本上均设置成单点跳泵信号。根据在建CPR1000机组统计, 给水泵轴承温度信号所引起单点跳泵约占到给水泵所有跳泵信号总数的70%。
此外, 根据经验反馈, 给水泵原始保护逻辑方案不尽合理, 主要表现在: (1) 原始轴承温度保护逻辑方案单点跳泵信号过多, 增加虚假温度信号导致给水泵误动作的风险; (2) 对于重要位置, 如推力轴承测点数量偏少。
3 给水泵轴承温度保护逻辑方案分析
温度保护作为热工自动化的重要部分, 电动给水泵设置轴承的温度保护。但在实际过程中, 可能由于测温元件故障造成被测温度突然升高。对于单个温度测点就触发跳泵信号的保护逻辑方案, 这种温度突然升高可引起给水泵误跳闸, 进而可能影响机组的稳定运行。
3.1 温度保护逻辑方案的定性分析
热电阻是利用金属导体电阻随温度而变化的原理制成的。温度上升和下降的变化是一个连续的且变化小的过程。
当热电阻断线以及接线端接触不良时, 其接触电阻会增大, 对于保护来说其温度会发生突然的升高, 导致保护动作。根据以往工程经验, 工程上时有虚假的、不符合实际的信号产生。
因此, 从定性分析角度来看, 单个温度测点虚假信号的产生对于设备本身而言更为有利, 但对于全厂的可利用率可能会有影响。因此, 温度保护逻辑方案需要综合考虑设备安全、电厂可利用率、投资等因素进行决定。
为尽可能避免上述虚假信号的产生, 工程上可通过两大类处理方式: (1) 改变温度信号的最终导向, 即把温度信号修改为仅用于报警、显示, 而不进行相关的逻辑控制; (2) 处理温度测点产生的信号, 即通过一定的处理方式对于温度信号进行处理, 尽可能规避虚假信号产生的, 处理方式主要包括:增加延时环节、增加延时和坏点检查、增加速率阈值[2]、采取冗余配置并进行逻辑运算。
结合工程经验, 优先推荐采用改变温度信号导向以及冗余配置加逻辑运算的方式来避免虚假信号的产生。
对于改变温度信号导向的方式, 核心的问题是确定可以采取这种方式的范围, 通过与制造商进行交流、比较国内外核电项目的具体工程方案、结合核电机组的运行经验, 对于给水泵径向轴承, 推荐采取改变温度信号导向的方式, 即径向轴承的温度信号仅用于报警即显示, 不作为给水泵跳泵信号。
此外, 对于推力轴承, 推荐采用冗余配置加逻辑运算的方式进行处理, 下文从定量的角度对该方式进行分析。
3.2 测点冗余设置的定量分析
给水泵推力轴承一般包括数块扇形的瓦块, 呈分散分布, 根据给水泵制造商的反馈, 给水泵推力轴承单侧 (内侧或是外侧) 安装的温度测点不宜超过3个。下面对3个以内的温度测点的不同逻辑运算进行进一步分析。
逻辑系统故障模式有两种, 拒动故障和误动故障, 前者是指逻辑的某些输入通道存在拒动性故障而可能引起逻辑的拒动性故障, 这是一个危险性故障, 将导致不能正常启动保护动作;后者是指某些输入通道产生虚假信号而引起逻辑的误动性故障, 将导致保护误动作, 降低了电厂的可用性。
通过逻辑运算可知, 三取二逻辑运算在拒动和误动方面都有相对较低的概率。
4 给水泵轴承温度保护推荐方案
4.1 推荐方案描述
综上所述, 对于给水泵径向轴承, 温度测点仅用报警, 不进行逻辑控制, 考虑到在线检修的需要, 设置1个测点, 配置双支热电阻;对于给水泵推力轴承, 在推力轴承的内侧及外侧, 分别设置3个测点, 并进行三取二逻辑运算后得出最终的输出信号。
4.2 推荐方案可行性分析
4.2.1 径向轴承方案分析
对于径向轴承, 给水泵径向轴承温度高通常在缺少润滑油的工况下发生, 由于给水泵配有专门的润滑油系统, 润滑油系统具有主油泵、辅助油泵, 此外润滑油系统还设置润滑油压力低的保护, 能保证给水泵运行时径向轴承得到良好的润滑, 径向轴承温度较为可控。即便出现润滑不畅的情况, 径向轴承温升速率也比较小。将该保护逻辑修改为报警, 适当地降低报警温度, 在报警信号发出后, 操作人员可及时进行必要的处理。
关于径向轴承温度测点的设置, 由于径向轴承测点数量较少, 目前的径向轴承较为容易布置, 在DCS中也较为容易实现报警功能。因此, 径向轴承修改为报警的方式在技术上是可行的。
4.2.2 推力轴承方案分析
对于推力轴承, 由于转子推力盘与转子轴心线的垂直度误差, 会造成推力轴承的部分轴瓦受力大;如果轴瓦平面度不好, 其偏差超过了最小油膜厚度, 将会破坏轴瓦与推力盘之间的油膜;若轴瓦安装的相对高差大, 也会导致部分推力瓦受力大。推力轴承一旦磨损, 温度上升速度较快, 若不设置自动停泵, 可能会损坏给水泵相关设备。
同时, 在DCS中, 应用三取二逻辑运算的系统很多。因此, 推力轴承同时进行三取二运算也是可行的。此外, 火力发电厂的锅炉给水泵相关标准对于轴承温度测点也推荐采用三取二冗余配置[3]。
5 结语
对于核电厂电动给水泵轴承温度保护逻辑方案, 径向轴承推荐设置单个温度测点, 且配备双支热电阻;推力轴承推荐每侧均设置3个测点, 并采用三取二逻辑运算。从技术角度看, 这种方案既可以保证给水泵设备本体的安全, 也可以提高系统乃至机组的可靠性;从经济角度看, 相比较给水泵制造商的原始方案, 仅增加了数个热电阻, 投资费用并未大幅提高。
参考文献
[1]陈济东.大亚湾核电站系统及运行[M].北京:原子能科学技术, 1995.
[2]李威.电动主给水泵温度保护逻辑的优化[J].沿海企业与科技, 2010 (10) :105-106.
轴承温度检测 篇7
使用机车轴承温度监测报警装置 (以下简称监测装置) 监测机车走行部状态是保证列车安全运行的一个重要手段, 随着铁路列车运行速度的不断提高, 要求监测装置始终保持良好的状态。近几年, 监测装置普遍采用单总线数字温度传感器, 单总线就是将控制线、地址线、数据线合为1条总线, 1条总线可以接多个数字温度传感器。与传统的模拟温度传感器相比, 这种连接方法大大简化了测温线路, 提高了测温线路的可靠性, 降低了测温线路故障率, 但也存在不足之处。这种连接方法在1条总线上并接着许多温度传感器, 只要其中1个温度传感器的连接线发生短路, 整个监测装置就瘫痪, 若短路故障时有时无就更难找到故障的准确位置。为了能及时对故障进行处理, 本文根据单总线数字温度传感器的特点, 提出了具体的检查处理方法。
2 检查处理方法
监测装置故障主要发生在测温线路上, 测温线路故障会导致连接线开路、短路或主机经常复位。监测装置采用单总线数字温度传感器, 每个温度传感器有GND、数据信号输入/输出QD及外部电源输入VDD三个引脚, 多个温度传感器的3个引脚并接后通过地线、数据线和电源线与监测装置主机连接, 如图1所示。温度传感器工作电压范围为3.0～5.5 V, 温度转换期间工作电流约为1 mA, 电源可由外部电源提供也可由内部寄生电源提供。由内部寄生电源提供时, 温度传感器电源引脚应接地, 此时温度传感器从数据线上汲取能量。根据这些特点, 可以采取以下检查方法来查找短路的位置。
2.1 连接线开路
监测装置测温线路中接线盒与接线盒之间、接线盒与温度传感器之间都是通过带有插头的连接线来连接的, 开路一般发生在接线盒插座与插头连接处。发生开路故障的原因是机车运行时插头不断抖动, 导致插头上面插孔的内径逐渐扩大到大于插座上面插针的外径。
这种开路故障一般只会出现部分测量点温度显示不正常, 通过查看监测装置主机记录的故障测量点位置, 结合监测装置布线图找到可能存在开路的接线盒, 将相关的插头从插座上取下来, 用新插座上的插针插入插座的每个插孔, 找到感觉插孔变大的连接线插头, 更换相关的连接线即可排除故障。对发生过此类故障的连接线要在靠近插头插座的地方加装线卡, 以减少插头抖动的频率与幅度, 避免再次发生故障。
2.2 连接线短路
监测装置测温线路连接线所用的导线是三芯屏蔽电缆线, 三芯屏蔽电缆线在机车运行中牢固连接在一起发生的短路故障极少, 且这种短路故障容易处理, 本文主要针对三芯导线之间时有时无的短路故障进行讨论。连接线老化、烧损或被异物碰撞等都会导致连接线绝缘层破损, 破损的连接线可能直接接触短路, 也可能因绝缘被破坏后浸泡了污水造成短路。
绝大多数短路故障是绝缘被破坏引起的, 绝缘被破坏就好像在三芯导线之间另外加了“电阻”, 当这些“电阻”的阻值逐渐变小时, 数据线上所传递信号的高电平电压也会逐渐变小, 小到一定程度时监测装置主机就无法识别数据线上所传递的信号, 此时就会发生短路故障。连接线三芯导线之间绝缘被破坏引起的短路故障通常只发生在数据线与地线之间, 故障发生时监测装置就会瘫痪, 主机会有发生故障的记录, 但没有具体发生的位置, 所以必须采取相应的检查方法来查找故障位置。
为了查找数据线与地线之间因绝缘不良发生短路的位置, 可在监测装置主机与接线盒的连接线中串接1根检测专用连接线, 并在该连接线数据线与地线之间加装1只数字式直流电压表 (见图2) 。图2中A、F、G、H、C接线盒在前转向架上, B、I、J、K、D接线盒在后转向架上。检查时先按监测装置主机复位键, 记录电压表数值, 然后卸下E接线盒通往A接线盒 (或E接线盒通往B接线盒) 的连接线, 同时记录电压表数值。两次记录的电压数值相差约为50 mV, 如果相差值大大超过50 mV, 前转向架 (或后转向架) 上的连接线就有问题需要进一步检查。
发现问题时就将E接线盒通往A接线盒 (或E接线盒通往B接线盒) 的连接线重新接上, 再按一下监测装置主机复位键、记录电压表数值, 接着卸下通往H接线盒 (或K接线盒) 的连接线, 同时记录电压表数值。两次记录的电压数值相差约为10 mV, 如果相差值大大超过10 mV, H接线盒 (或K接线盒) 上的连接线就有问题。接着采用同样的方法逐一卸下通往G、C、F、A (或J、D、I、B) 接线盒的连接线, 可以找到前转向架 (或后转向架) 上有问题的接线盒。找到有问题的接线盒后, 接着采用上述方法逐一卸下该接线盒的温度传感器, 找到有问题的温度传感器连接线, 更换绝缘被破坏的温度传感器连接线, 故障就能排除。
测量数据线与地线之间电压的方法还可用于故障隐患的查找。2010年9月在车库试验监测装置检查处理方法时, 发现正在小修的DF42471号内燃机车监测装置数据线与地线之间的电压仅3 V多 (正常时有4 V多) , 采用上述方法仔细检查后找到了具体的故障位置, 证实是牵车时烧坏连接线。
内燃机车的小辅修是在电力机车小辅修库内进行的, 库内牵车装置电源负端接在钢轨上, 牵车时电源负端主要是通过钢轨、车轮、轴箱接地装置电刷、轴箱与转向架构架之间的软接线、转向架构架与车体之间的软接线到牵引电动机。由于内燃机车轴箱与转向架构架间没有软接线, 内燃机车被牵引入库时电流有一部分流过轴箱与转向架构架之间的轴报装置测温线路连接线, 连接线就可能因过热而烧损。监测装置一般不会发现这个故障隐患, 因为监测装置数据线与地线之间的3 V多的电压还能正常传递数据, 但在运行一段时间后这个电压降低到2 V左右时就会让整个监测装置失效。
2.3 经常复位
经常复位的故障实际上是一种短路故障, 这种短路发生在电源线与地线之间, 从监测装置记录的数据只能看到监测装置经常复位。人为地将电源线与地线碰一下, 就能从监测装置主机面板上看到与按复位键一样的情况发生。所以从监测装置记录的数据看到监测装置经常复位时, 就可以初步判断电源线与地线之间时有时无的短路故障发生了。发生这种故障的原因是连接线三芯导线烧损或受到碰撞, 这种故障很少发生, 但发生后很难找到具体位置。为了找到故障发生的位置, 可在A接线盒与C接线盒之间及B接线盒与D接线盒之间的电源线上各串接一个几百欧姆的电阻 (见图2) , 串接电阻会降低接在电阻后面的温度传感器工作电压, 但不会影响其正常的测温工作。
在温度传感器电源线上串接电阻后, 如果电阻后面的某个温度传感器电源线与地线短路, 电阻后面的全部温度传感器电源引脚接地, 其工作电源由内部寄生电源提供, 温度传感器仍能正常工作。对电阻前面的的温度传感器而言, 电阻后面的某个温度传感器电源线与地线短路只是增加了监测装置电源负载, 因此对电阻前面的的温度传感器没有任何影响。如果电阻前面的某个温度传感器电源线与地线短路, 监测装置就会不断地重新复位直到短路故障消失后才能恢复正常工作。也就是说, 在电源线上串接一个电阻后如果监测装置还是不断地重新复位, 那么短路故障发生在电阻前面的某个温度传感器连接线上, 反之, 短路故障则发生在电阻后面的某个温度传感器连接线上。采用同样的方法在几处电源线上串接电阻后, 就很容易找到某个接线盒上的连接线短路, 仔细检查该接线盒上的几根连接线, 找出并更换发生故障的连接线, 故障即可排除。
3结束语