汽轮机监视仪表在现场的安装及注意问题

汽轮机监视仪表在现场的安装及注意问题

杨祎

杨祎（大唐国际陡河发电厂）

【摘要】电厂汽轮机监视仪表（TSI）是电厂监测和保护系统中的重要组成部分，其不仅能够提高劳动生产效率降低生产成本，还可以保证电厂生产电能的质量同时，汽轮机监视仪表能够帮助运行人员分析故障，对保护大型机组来说具有非常重要的意义。本文以陡河发电厂#3机组汽轮机监视仪表为例，简述电厂汽轮机监视仪表的特性，并对电厂汽轮机监视仪表的常见问题进行了细致的分析和详尽的论述。

【关键词】监视仪表；大型机组；汽轮机；

中图分类号：G71文献标识码：A文章编号：ISSN1004-1621（2013）10-014-02

陡河发电厂#3汽轮机组是日本日立公司在上世纪70年代中后期生产的亚临界一次中间再热双缸双排汽纯凝式TCDF--33.5型250MW机组。它使用的是本特利3300系列，能在线监测汽轮发电机组的振动、轴向位移、差胀、缸胀、偏心、键相等本体运行重要参数。

1.安装监视仪表的重要性

随着汽轮发电机组的容量的不断增大，蒸汽参数的不断提高，热力系统越来越复杂。为了提高机组的热经济性，汽轮机的级间间隙都选择的比较小。由于汽轮机的旋转速度很高，在机组启动、运行或停机的过程中，如果没有按规定的要求进行操作与控制，则很容易使汽轮机的转动部件和静止部件互相摩擦，甚至碰撞，引起叶片损坏、大轴弯曲、推力瓦磨毁等恶性事件。为保证机组安全启动和正常运行，需对汽轮机组的差胀、轴向位移、偏心度、键相、振动、转速、等机械参数进行监控。当被监控的主要参数超过报警值时发出报警信号；在超过危险值时保护装置动作，关闭主汽门，实行紧急停机，以避免重大恶性事故的发生。

2.本特利3300系统介绍

每个组件箱均有一个系统监测器，它能连续地监测箱内其余监测器的电源电压，并参与任一监测器报警点的设置或复位，各监测器采用液晶棒图显示，其内部均有一个OK（正常）电路和一个报警电路。

OK电路会连续地检查与其相关的探头、前置器以及外部联线的状况．并用面板上的OK指示灯(为绿色发光二极管)显示。若OK灯常亮，表明从探头到监测器之间的联接线路工作状态正常。OK灯熄灭，表明线路有故障，同时面板上的BYPASS（旁路）红色指示也相应变亮．该通道失效。在消除线路缺陷后，旁路灯随之熄灭，监测器则重新回到正常工作状态，此时OK灯也将恢复发光。

报警电路一般包括报警与停机两种状态，在面板上分别以ALERT与DANGER红色指示灯显示。当监测的参数达到报警或停机设定值时相应的指示灯将发亮，同时驱动监测器的内置式继电器动作，将其信号发往有关的保护回路，进行音响报警或自动停机。

2.1轴向位移监测器

该检测量反映的是汽轮机转子向机头或发电机方向移动的位移。具有零参考点设置探头远离被测面(即被测面向发电机侧窜移)时。监测器指示为正值，并在正、负方向设置报警值与停机值。

调整汽机大轴推力盘，使其位于推力瓦的零位，再根据间隙电压基准值安装探头。于就地侧用千分表测量探头相对于安装零位的实际移动距离，分别在正向与负向的量程范围内均匀取点进行全程校验，观察监测器的指示值是否同步以及有无超差，现察前置器输出电压的变化是否线性，并记录有关数据。校验合格后对报警值、停机值进行整定，并核实达报警点、停机点时监测器的相应继电器动作正确。调整完毕将探头固定。在实际安装时，顶轴顶到机头测，调整电压-10.00V，监测器上显示0mm。轴位移保护逻辑如下图：

2.2振动监测器

在汽轮机组的1至6瓦处安装了X方向、Y方向的涡流式传感器，俩传感器成90°夹角，一共有12个探头。它们测量轴承在X、Y方向的振动，将各自信号传送到前置器中，在前置器电路中转换成电压信号。在安装中，我们将电压调整到-11V，监测器上显示0um。单个测点超过127um报警超过152um跳机。

在汽轮机7、8瓦处安装了压电式速度传感器，用于测量轴承壳的绝对振动。由于速度传感器无电压要求，只要接线正确，安装紧固就好。安装正确后，监视器上显示为0um，单个测点超过38um报警，超过51um跳机。

2.3胀差传感器

检测转子相对于汽缸的热膨胀，为斜面式监测器。两个探头分别观测被测面的不同位置，并通过各自的前置器将信号输入监测器，在前置器电路中进行合成运算：汽机冷态时差胀为零，就地测电压为-8.40V，显示为0mm。以发电机侧为正向，故正常运行时转子受热膨胀．显示值将由此增大，往低压缸方向则为减小。在实际安装时与轴位移一样需要对探头、监测器进行联调、观察。

2.4转速监测器

转速监测器．量程均为0～5000r／m与其它监视器不同的是，转速的测量值采用数字显示，非常精确。相应地监测器的两个设置点也是数字可调式。值得注意的是，由于该监测器不提供超速保护所需要的响应速度，因而其信号不能用在超速保护系统中。探头的安装间隙整定，因安装间隙太大会影响测量灵敏度，太小则容易造成探头和转子磨擦。在实际安装中转速的安装电压调整到-12V。

2.5偏心，键相监测器

监测低转速(小于600r／min)下轴弯曲的幅度。共接受两个探头信号的输人，其中一个是键相探头，用来观察轴上的键槽，当轴每转一转时就产生一个脉冲信号．参与偏心峰峰值的汁算，另一个探头测量偏心值。面板同时显示偏心瞬时值与峰一峰值，并对峰一峰值设置了报警点。探头的间隙电压整定值为偏心：-10V，键相：-10V。

3TSI系统的常见问题分析

3.1TSI系统中的信号异变

TSI系统中的信号异变是系统维护过程中经常遇到的问题，遇到这类问题可能会导致机组跳机。例如：笔者在某厂大修结束启动时，遇到过汽轮机轴承信号异常，开始时我以为这是因为环境干扰造成的，根据经验干扰可能是因为接地系统不好造成的，因此笔者开始检查接地系统，但是检查结果接地系统没问题，并且完全符合规范和设计要求，这时笔者检查输出电压，发现也在正常范围内，经重新检查发现是前置器与探头连接线部分接触不好造成的信号跳变。所以笔者认为在大修过程中要对探头、前置器、预制电缆的接头进行检查，特别注意有无松动、积灰、积水等，在运行期间也不要去触动这行设备。

3.2探头的异常损坏

通过对几个电厂的后续跟踪，发现有些厂子在运行期间探头损坏的事件发生较多。经分析主要是由于安装时的间隙电压调整不合理或安装的时候没有能紧固探头，在运行期间探头松动造成损坏的。

3.3系统硬件与软件的问题

在对TSI系统维护时遇到过很多系统硬件与软件的问题，这类问题要从实际出发，查明故障出处，并全面做好检修工作。例如：某厂机组运行时，3号轴振显示正常，但是总报坏点信息，经检查后发现，DCS系统的通道电流值设置太低，在线改正后显示正常，报警消除；

4应用及安装中应注意的问题

(1)外置探头应安装防电磁干扰保护罩。新安装或检修更换探头时．应选择一体化且全程带金属铠装保护的探头电缆：否则要有可靠措施．确保延伸电缆接头处的绝缘．其固定与走向应无损伤电缆的隐患。汽轮机引出处无毛刺损坏电缆并确保密封：至接线盒的沿途信号电缆应远离强电磁干扰源和高温区．并有可靠的全程金属防护措施。

(2)轴向位移、差胀探头的检修和调试应在机务配合下进行．并共同在探头间隙传动记录中签字。

(3)安装前置器的金属箱应固定在较小振动并便于检修的位置．箱体底座垫10mm左右橡皮后．固定牢固并可靠接地。本特利公司的前置器在箱内务必浮空安装．接口和接线确保紧固。输出信号屏蔽电缆宜采用0．5～1．0cm的普通三芯．其屏蔽层在汽轮机侧绝缘浮空：若采用四芯．备用芯应在机柜端接地。电缆屏蔽层应直接延伸到机架的接线端子旁将屏蔽线直接接到机架的COM端上。

（4）要保证所有电缆和接头已确定安装良好，特别是传感器部分，必须在汽机扣盖之前保证所有测点紧固，电缆绑扎结实，防止电缆在油槽内摆动，增加电缆磨损的风险，穿线孔必须封堵完毕，否则在机组启动之后漏油处理有保护误动作的风险，同时此缺陷也不太容易处理。

（5）对于不同种类的电源电缆和信号电缆其托架或导管必须要分开。

（6）要确保被测表面的光洁度、同心度、齿轮不能摆动。探头周围不应该有磁场，以防探头被磁化或被测表面的不均匀磁化。

（7）探头安装间隙必须正确，监视器显示正确。

参考文献：

（1）王绍纯自动检测技术［M］北京：冶金工业出版社，1993

（2）常建生检测与转换技术［M］北京：机械工业出版社，1981

（3）沈自钧热工自动化仪表［M］北京：电力工业出版社，1980