电涡流传感器的干扰原因分析及应对措施

孙杰

摘 要：随着科技的发展，各行各业的自动化程度越来越高，需要监测的数据越来越多，作为测量大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、转速、差胀、偏心的电涡流传感器得到了广泛的应用，主要用于电力、石油、化工、冶金等行业。本文主要是讨论山东某电厂在汽轮机上应用电涡流传感器时所遇到的干扰问题及采取的抗干扰措施。

关键词：电涡流传感器；干扰；屏蔽；执行器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.201

1 问题的提出

近几年经济发展迅速，电力负荷缺口越来越大，新上火力发电机组越来越多，火力发电机组中汽轮机的主要参数都是由电涡流传感器测量，其所测量的数据参与到汽轮机安全运行的保护中，要求测量数据的稳定性、准确性很高。在汽轮机上用的电涡流传感器是利用高频电磁场与被测导体间的涡流效应原理测量数据，但是电厂现场的发电机及很多大功率设备的运行都会对其产生干扰，严重影响测量数据的准确性。

山东某电厂一台为220MW机组在2011年的大修中将汽轮机的TSI系统更换为Bently公司的3500系统，所有的电涡流传感器均为Bently公司生产。投入使用后，一直稳定运行。从2013年10月27日开始，#5机TSI表频发故障信号，#6轴X相、Y相轴振、#8、#9瓦振、中缸差胀、低缸差胀等陆续出现不规则信号波动。为防止发生非停，被迫解除振动、差胀保护，严重影响了机组的安全运行。

2 原因分析

2.1 传感器的安装是否符合规范要求

2013年11月15日热工检修人员对中缸差胀、低缸差胀、#8、#9盖振、#6轴振X相、Y相电缆绝缘及屏蔽层接地情况进行检查，经检查电缆相间及对地绝缘都大于20MΩ，屏蔽层对地电阻都小于0.5Ω（电缆屏蔽均采用控制室侧单端接地方式）。就地传感器延长线小LEMO（电涡流传感器为了安装方便，设有1m金属接头）接头连接良好，无破损接地现象，所有信号线均压接牢固。

2.2 外扰因素对传感器的影响

首先怀疑大功率设备启停引起的干扰，但通过检查DCS系统中的操作记录，在TSI表信号发生跳变时，没发现有大功率设备启停和有规律的设备操作。

2013年12月23日18时运行人员发现发电机内冷水温度调节门动作时，TSI表指示参数会引起跳变，热工人员通过敷设临时电缆，将此调节门的电源电缆单独敷设，反复进行操作，TSI表指示稳定，但换到原电缆后，TSI表故障重现，说明TSI表的指示波动是由于发电机内冷水温度调节门电源电缆所引起。经查阅发电机内冷水调节门在后来机组技改项目中新安装的，使用的是一种智能电动执行器，内部采用变频控制技术。

深入分析为什么小功率变频执行器能对其产生干扰？变频器的干扰传播途径主要有线路传播、电磁波传播、电磁感应传播。

（1）电涡流传感器的电源与地线都是独立的，未与该变频执行器共用，故不是线路传播；

（2）电涡流传感器是安装在汽轮机十米，该变频执行器安装在零米平台，两者垂直距离有十米，距离越远电磁波干扰能力越弱，可以断定不是电磁波干扰；

（3）由于电涡流传感器的电缆与该变频执行器的电源电缆同走一个电缆桥架，变频执行器动作时电缆产生一个径向高频电磁场，而电涡流传感器正是利用高频电磁场与被测导体间的涡流效应原理测量数据，传感器的电缆靠近变频器的电缆，切割了执行器的高频电磁场故产生干扰信号。

干扰原理图，如图1：

3 应对措施

在机组运行中汽轮机的监视参数不能断开，更换电缆只有改到小修中。综合研究该执行器的操作较少，暂时停止了该执行器的运行，以防止再次造成干扰。在2014年的小修中做了三条抗干扰措施：

（1）我们将该执行器电缆的屏蔽层重新做了可靠的单端接地，并且将其独立接地，以防止与其他设备共用地线时，对其他的设备、测量信号产生线路干扰。对该执行器的外壳也做了可靠的接地措施。

（2）安装新的电缆桥架，把电涡流传感器的信号电缆全部敷设到新桥架上，与其他的电缆完全隔离，彻底杜绝电磁干扰。

（3）把汽轮机上所有的电涡流传感器电缆更换为双绞双层屏蔽电缆，对测量信号起到双重保护作用，并且将电缆的屏蔽层在控制仪表端可靠单端接地，以防止双端接地时地电势不同引发的地电流影响测量信号。

4 效果及结论

从2014年小修改造完成至今，汽轮机上所有的电涡流传感器未出现上下波动、跳变现象，彻底解决了困扰我们数月的难题，这证明要彻底消除干扰必须原因分析正确，采取措施对症。在以后的运行维护中定期进行外观检查，随机组大小修时进行校验，对测量数据不准的传感器及时进行更换，在发生测量数据不准确时首先排除电涡流传感器自身的原因，对不准的数据要深入分析原因，正确判断原因是否是干扰造成的？是哪种干扰造成的？从而采取正确的抗干扰措施，从源头上消除干扰，保证测量信号的稳定准确。

参考文献：

[1]李一平.电涡流传感器在汽轮机测量中的几个问题[J].黑龙江科技信息，2015（01）.

[2]李红梅.TSI系统电涡流传感器的安装问题及应用[J].电站系统工程，2011（11）.