汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TSI）應(yīng)用分析與改進(jìn)

張勇ZHANG Yong

（山東電力建設(shè)第三工程公司，青島 266100）

（SEPCOIII Electric Power Construction Corporation，Qingdao 266100，China）

0 引言

在我國(guó)大多數(shù)火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程中，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、軸振、軸向位移、及偏心等機(jī)械工作參數(shù)是否正常，直接影響著火力發(fā)電的安全運(yùn)行。如果上述條件不能達(dá)到正常范圍，可能會(huì)對(duì)汽輪機(jī)斷葉片、飛車、通流部分動(dòng)靜摩擦等造成十分嚴(yán)重的影響。為確保我國(guó)火力發(fā)電發(fā)揮出最大的價(jià)值，汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TSI）就顯得尤為重要，這是一種能連續(xù)監(jiān)測(cè)汽輪電機(jī)轉(zhuǎn)子和氣缸的全方位監(jiān)督和保護(hù)系統(tǒng)，TSI 能顯示汽輪發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)，為記錄儀和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供必要的輸出信號(hào)和測(cè)量數(shù)據(jù)，從而對(duì)汽輪機(jī)起到一定的監(jiān)測(cè)與保護(hù)作用。

1 汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)（TSI）概述

在火力發(fā)電廠中，汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TSI）主要用于對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、軸振、軸向位移、偏心、脹差等參數(shù)的監(jiān)測(cè)，這樣工作參數(shù)對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性具有不可或缺的作用，同時(shí)也對(duì)火力發(fā)電量有著重要的影響。在安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，每個(gè)瓦的復(fù)合振動(dòng)、X 振動(dòng)以及Y 振動(dòng)向汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）各輸送一個(gè)模擬量信號(hào)，通過(guò)TSI 進(jìn)行顯示和報(bào)警。在實(shí)際的使用過(guò)程中，汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)了較多的故障，如電源裝置過(guò)熱、插件板失去彈性等，這都可能使汽輪機(jī)失去保護(hù)。

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，TSI 作為一種以監(jiān)測(cè)狀態(tài)為基礎(chǔ)的故障預(yù)測(cè)與診斷技術(shù)在汽輪機(jī)安全保護(hù)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TSI）主要包括了傳感器和智能板件，按照傳感器的性能和測(cè)試對(duì)象的要求，利用各種傳感器組對(duì)汽輪發(fā)電組的轉(zhuǎn)速、偏心、軸振動(dòng)以及脹差等進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)，這樣可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)引起汽輪機(jī)正常運(yùn)行故障的所有因素，并有針對(duì)性的做好相應(yīng)的處理措施，把傳統(tǒng)意義上的“事后維修”和“定期維修”轉(zhuǎn)變成了“預(yù)知性維修”，從而大大提高了汽輪機(jī)的運(yùn)行安全性和可靠性，減少了停機(jī)維修時(shí)間和費(fèi)用，使火力發(fā)電的生產(chǎn)過(guò)程不受影響。另外，在汽輪機(jī)工作參數(shù)發(fā)生異常情況時(shí)，汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TSI）會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，TSI系統(tǒng)顯示汽輪發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和汽輪機(jī)故障診斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供必要的信號(hào)和測(cè)量數(shù)據(jù)輸出，然后TSI 系統(tǒng)再將信號(hào)輸送至汽輪機(jī)ETS（危急遮斷系統(tǒng)），ETS 完成汽輪發(fā)電機(jī)組的跳閘動(dòng)作，使機(jī)組自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，防止汽輪機(jī)斷葉片、飛車等事故的發(fā)生，從而對(duì)汽輪機(jī)起到一定的保護(hù)作用。

2 汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TSI）問(wèn)題的改進(jìn)措施

2.1 硬件方面 傳感器作為汽輪發(fā)電機(jī)組主要保護(hù)裝置，其通常采用信號(hào)三取二做的跳閘輸出保護(hù)模式，這樣既避免保護(hù)誤動(dòng)，又防止保護(hù)拒動(dòng)。汽輪機(jī)TSI 系統(tǒng)振動(dòng)傳感器往往X、Y 軸方向軸振和復(fù)合振動(dòng)傳感器都只有一支，這樣大大增加了系統(tǒng)保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的概率。另外，汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TSI）的繼電器板集中了全部的振動(dòng)保護(hù)輸出信號(hào)，沒有多余的DO 口，為汽輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)作造成了嚴(yán)重的影響。

針對(duì)以上問(wèn)題可以在汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TSI）中增加相應(yīng)的繼電器輸出卡件和DO 口，同時(shí)把振動(dòng)保護(hù)信號(hào)的數(shù)量分散到卡件上，使TSI 保護(hù)功能得到分散，這樣就大大減小了因單個(gè)DO 口故障造成的保護(hù)拒動(dòng)情況。在增加繼電器板和DO 口，以及分散信號(hào)完畢后，相關(guān)技術(shù)人員和檢修人員應(yīng)該對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)檢測(cè)傳感器的電纜、信號(hào)線、端子排/箱進(jìn)行定期檢查，以確保此系統(tǒng)能發(fā)揮出最大的監(jiān)測(cè)功能。

2.2 軟件方面 傳統(tǒng)汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TSI）振動(dòng)跳閘原理是：瓦蓋振值及其相對(duì)應(yīng)Y 方向振動(dòng)值的矢量和達(dá)到規(guī)定的跳閘值后，那么就會(huì)振動(dòng)跳機(jī)信號(hào)就會(huì)相應(yīng)輸出。這樣的邏輯設(shè)計(jì)可能會(huì)使得任意瓦蓋振動(dòng)值達(dá)到跳閘值，從而引起汽輪機(jī)跳閘。在系統(tǒng)硬件中已經(jīng)說(shuō)明X、Y方向軸振和復(fù)合振動(dòng)傳感器都只有1 個(gè)，如果復(fù)合振動(dòng)或者Y 方向軸振傳感器信號(hào)誤發(fā)，那么就增加了復(fù)合振動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的概率，影響汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

因此可以對(duì)系統(tǒng)軟件方面進(jìn)行改進(jìn)，使X 和Y 方向的軸振保護(hù)跳閘邏輯不變，對(duì)復(fù)合振動(dòng)保護(hù)邏輯進(jìn)行修改。修改后的復(fù)合振動(dòng)跳閘保護(hù)主要結(jié)合了任意軸瓦蓋振值和對(duì)應(yīng)瓦Y 方面振動(dòng)跳閘值的矢量和的跳閘值與對(duì)應(yīng)瓦Y 方向振動(dòng)報(bào)警值、蓋振報(bào)警值。操作人員可以對(duì)修改后復(fù)合振動(dòng)畫面進(jìn)行監(jiān)視，如果發(fā)現(xiàn)復(fù)合振動(dòng)有較大的波動(dòng)，就必須對(duì)其進(jìn)行檢查，并聯(lián)系維修部進(jìn)行確認(rèn)和處理，確保汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TSI）能正常運(yùn)行，從而對(duì)汽輪發(fā)電組起到較大的保護(hù)作用。

3 汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TSI）控制調(diào)試中的注意事項(xiàng)

在對(duì)汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TSI）安裝調(diào)試中，如果對(duì)某些細(xì)節(jié)進(jìn)行特別關(guān)注，就可以大大降低系統(tǒng)發(fā)生故障的頻率，提高汽輪機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定性，并延長(zhǎng)其使用壽命。

①汽輪機(jī)DEH 控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，其轉(zhuǎn)速很難控制在3000r/min，有±25r/min 的波動(dòng)，對(duì)并網(wǎng)帶來(lái)一定的難度。因此在熱工信號(hào)對(duì)系統(tǒng)調(diào)節(jié)造成擺動(dòng)的情況下，注意將現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)進(jìn)行屏蔽，所以信號(hào)接地線都接到信號(hào)地SG，并與電源地CG 分開。

②在TSI 系統(tǒng)將信號(hào)傳輸至汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)時(shí)，為了防止汽輪機(jī)發(fā)生斷油燒瓦惡性事故，就需要對(duì)ETS保持一定的潤(rùn)滑油壓力。當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生故障時(shí)，該保護(hù)能根據(jù)潤(rùn)滑油壓力下降的情況及時(shí)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)交、直流潤(rùn)滑油直到汽輪機(jī)停止運(yùn)行，避免汽輪機(jī)軸承因缺油而燒瓦。

③傳感器、延伸電纜應(yīng)該同類型進(jìn)行匹配安裝，同時(shí)根據(jù)傳感器類型，監(jiān)測(cè)模塊正確的設(shè)置跳線。

4 總結(jié)

本文對(duì)汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TSI）進(jìn)行了分析，為了最大可能保證汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，對(duì)其硬件和軟件保護(hù)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，不斷完善汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TSI），使其為汽輪機(jī)工作進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，并提供準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，為汽輪發(fā)電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)提供強(qiáng)有力的保證。

[1]王建林.汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主控單元設(shè)計(jì)[D].哈爾濱理工大學(xué)，2008.

[2]林志勇，尹百中.軸振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)TSI 研究和應(yīng)用[A].中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)、《冶金自動(dòng)化》雜志社.中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2010 年會(huì)論文集[C].中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)、《冶金自動(dòng)化》雜志社，2010：4.

[3]陳楚瑜.新川監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在汽輪機(jī)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，03：6.

[4]朱虹云.VM600 汽輪機(jī)安全監(jiān)視保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用與改進(jìn)[D].華北電力大學(xué)，2011.