摘　要：文章簡要闡述了機組軸系儀表主要組成及工作原理，著重介紹了機組軸系儀表的安裝及質(zhì)量控制點，同時結(jié)合二高壓機組運行具體故障案例就如何提升機組儀表使用及維護水平進行了歸納總結(jié)。
　　關(guān)鍵詞：探頭；前置器；安裝；單點接地
　　引言
　　壓縮機是石化生產(chǎn)裝置中重要的設(shè)備，廣泛使用的有離心式壓縮機和往復(fù)式壓縮機（對稱平衡和對置平衡）兩種，它將工藝介質(zhì)加壓至后系統(tǒng)需要的反應(yīng)壓力，使裝置生產(chǎn)出高質(zhì)量的石油化工產(chǎn)品，壓縮機的長周期安穩(wěn)運行影響了石化生產(chǎn)裝置的安穩(wěn)運行，直接關(guān)系到生產(chǎn)效率，對壓縮機運行狀況的詳細掌控是壓縮機運行管理的關(guān)鍵。目前對壓縮機運轉(zhuǎn)狀況的監(jiān)控主要采用的是電渦流傳感器（探頭），對探頭正確的安裝，調(diào)校及良好的維護，使壓縮機長周期運轉(zhuǎn)成為可能。文章就軸系儀表安裝及調(diào)試質(zhì)量控制點進行了詳細闡述，對實際工作中檢測儀表引線處潤滑油滲漏問題提出了應(yīng)對方法。
　　1　壓縮機軸系檢測儀表構(gòu)成
　　目前，常見壓縮機軸系檢測儀表主要由探頭、前置器和延伸電纜構(gòu)成。
　　1.1探頭
　　通常探頭由線圈、頭部、殼體、高頻電纜、高頻接頭組成。常見探頭主要有速度傳感器、加速度傳感器和電渦流傳感器（或趨近式傳感器）。二高壓機組軸系監(jiān)測儀表采用的是電渦流傳感器。
　　電渦流傳感器用于評價機組運行具體狀況，主要工作原理是趨近式探頭在通入高頻電流以后，線圈周圍會產(chǎn)生高頻磁場，當該磁場穿過靠近的金屬表面時，就會在其中產(chǎn)生一個電渦流，根據(jù)楞次定律：感生電流的方向，總是使它的磁場阻礙原來磁場的變化。感生電流的磁場與原線圈的磁場剛好相反，兩磁場相疊加，使探頭內(nèi)高頻信號能量損失大小變化，這個變化信號通過前置放大器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號送到檢測儀表顯示，報警或聯(lián)鎖輸出。如圖1所示。 　　電渦流傳感器主要有5MM，8MM，11MM，14MM四種，其中5MM，8MM電渦流傳感器的靈敏度為200MV/MIL（7.87V/MM），線性范圍達2MM（80MILS），11MM，14MM電渦流傳感器的靈敏度為100MV/MIL（3.94V/MM），線性范圍達4MM（160MILS）。直流阻抗為7.3Ω+0.28Ω/米。使用條件：-24VDC供電，10KΩ負載，環(huán)境溫度-35-177℃。電源要求：-23-26VDC，Z大電流為12MA，當電壓高于-23.5VDC時，會導(dǎo)致線性范圍的減小。供電電壓的靈敏度：輸入供電電壓每變化1.0VDC，輸出電壓變化小于2MVDC。
　　1.2延伸電纜
　　延伸電纜用來連接傳感器和前置器，延伸電纜長度應(yīng)滿足配套前置器要求。直流阻抗為0.222Ω/米，使用環(huán)境溫度-51-177℃。
　　1.3前置器
　　前置器為傳感器提供高頻交流電，同時處理和傳輸傳感器與機組金屬導(dǎo)體間隙變化并以間隙電壓的方式進行表征。前置器到監(jiān)視器應(yīng)使用三芯屏蔽電纜，且要求前置器到監(jiān)測系統(tǒng)距離控制在305米內(nèi)，環(huán)境溫度-35-85℃。
　　1.4壓縮機軸系檢測儀表系統(tǒng)
　　5米系統(tǒng)：探頭總長（探頭殼體+豬尾線的長度）+延伸電纜長度=5米。
　　9米系統(tǒng)：探頭總長（探頭殼體+豬尾線的長度）+延伸電纜長度=9米。
　　線性范圍：2MM（80MILS），從被測靶面0.25-2.3MM（10-90MILS）。
　　推薦間隙設(shè)定值：1.27MM（50MILS）。
　　2　壓縮機探頭安裝準備
　　探頭安裝前，為確認探頭使用性能的好壞，需模擬探頭的工作狀態(tài)（測量位移，振動，轉(zhuǎn)速），用TK-3和數(shù)字電壓表進行探頭模擬校驗。
　　首先將TK-3的旋轉(zhuǎn)螺旋測微器調(diào)至零點位置，把探頭固定在TK-3的支架上，使探頭頂端緊帖金屬盤，用數(shù)字電壓表監(jiān)視輸出電壓，在0-3MM范圍內(nèi)，旋轉(zhuǎn)螺旋測微器，每隔150UM（或5MILS）輸入位移信號，同時記錄輸出電壓值，正，反行程各輸入一次，繪制電壓-位移曲線圖，找出線性段中點。算出探頭的靈敏度是否符合要求（200MV/MIL10%或100MV/MIL10%）。
　　注意事項：監(jiān)控系統(tǒng)供電正確，前置器供電符合要求，探頭，延伸電纜，前置器的連接符合系統(tǒng)要求（5米系統(tǒng)或9米系統(tǒng)）。
　　3　壓縮機探頭安裝
　　3.1離心式壓縮機探頭的安裝
　　探頭安裝主要有以下兩種方法：機械測隙安裝法：用塞尺測量探頭與被測金屬表面的間隙。電氣測隙安裝法：將探頭，延伸電纜，前置放大器連接好并送電，用數(shù)字電壓表測量輸出電壓，計算確定探頭和被測表面的間隙，該種方法由于不受安裝位置的限制被廣泛使用。
　　轉(zhuǎn)速探頭的安裝：
　　鍵相槽的開孔尺寸：長10mm（沿軸向），寬7mm，深1.5mm。
　　鍵相信號的作用：在機器監(jiān)測中作為轉(zhuǎn)速信號，相角分析的參考點，計算機系統(tǒng)的采樣控制信號。
　　將轉(zhuǎn)速探頭進行模擬校驗，找出線性段范圍，確定線性段中點的間隙值，用該探頭模擬出間隙值的電壓值，取整后即為安裝電壓，安裝質(zhì)量要求：（1）必須徑向安裝。（2）探頭安裝孔與鍵相槽必須對準。（3）鍵相探頭安裝必須錯開鍵相槽。由于轉(zhuǎn)速探頭的位置緊靠壓縮機軸端部的轉(zhuǎn)動部件，所以探頭豬尾線的綁扎必須遠離齒輪且固定，以免在壓縮機運行后，損傷電纜。
　　振動探頭的安裝：
　　軸振動探頭一般安裝在軸承座的上蓋上，一個位置有X、Y向兩個測點，徑向振動探頭必須在同一軸截面互成90°安裝，45°和135°，30°和120°及其他角度，每個振動探頭都有一個帶內(nèi)外螺紋的保護套管，先固定好保護套管，插入深度要符合隨機資料要求，然后再在套管上安裝探頭，當探頭穿過套管，接近機組測量軸時，連接探頭與前置器，送上電源，用萬用表測量前置器的輸出，調(diào)整探頭與軸的間隙，安裝間隙電壓在探頭特性曲線的中點，固定探頭。
　　位移探頭的安裝：
　　確定探頭線性段的中點：探頭，延伸電纜，前置器連接正確，將探頭固定在TK3-2E的支架上，旋轉(zhuǎn)螺旋測微器，使金屬盤緊帖探頭頂端，用數(shù)字電壓表監(jiān)視輸出電壓，在0-3MM范圍內(nèi)，用螺旋測微器每隔150UM輸入位移信號，同時記錄輸出電壓值，繪制電壓-位移曲線圖，找出線性段中點-1600UM。
　　計算遠點電壓，近點電壓，中點電壓：壓縮機某氣缸的軸竄量為500UM，探頭線性段中點1600UM，用TK3-2E模擬出1850UM的位移，此時輸出的電壓為遠點電壓（V遠），用TK3-2E模擬出1350UM的位移，此時輸出的電壓為近點電壓（V近），中點電壓（V中）=（V遠+V近）/2。
　　室內(nèi)調(diào)零：用工程師站將中點電壓（V中）的數(shù)值輸入對應(yīng)通道的零點電壓（ZERO POSITION），成功下裝后，現(xiàn)場模擬汽缸的遠點，近點，中點，報警值，聯(lián)鎖值的電壓值，檢查指示精度是否符合要求，誤差通常在10UM左右。
　　探頭安裝注意事項：
　　（1）探頭安裝一定要牢固，豬尾線和延伸電纜連接避免扭力，連接處對地絕緣處理。
　　（2）延伸電纜管與壓縮機外殼連接處應(yīng)用耐油橡膠塞密封，避免油氣外漏。
　　（3）為了使探頭的工作狀態(tài)更容易確認，建議振動和轉(zhuǎn)速探頭安裝統(tǒng)一的電壓值。
　　（4）為了使軸位移指示準確，建議位移探頭的安裝電壓精確到1.0MVDC。
　　（5）如果探頭安裝發(fā)生在壓縮機檢修期間，系統(tǒng)的供電電壓會高于正常開車期間2-4VDC。在進行探頭線性段中點確定時應(yīng)考慮供電電壓的影響，如振動探頭的線性段中點為9.5VDC，建議安裝電壓為9.0VDC；位移探頭的線性段中點為1650UM，建議選擇線性段中點為1600UM。
　　3.2往復(fù)式壓縮機探頭的安裝
　　往復(fù)式壓縮機探頭的安裝方式采用側(cè)部鎖緊和后鎖緊兩種方式，可事先將探頭固定在安裝支架上，清洗豬尾線連接接頭以備用，啟動壓縮機盤車馬達將柱塞充分拉出，使柱塞處于未做功位置，調(diào)整探頭與柱塞表面的相對位置，對應(yīng)軸位移顯示為零時，鎖緊探頭的固定螺絲，記下此時的前置器輸出電壓，該電壓即為探頭的安裝電壓，由于前置器到室內(nèi)的信號電纜長度的差別及系統(tǒng)供電的波動，安裝電壓值通常在-10.25～-10.33VDC之間。
　　探頭安裝完畢后，啟動盤車馬達，觀察監(jiān)視器的輸出，輸出值在-3mils～3mils之間變化，由于往復(fù)式壓縮機水平滑道、垂直滑道存在間隙，此數(shù)值屬于正常的范圍。
　　4　探頭安裝過程中須注意的問題
　　（1）檢查探頭的端部是否從保護管中擰出，防止探頭受側(cè)部干擾影響。
　　（2）用精密電子清洗劑清洗探頭端部和電纜接頭，防止鐵磁性物質(zhì)，油污及異物干擾測量。
　　（3）檢查延伸電纜絕緣層，將同軸電纜接頭擰緊并做絕緣處理，防止電纜多點接地造成信號異常波動。
　　（4）在壓縮機內(nèi)部將延伸電纜固定牢固，將多余電纜自機組內(nèi)抽出，避免延伸電纜因強烈抖動而產(chǎn)生干擾信號。
　　（5）如果采用本特利監(jiān)測保護系統(tǒng)，現(xiàn)場安裝時應(yīng)注意的幾個接地問題。
　　傳感器系統(tǒng)
　　傳感器（探頭）一般安裝在機組上。對于渦流傳感器，它通過延長電纜與前置器相連。要求探頭電纜與延長電纜及延長電纜與前置器的連接要正確可靠，探頭電纜與延長電纜的連接接頭應(yīng)用專用的接頭保護器或熱縮管、絕緣膠帶包好。嚴禁將接頭裸露，因裸露的接頭一旦與軸承箱等金屬部分接觸，會帶來嚴重的干擾和測量誤差，甚至系統(tǒng)無法正常工作。
　　就地電纜
　　前置器通過就地電纜與監(jiān)測保護系統(tǒng)相連接。就地電纜應(yīng)選用帶屏蔽層的三芯電纜（對于速度傳感器可選用兩芯屏蔽電纜），單根的截面積大于等于0.5平方毫米。就地電纜的三根線與前置器上的三個接線端子應(yīng)接觸良好牢靠，屏蔽層在此處不與任何端子連接，而應(yīng)用膠布包好作絕緣處理。就地電纜與監(jiān)測保護系統(tǒng)連接時Z好不經(jīng)過任何端子直接連到監(jiān)測保護系統(tǒng)的接線端子上。對于3300系統(tǒng)，應(yīng)將就地電纜的屏蔽層與公共（COM）端相連接。而3500系統(tǒng)是將就地電纜的屏蔽層與監(jiān)測保護系統(tǒng)上的屏蔽層端子相連接。
　　監(jiān)測保護系統(tǒng)
　　如果監(jiān)測保護系統(tǒng)不與其他系統(tǒng)（如DCS、PLC、記錄儀等）連接，則應(yīng)將監(jiān)測保護系統(tǒng)電源背板上的公共（COM）端與框架上的接地端子相連，以實現(xiàn)監(jiān)測保護系統(tǒng)單點接地，達到防干擾的目的。對于3500系統(tǒng)需要將電源模塊背板上的接地開關(guān)扳到“接通”的位置，同時，將COM端與框架地線相連的連接片去掉。
　　如果監(jiān)測保護系統(tǒng)還要與其他系統(tǒng)通過硬接線或接口相連接，這時應(yīng)從整個系統(tǒng)防干擾的角度考慮，以實現(xiàn)單點接地。以監(jiān)測保護系統(tǒng)與DCS相連接為例，具體接線方式有兩種：一是信號公共端從監(jiān)測保護系統(tǒng)上接地。這時，應(yīng)將監(jiān)測保護系統(tǒng)上的公共端與接地線的短接線（片）或開關(guān)接好，而將DCS系統(tǒng)上的公共端與接地線斷開，以保證整個系統(tǒng)是單點接地。反之，如果DCS系統(tǒng)上的公共端與接地線相連接；則應(yīng)將監(jiān)測保護系統(tǒng)上的公共端與接地線斷開。總之，一個完整系統(tǒng)上的信號公共端不能夠有兩個或更多的接地點。
　　5　故障案例分析
　　5.1探頭與延伸電纜接頭進水導(dǎo)致壓縮機停車
　　故障現(xiàn)象：2006年7月6日，壓縮機運行過程中，GIA-1157A（7#氣缸）間隙值在2秒內(nèi)突然升高到+15mils以上，K201聯(lián)鎖停車。
　　分析與處理：現(xiàn)場檢查，前置器輸出-7VDC左右，與監(jiān)視器指示相符，檢查探頭和延伸電纜的接頭，發(fā)現(xiàn)有少量凝結(jié)水，將水清理后回裝，指示恢復(fù)正常，檢查氣缸柱塞室，同樣有水存在，蒸汽竄入氣缸后破壞了電纜的絕緣，是產(chǎn)生虛假信號的直接原因。利用停車機會，將探頭更換為長纜型，使接頭存在于氣缸之外，從根本上解決了此類故障。
　　5.2異物干擾測量線圈引起壓縮機停車
　　故障現(xiàn)象：2012年10月3日，壓縮機柱塞間隙異常升高，在很短的時間內(nèi)超過聯(lián)鎖值，而此探頭的振動信號卻無異常波動，同一柱塞另一間隙值也在正常范圍內(nèi)。
　　分析與處理：檢查前置器輸出，電壓值與二次表指示對應(yīng)良好，檢查探頭，發(fā)現(xiàn)其頂端線圈周圍附著大量油污，清除污油后，故障現(xiàn)象消失。這種問題主要是由于柱塞與填料摩擦產(chǎn)生的鐵磁物質(zhì)殘留在探頭端部，當這些物質(zhì)積累到一定程度時，就會對探頭的測量產(chǎn)生影響。利用裝置停車機會，定期對探頭進行清理，保持探頭測量線圈的清潔，以減少此類事故的重復(fù)發(fā)生。
　　5.3電氣噪聲對探頭測量產(chǎn)生的影響
　　故障現(xiàn)象：2015年11月6日，在壓縮機運行過程中，柱塞的兩個間隙信號指示正常，其中一個振動信號出現(xiàn)非周期性發(fā)散變化，一度超過15mils，另外兩個振動值卻無異常變化，這種現(xiàn)象在以往也曾多次出現(xiàn)，測量故障回路，其交流分量明顯高于正常回路。
　　分析及處理：經(jīng)過分析研究，這種問題主要是由于安裝和電纜問題所引起。在安裝過程中，如果存在過大的安裝轉(zhuǎn)矩會引起傳感器的局部變形，直接影響其響應(yīng)特性。同時，在電纜固定方面如果存在電纜抖動，則容易通過電纜電容的改變而產(chǎn)生電氣噪聲，并且所產(chǎn)生的亂真干擾信號疊加到真正有用的振動信號上。這些干擾因素的存在直接影響測量的準確性，并且容易使測量值產(chǎn)生波動。此外，電纜連接頭也是不容忽視的一個干擾信號易發(fā)點。電纜連接頭需要牢固的系緊，以防在有油流、空氣流、異常壓力等情況老化。在后來的機組檢修中，將探頭豬尾線嚴格固定，并且把延伸電纜接頭擰緊后用熱縮管做絕緣處理，振動信號的異常波動現(xiàn)象明顯減少。
　　6　結(jié)束語
　　壓縮機軸系儀表安裝與調(diào)試是確保機組安穩(wěn)運行的基礎(chǔ)，具有信號易受干擾、安裝質(zhì)量嚴苛、屏蔽要求高等特點，在二高壓裝置多年的實際運行中很好的保護了機組的安穩(wěn)運行。
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