常規(guī)汽輪機(jī)TSI振動(dòng)測(cè)量保護(hù)邏輯組合方式探討以及保護(hù)邏輯組合方法研究

【摘要】本文主要是對(duì)我國(guó)目前火電廠使用的一些常規(guī)汽輪機(jī)的監(jiān)視儀表（TSI）振動(dòng)測(cè)量保護(hù)邏輯和組合方式進(jìn)行探討，并對(duì)此提出了改進(jìn)措施。希望日后相關(guān)的工作人員在對(duì)此進(jìn)行改造時(shí)，該文章能夠?qū)Υ似鸬絽⒖甲饔?。讓我?guó)以后該系統(tǒng)的運(yùn)行更加安全和可靠，且對(duì)相關(guān)企業(yè)和部門經(jīng)濟(jì)效益的提升有很大的幫助。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)；TSI；振動(dòng)測(cè)量；保護(hù)邏輯；組合方式

我國(guó)的火電廠汽輪機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)主要是TSI系統(tǒng)，該保護(hù)系統(tǒng)可以說(shuō)是最重要的測(cè)量設(shè)備。其系統(tǒng)運(yùn)行的原則是：當(dāng)汽輪機(jī)軸系機(jī)械系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，該保護(hù)控制系統(tǒng)可以在合適的時(shí)機(jī)對(duì)汽輪機(jī)發(fā)出停止運(yùn)行的指令，確保未發(fā)生安全故障機(jī)組的正常運(yùn)行以及其安全。要設(shè)計(jì)一個(gè)合理的TSI測(cè)量信號(hào)保護(hù)邏輯組合方式，這個(gè)設(shè)計(jì)要做到既可以有效的阻止和糾正錯(cuò)誤動(dòng)作，還要確保其準(zhǔn)確性和可靠性，要避免或減少錯(cuò)誤的信號(hào)輸出。目前我國(guó)絕大多數(shù)的發(fā)電廠都未對(duì)保護(hù)邏輯的原始程序進(jìn)行修改，因?yàn)樵诩夹g(shù)不過(guò)關(guān)的前提下，隨便修改很容易對(duì)機(jī)組帶來(lái)不必要的安全風(fēng)險(xiǎn)，但依然有少數(shù)的電廠根據(jù)自身的需要有對(duì)保護(hù)邏輯組合方式進(jìn)行重新設(shè)置。

1.汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)概述

TSI保護(hù)系統(tǒng)主要是由以下兩個(gè)子系統(tǒng)組成。一是信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)，二是保護(hù)控制系統(tǒng)。對(duì)于汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)子系統(tǒng)是保證其安全運(yùn)行的重要設(shè)備。并且目前我國(guó)的機(jī)組容量正在不斷的加大，對(duì)于這種現(xiàn)狀，其安全監(jiān)視和保護(hù)措施就更加顯得重要了。而且隨著相關(guān)企業(yè)和部門的要求，對(duì)汽輪機(jī)保護(hù)裝置的準(zhǔn)確性和可靠性也是要求更高了。對(duì)于汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，與汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中主軸和軸承的振動(dòng)狀況有很大的關(guān)系，主要就是針對(duì)這兩個(gè)部位設(shè)計(jì)的。當(dāng)然在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還要考慮到大軸的彎曲狀況。任何一點(diǎn)失誤，都會(huì)最終導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)的癱瘓。TSI保護(hù)系統(tǒng)除了由上述的兩個(gè)子系統(tǒng)組成外，其核心組件就是偏心監(jiān)視組件、速度監(jiān)視組件和振動(dòng)監(jiān)視組件這三種組件。但這三種組件可以因?yàn)橛脩舻男枰獊?lái)進(jìn)行相應(yīng)的改變，以便以適應(yīng)用戶的需求。在這三種組件中，監(jiān)視振動(dòng)組件與偏心監(jiān)視組件一般都與渦流傳感器配合著使用，主要用來(lái)對(duì)主軸的振動(dòng)狀況進(jìn)行監(jiān)視。而另外的速度監(jiān)視組件通常與電磁式傳感器配合著使用，主要用來(lái)對(duì)軸瓦的振動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)視。

2.TSI測(cè)量的機(jī)理與邏輯組合方式

TSI振動(dòng)測(cè)量主要是對(duì)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子偏心、缸體絕對(duì)膨脹、轉(zhuǎn)子相對(duì)膨脹和軸承絕對(duì)振動(dòng)等進(jìn)行測(cè)量與保護(hù)。[1]對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量為重點(diǎn)測(cè)量對(duì)象，且對(duì)它的測(cè)量也與其它部位的測(cè)量有些不同。其主要原因是因?yàn)槲覈?guó)目前絕大多數(shù)的機(jī)組都自身攜帶著數(shù)字式電液控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)也可以對(duì)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。在這種情況，我們?cè)偈褂肨SI對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，可以起到雙重防護(hù)的效果。并且在事故發(fā)生的第一時(shí)間，TSI還可以直接通過(guò)保護(hù)信號(hào)開啟電磁閥，然后泄去抗燃油并關(guān)閉主汽閥，讓發(fā)生故障的汽輪機(jī)快速停止運(yùn)轉(zhuǎn)。與汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)相比，偏心、軸位移和相對(duì)膨脹的保護(hù)邏輯組合方式則相對(duì)較簡(jiǎn)單，因?yàn)樗鼈兌际且粋€(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。與此同時(shí)，我們對(duì)轉(zhuǎn)子的相對(duì)振動(dòng)與軸承的絕對(duì)振動(dòng)這兩種測(cè)量還必須要進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)邏輯組合。采用了這種方式以后，最大的好處就是可以降低汽輪機(jī)安裝和檢測(cè)的難度。而且在進(jìn)行保護(hù)邏輯組合時(shí)，軸承的絕對(duì)振動(dòng)我們主要是采用垂直分布的方式。

3.對(duì)影響振動(dòng)幾點(diǎn)問(wèn)題的分析與研究

汽輪機(jī)的進(jìn)行前期安裝和后期檢修對(duì)其振動(dòng)的影響非常大。根據(jù)相關(guān)的資料和我們的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐可知，很多情況下，汽輪機(jī)的振動(dòng)過(guò)大都與安裝和檢修的不當(dāng)有很大的關(guān)系。從某種意義上來(lái)說(shuō)，振動(dòng)過(guò)大就是由安裝和檢修的不合理直接引起的。[2]但從一個(gè)相反的角度來(lái)說(shuō)，正確的安裝與合理的檢修可以降低汽輪機(jī)的振動(dòng)，有積極的作用。所以，我們要想降低安全事故率，在系統(tǒng)最初的安裝和調(diào)試過(guò)程中，對(duì)測(cè)量傳感器和支架的安裝一定要做到合理且準(zhǔn)確。要力求系統(tǒng)的測(cè)量線路連接規(guī)范，還要讓相關(guān)的參數(shù)都設(shè)置正常，要避免失誤的出現(xiàn)。對(duì)于這點(diǎn)，這就需要我們的工作人員在進(jìn)行安裝和調(diào)試時(shí)一定要認(rèn)真做好相應(yīng)的記錄，做到事故出現(xiàn)能夠有據(jù)可查。下面本文將總結(jié)出了以下幾個(gè)對(duì)機(jī)組振動(dòng)有明顯影響因素。[3]

3.1軸承標(biāo)高

汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子都是由兩端的軸承支撐的。如果當(dāng)初的工作人員在進(jìn)行安裝時(shí)，因?yàn)椴患?xì)心等原因?qū)е螺S承兩端的標(biāo)高不在同一高度的話，就會(huì)使兩端軸承負(fù)荷的分配不均勻。這種現(xiàn)象就會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷較輕的一邊軸瓦內(nèi)不能形成完好的油膜，進(jìn)而誘發(fā)汽輪機(jī)機(jī)組的自激振動(dòng)等現(xiàn)象產(chǎn)生。反之，軸承負(fù)荷較重的一端。會(huì)因?yàn)槟Σ吝^(guò)大，導(dǎo)致軸瓦烏金溫度偏高，一旦這個(gè)溫度達(dá)到一定的高度后，碾瓦現(xiàn)象就會(huì)相距產(chǎn)生，進(jìn)而引發(fā)機(jī)組的振動(dòng)。因此，為了避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，我們進(jìn)行汽輪機(jī)的安裝和檢修時(shí)，一定要根據(jù)制造廠家的建議以及各廠的實(shí)際情況認(rèn)真的調(diào)整軸承標(biāo)高。[4]

3.2機(jī)組中心

嚴(yán)格的來(lái)說(shuō)，我們所指的機(jī)組中心應(yīng)包括轉(zhuǎn)子的同心度和各軸承的標(biāo)高等系統(tǒng)。影響汽輪機(jī)振動(dòng)的因素除了上面我們所講述的關(guān)于軸承標(biāo)高這個(gè)問(wèn)題以外，以下兩個(gè)方面的影響也是非常巨大的。第一是若轉(zhuǎn)子的同心度偏差過(guò)大，會(huì)引起汽輪機(jī)的振動(dòng)。因?yàn)檗D(zhuǎn)子的同心度偏大會(huì)導(dǎo)致汽流激振等現(xiàn)象的產(chǎn)生。第二就是若碰磨發(fā)生在轉(zhuǎn)軸處，同樣也會(huì)引起汽輪機(jī)的振動(dòng)，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)抽處的碰磨過(guò)激烈會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲進(jìn)而引起強(qiáng)迫振動(dòng)。我們?cè)谶M(jìn)行汽輪機(jī)的安裝時(shí)，在機(jī)組中心這方面，我們除了要注意上述的問(wèn)題外。合理的解決好軸頸、螺絲孔等的同心問(wèn)題也是相當(dāng)重要的，因?yàn)檫@些問(wèn)題為直接引發(fā)激振力。且若它們沒(méi)有在安裝時(shí)處理好，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生預(yù)載荷等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致汽輪機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。還有一點(diǎn)就是，軸承自身的特性也對(duì)機(jī)組的振動(dòng)有很大的影響，例如軸瓦緊力和連接剛度等。其中軸瓦緊力對(duì)軸承穩(wěn)定性的影響還是相當(dāng)巨大的，它的穩(wěn)定性太差和直接與外界因素相結(jié)合進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)的超標(biāo)，對(duì)汽輪機(jī)的正常工作造成影響。[5]

3.3滑銷系統(tǒng)

通過(guò)相應(yīng)的物理原理我們可以知道，任何材料在受熱后都或多或少的會(huì)發(fā)生膨脹現(xiàn)象。當(dāng)然，汽輪機(jī)也不例外，當(dāng)機(jī)組的工作量超過(guò)理論負(fù)荷后，就會(huì)因?yàn)槭軣岷螽a(chǎn)生膨脹。但是，當(dāng)汽輪機(jī)受熱膨脹后，我們又不能讓其自由膨脹，必須采用相應(yīng)的措施對(duì)其進(jìn)行阻止。在這時(shí)，滑銷系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的物理變化，進(jìn)而讓機(jī)組的正常膨脹受阻，進(jìn)而引起汽輪機(jī)較大的振動(dòng)。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致汽輪機(jī)不能開機(jī)或者靜碰磨的產(chǎn)生，讓更大的破壞發(fā)生，對(duì)企業(yè)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)上述的分析我們可以得知，自由膨脹的危害是非常的巨大。所以，這點(diǎn)我們?cè)跈z修和安裝的期間一定要重點(diǎn)防范，盡力的防止這種現(xiàn)象發(fā)生。

4.結(jié)語(yǔ)

本文章主要是通過(guò)對(duì)TSI振動(dòng)測(cè)量現(xiàn)存的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析，進(jìn)而合理的提出了一些相應(yīng)的改進(jìn)措施。通過(guò)上文的分析我們可以得知，汽輪機(jī)不合理的振動(dòng)對(duì)汽輪機(jī)本身的危害是相當(dāng)巨大的，在這種現(xiàn)狀下，TSI保護(hù)系統(tǒng)就非常重要。所以，今后的工作人員對(duì)TSI系統(tǒng)的維護(hù)就要相當(dāng)?shù)恼J(rèn)真。防止意外的發(fā)生，減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

［１］趙松烈，賀賢峰，何彥君，丁俊宏．北侖電廠三期工程DCS設(shè)計(jì)和組態(tài)[J]．電力建設(shè)，2010（0２）．

［２］孫長(zhǎng)生，蔣健，劉衛(wèi)國(guó)，丁俊宏，王蕙.浙江省火電廠鍋爐汽包水位測(cè)量問(wèn)題分析及改進(jìn)[J].電力建設(shè)，2010（10）．

［３］郭志軍.TSI系統(tǒng)可靠性探討[J].科技傳播，2012（09）．

［４］高玉翠，孫奕奇.汽輪機(jī)主輔機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)與信息化，2011（01）．

［５］高玉翠，孫奕奇.汽輪機(jī)主輔機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析[J].山東科學(xué)，2010（06）．