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辅机轴承温度保护逻辑创新提高保护对故障的预知动作性

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  原来的辅机温度保护逻辑

  1.1逻辑说明

  如图1所示,轴承温度信号过来之后经过AIDQ量程上下限品质块判断功能块,AIDQ的输出一路经过一个速率报警块,目前的速率定值为30度每秒,当温度变化速率超过这个定值时,这个报警块将输出,输出到“与”功能块。AIDQ量程上下限品质块判断功能块输出的另一路与保护定值比较,如果大于保护定值,将输出到“与”功能块,“与”功能块的输出到保护动作。



图1

  1.2保护动作条件

  保护动作的条件是,温度的变化速率不超过30度每秒并且温度不超出量程的上下线,并温度必须大于保护定值,这三个条件相与,进行与逻辑判断之后输出到保护动作,如图2所示。


图2

  1.3保护逻辑具备的功能

  目前的保护逻辑具备以下功能:

  (1)当温度元件出现故障短路或断路时,就会超出量程的上下限,这种情况可以通过量程上下限功能块将温度元件信号屏蔽掉,避免保护的误动作。

  (2)如果温度信号的变化速率超过速率报警功能块设定的速率值,这时即使温度达到保护定值,保护也不会输出。

  以上的辅机温度保护逻辑虽然能够在辅机温度达到保护动作值时是保护动作,并能判断出温度元件出现故障短路或断路的情况和温度的变化速率超过30度每秒的情况,不会引起保护误动,但当保护动作之后,往往轴承已经过度磨损或者抱死,如果能找到一种新的控制策略,在辅机轴承出现故障磨损轴承温度刚开始上升的时候,就可以使保护动作,减轻轴承的过度磨损或者抱死。

  以下介绍我公司新的辅机温度保护逻辑

  辅机温度保护逻辑的创新

  2.1技术创新点说明

  我们将辅机温度保护逻辑进行了技术创新修改,加入了以下的功能。

  主要的技术创新如图3所示,在原来的逻辑基础上加入,当温度信号变化速率出现等于或者大于0.3度每秒的上升速率时,并且这个上升速率保持10S的时间,即使辅机温度还没有达到保护动作定值,也触发保护的动作。


图3

  2.2新逻辑定制的依据

  经过我们多次对辅机轴承出现磨损时轴承温度的变化趋势(如下图4、图5的趋势)比较分析,辅机轴承出现磨损时,辅机温度就开始上升,在达到保护定值之前,都会出现一段时间的平滑上升的趋势,这一段时间的上升的趋势一般都会出现速率等于或者大于0.3度每秒并且能保持10S以上时间的区域,而其他情况比如环境温度变化引起辅机温度的变化,辅机加油时温度的变化等等,一般都不会出现温度变化速率等于或者大于0.3度每秒并且能保持10S以上时间的区域,所以我们新增加的逻辑以此制定。

  以下图4、图5是我公司近两年来引风机电机前轴承和磨煤机电机前轴承故障时的温升曲线的变化曲线。轴承温度达到温度保护定值后保护动作,但由于从轴承损坏到保护跳闸有一定的运行时间,扩大了故障造成的损失,从而造成设备的检修时间和材料费用大大上升。最理想的状况是在确认轴承损坏,造成电机轴承温度将要急剧升高的初始阶段,保护动作,将会使损失减少到最小。


图4 引风机电机前轴承温度3分钟内从52.5度快速上升至110度的温升变化曲线


图5 磨煤机电机前轴承温度5分钟内由32.5度快速上升至108度的温升变化曲线

  下图6为2011年6月30日21时我公司磨煤机电机前轴承故障磨损抱死时的电机轴承温度温升曲线,图中第一个红点的位置为温度速率达到0.3度每秒。如果在此点之后10S之后触发保护动作,就可以减少轴承的过度磨损抱死。


图6

  2.4新旧逻辑保护动作情况比较

  以下是原来旧逻辑的保护动作时间点和修改后新逻辑的保护动作时间点的图示比较,如图7、图8所示。


图7 原来旧逻辑的保护动作时间点和情况


 

图8 修改后新逻辑的保护动作时间点和情况

  通过新旧逻辑保护动作时间点的比较可以的看出,保护动作的时间点明显的提前了,从而可以减少轴承的过度磨损或者抱死,对轴承起到一定的提前保护作用。

  为了防止在正常温度情况下,出现保护误动作,在以上逻辑的基础上加上一个温度不低于40度的判断,当轴承温度低于40度时,上边的保护逻辑不起作用,只有轴承温度大于40度且满足新增速率保护条件时,新增的保护逻辑才能起作用。

  经过一段时间的使用,新的辅机保护逻辑能够稳定使用,没有出现保护误动的情况。