汽輪機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置分析與改進(jìn)

謝晨輝

摘 ? 要：廣東華電韶關(guān)熱電有限公司汽輪機(jī)的軸系檢測(cè)使用艾默生公司生產(chǎn)的CSI6500系統(tǒng)，本文主要對(duì)各種原因引起的振動(dòng)信號(hào)波動(dòng)做出分析，并進(jìn)行了相應(yīng)的防誤動(dòng)的技術(shù)措施及改進(jìn)方法，經(jīng)實(shí)施效果分析可知這次改進(jìn)不僅提高了汽輪機(jī)軸系振動(dòng)監(jiān)測(cè)的可靠性，而且保證了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，取得了較好的改進(jìn)效果。

關(guān)鍵詞：傳感器 ?監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng) ?CSI6500

中圖分類號(hào)：TH13 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）05（a）-0019-02

1 ?TSI概述

廣東華電韶關(guān)熱電有限公司#1、#2號(hào)汽輪機(jī)組采用東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的型號(hào)為C350/325-24.6/1.25/569/569的超臨界，一次中間再熱，單軸、三缸、雙排汽、單背壓、單抽凝汽式汽輪機(jī)，設(shè)計(jì)新蒸汽壓力24.6MPa，溫度為569℃。

#1、#2號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置使用艾默生epro公司的CSI6500系列產(chǎn)品。主汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)的有：大軸偏心、機(jī)組鍵相、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、汽輪機(jī)相對(duì)振動(dòng)、推力軸承軸向位移、脹差、高、中壓缸絕對(duì)膨脹等。除高、中壓缸絕對(duì)膨脹采用位移式LVDT、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速鍵相采用霍爾效應(yīng)探頭以外，其余監(jiān)測(cè)均采用電渦流式傳感器。自2018年底雙機(jī)投產(chǎn)以來(lái)，曾經(jīng)出現(xiàn)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組軸相對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)信號(hào)故障，導(dǎo)致汽輪機(jī)“非?！笔录l(fā)生。使主機(jī)軸系振動(dòng)保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置的可靠性發(fā)生下降。優(yōu)化提高主機(jī)軸系振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置的可靠運(yùn)行成為雙機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行迫切解決的問(wèn)題[1]。

艾默生公司所生產(chǎn)的TSI汽輪機(jī)主要監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由測(cè)量一次元件、探頭專用電纜、就地前置器、控制電纜和監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)機(jī)柜（框架）組成。一次元件（傳感器探頭）安裝在機(jī)組軸系軸承座上（或軸承箱內(nèi)部）。一次元件（電渦流傳感器）通過(guò)探頭專用電纜與就地前置器相連。電渦流傳感器探頭電纜與延伸電纜的卡針接頭應(yīng)使用專用的接頭保護(hù)器并熱縮管熱縮、PVC絕緣膠帶纏繞。

機(jī)組各個(gè)軸承相對(duì)振動(dòng)就地前置裝置通過(guò)控制電纜與汽輪機(jī)軸系監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)機(jī)柜（框架）端子排相連接。控制電纜應(yīng)選用帶銅網(wǎng)屏蔽的1.0×4電纜，單芯電纜的截面積2.5mm2?？刂齐娎|的其中的四根線芯與就地前置裝置的24+、com、24-接三個(gè)接線端子應(yīng)接觸良好牢靠，電纜銅網(wǎng)屏蔽層在此處不與任何端子連接，做浮空處理。控制電纜與汽輪機(jī)軸系監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)直接連到監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)機(jī)柜（框架）的接線端子排，控制電纜的銅網(wǎng)屏蔽層與公共（COM）端相連接。

在汽輪機(jī)軸系監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，將系統(tǒng)電源的公共端與機(jī)柜框架的接地端子相連，確保軸系監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)的單點(diǎn)接地要求，達(dá)到防止系統(tǒng)干擾的目的。在汽輪機(jī)軸系監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)與DCS或DEH控制系統(tǒng)通過(guò)硬接線或通訊數(shù)據(jù)接口相連接時(shí)，要考慮整個(gè)系統(tǒng)防干擾，按主機(jī)系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)接地。2018年11月一號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)生一次非停，首出原因是軸振大停機(jī)，在對(duì)軸振動(dòng)探頭逐一檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)#6軸承X向振動(dòng)信號(hào)線與傳感器電纜的連接處磨破，屏蔽線與旁邊導(dǎo)體連在了一起，引起#6軸承X向振動(dòng)信號(hào)的大幅擺動(dòng)導(dǎo)致機(jī)組跳機(jī)?？梢?jiàn)信號(hào)電纜及屏蔽線必須正確、完好，這是保證測(cè)量準(zhǔn)確、可靠的有力保障[2]。

2 ?原因分析

（1）系統(tǒng)軸系振動(dòng)監(jiān)測(cè)測(cè)量回路的抗干擾不好，造成外部環(huán)境信號(hào)干擾振動(dòng)測(cè)量信號(hào)而誤發(fā)軸振大超限，觸發(fā)ETS系統(tǒng)動(dòng)作，導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)組緊急停機(jī)。

（2）軸振監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量回路中，一次元件與延伸電纜卡針接頭處松動(dòng)造成信號(hào)波動(dòng)而誤跳汽輪機(jī)，存在機(jī)組運(yùn)行安全隱患。

（3）探頭安裝工藝不嚴(yán)格，沒(méi)有執(zhí)行電力行業(yè)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，未考慮到周?chē)鷾囟?、軸承排油的油流沖擊對(duì)其造成的不利影響。

3 ?改進(jìn)方法

（1）東方汽輪發(fā)電機(jī)組（350MW等級(jí)）的TSI系統(tǒng)共有十六項(xiàng)軸承相對(duì)振動(dòng)信號(hào)，分別來(lái)自汽輪機(jī)側(cè)的十二個(gè)軸振測(cè)點(diǎn)和發(fā)電機(jī)側(cè)四個(gè)軸振測(cè)點(diǎn)。十六項(xiàng)軸承相對(duì)振動(dòng)信號(hào)通道任意一個(gè)達(dá)到高二值即遮斷值（250μm）即觸發(fā)汽輪機(jī)保護(hù)動(dòng)作，緊急遮斷汽輪發(fā)電機(jī)組。這種保護(hù)設(shè)計(jì)方式能很大程度保護(hù)機(jī)組主設(shè)備，但考慮到保護(hù)裝置可能存在的誤動(dòng)情況并給機(jī)組“非?！睅?lái)不良影響，因此對(duì)保護(hù)動(dòng)作條件進(jìn)行分析改進(jìn)是必要的。

汽輪機(jī)軸系振動(dòng)理論上分析，高速旋轉(zhuǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)組軸系，其軸系的相對(duì)振動(dòng)是整體的平穩(wěn)狀態(tài)，出現(xiàn)某一點(diǎn)X或者Y方向的突然變化，而其他相鄰或者間隔的軸承振動(dòng)點(diǎn)沒(méi)有變化的情況極其罕見(jiàn)，常態(tài)是當(dāng)某一個(gè)軸承的振動(dòng)（比如2號(hào)軸承）發(fā)生振動(dòng)增大時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)組相鄰的高壓或者中壓段轉(zhuǎn)子軸系的動(dòng)平衡被破壞，汽輪發(fā)電機(jī)的整根軸系振動(dòng)都會(huì)發(fā)生變化，相鄰的軸承振動(dòng)變化幅度越大?；诖?，汽輪發(fā)電機(jī)組軸振動(dòng)保護(hù)邏輯可以進(jìn)行優(yōu)化完善，實(shí)現(xiàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)軸系振動(dòng)異常迅速停機(jī)又不會(huì)由于干擾因素大致測(cè)量失靈，而造成機(jī)組發(fā)生“非?！钡哪康摹?/p>

綜上所述，與東方汽輪機(jī)廠和自控中心充分溝通后將汽輪機(jī)組軸振保護(hù)邏輯優(yōu)化為以下動(dòng)作條件：汽輪發(fā)電機(jī)組十六項(xiàng)軸振測(cè)點(diǎn)，任意一軸振動(dòng)高二值（250μm）AND任意軸振動(dòng)高一值（125μm）發(fā)出汽輪機(jī)軸振大信號(hào)（延時(shí)3s）緊急遮斷汽輪發(fā)電機(jī)組，避免軸承振動(dòng)受到干擾導(dǎo)致測(cè)量出現(xiàn)失真，而使汽輪機(jī)“非?！笔鹿?。

（2）公司一、二號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)裝置采用CSI6500雙通道軸振動(dòng)測(cè)量模塊卡件，6110軸相對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊關(guān)于限值監(jiān)測(cè)功能有五種選擇方式。其中一項(xiàng)報(bào)警抑制功能作用是：此項(xiàng)功能開(kāi)啟后如果模塊出現(xiàn)通道故障，該通道的報(bào)警輸出將被抑制。通道不會(huì)發(fā)出報(bào)警值，以避免發(fā)生誤跳汽輪發(fā)電機(jī)。

根據(jù)公司兩臺(tái)機(jī)組實(shí)際情況，走訪溝通多個(gè)兄弟電廠和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)專工分析、研究，將兩臺(tái)機(jī)組汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軸相對(duì)振動(dòng)卡件的監(jiān)測(cè)模式選擇采用報(bào)警抑制功能，提高汽輪機(jī)軸振動(dòng)監(jiān)測(cè)的可靠性，避免了軸振監(jiān)測(cè)發(fā)出失真信號(hào)，導(dǎo)致“非?！逼啓C(jī)。

（3）針對(duì)艾默生公司的CSI6500系列產(chǎn)品探頭專用電纜引線、延伸電纜進(jìn)行熱縮（內(nèi)、外接頭），規(guī)劃電纜在軸承箱內(nèi)走向，對(duì)敷設(shè)進(jìn)行固定，加強(qiáng)電纜絕緣保護(hù)，避免發(fā)生破損;一次元件傳感器到前置器中間都有一個(gè)插針的接頭，而在實(shí)際機(jī)組運(yùn)行中碰到該接頭會(huì)使振動(dòng)值突變，進(jìn)而造成振動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。對(duì)于個(gè)別振動(dòng)傳感器到前置器中間插針的接頭，將插針接頭剪掉，將振動(dòng)傳感器到前置器的引線直接焊接，在焊接中要注意防止卡件燒損。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)周期的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)這種方法能保證振動(dòng)測(cè)量不發(fā)生突變，保證了機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

（4）做好探頭的原始間隙電壓的測(cè)量與記錄;對(duì)一次元件、前置器、專用電纜的拆除做好保護(hù)、標(biāo)記清晰、擺放整齊劃一，避免造成一次元件的磕碰及安裝錯(cuò)位。軸承回裝過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一次元件、專用電纜破損的必須更換。

4 ?實(shí)施效果

通過(guò)細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膬?yōu)化和現(xiàn)場(chǎng)安裝，更改CSI6500卡件報(bào)警抑制功能，確保一次元件的專用電纜等措施的整改到位，真正的避免了軸振動(dòng)測(cè)量出現(xiàn)失真而“非停”汽輪機(jī)事故，提高了汽輪發(fā)電機(jī)組軸振動(dòng)監(jiān)測(cè)的可靠性，保證公司機(jī)組的長(zhǎng)周期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

5 ?結(jié)語(yǔ)

本文所提出的接地問(wèn)題希望引起有關(guān)技術(shù)人員的借鑒，目前機(jī)組投產(chǎn)時(shí)間短暫，在現(xiàn)場(chǎng)檢查接線時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)備的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中給出的技術(shù)要求進(jìn)行接線，以保證信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確、可靠。使汽輪機(jī)軸系監(jiān)測(cè)系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)安全、可靠地工作，避免設(shè)備損壞。使公司的設(shè)備保護(hù)和管理達(dá)到一個(gè)新水平，為公司創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢(qián)進(jìn).汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)試驗(yàn)與分析[D].重慶大學(xué)，2008.

[2] 凌榮宇.300MW火力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行與檢修技術(shù)培訓(xùn)教材-儀控[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002.