TSI系统故障处理与分析

TSI系统故障处理与分析

于机鹏

（华电龙口发电股份有限公司山东烟台264000）

摘要：TSI监控系统在电厂中应用广泛，是对汽轮机运行监控的重要手段，在汽轮机保护中起到重要作用，当仪表受到外界干扰信号时，会引起测量信号故障，故障现象也千奇百怪，严重影响机组的安全稳定运行，由于电厂系统的复杂性，干扰信号源比较难以查处，因此在解决干扰信号引起的故障时，应从多方面入手，仔细观察，认真分析，在加强仪表抗干扰能力的基础上，消除干扰源，是从根本上保证TSI仪表稳定运行的重要方法。本文从一起TSI仪表信号故障的解决过程入手，对干扰信号的产生进行分析，提出相应的防范措施，希望能对有类似问题的朋友有所帮助。

关键词：TSI；故障；干扰；屏蔽；接地；电磁泄漏

引言：我公司#5机组TSI监控系统于2011年大修时更换为新系统，投入使用后，一直运行稳定。从2013年10月27日开始，#5机TSI表频发故障信号，最初是#8、#9瓦振信号频繁跳变，后来#6轴X相、Y相轴振、中缸差胀、低缸差胀等陆续出现无规律信号跳变（见附图1），热工专业对此做了大量工作，但一直没有消除该故障，且信号跳变越来越严重，发生频率越来越高，为防止发生机组非停事故，将#6轴振、中缸差胀、低缸差胀保护退出，严重影响了机组的安全运行，解决此问题刻不容缓。

附图1：低缸差胀、#6轴振等信号跳变

1处理过程

1.1初步检查：故障发生后，热工专业首先检查了TSI仪表的安装符合技术规范，就地传感器延长线连接良好，无破损接地现象，所有信号线均压接牢固，信号线全程屏蔽，屏蔽线在TSI仪表侧单点接地，测量系统接地电阻为0.35Ω，接地良好，仪表供电系统稳定，期间将低缸差胀测量卡件更换新卡件故障依旧，由此判断TSI仪表本身无问题。

1.2扩大检查范围：通过对跳变信号的分析，认为是有干扰信号经就地电缆或传感器耦合入测量通道引起的。由于TSI信号跳变主要集中在发电机附近的几个测量参数上，所以首先怀疑是发电机侧电磁干扰大，联系电气专业打磨清理汽轮机大轴接地碳刷，测量发现汽轮机#8、#9瓦座绝缘不好，汽机专业处理后#8瓦座绝缘正常，#9瓦座绝缘没有处理好，TSI表故障仍然没有排除。其次怀疑是有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。至此缺陷分析陷入迷茫中。

1.3进一步处理：为解决#5机TSI仪表的故障，先后请来TSI厂家技术人员和电科院专家，均判断为干扰信号所致。根据厂家技术人员建议，将#8、#9瓦振传感器由压电式改为磁电式，发生干扰时，瓦振信号跳变的幅度有所减小，但#6轴振和中、低缸差胀等信号变化依旧；将#8瓦振的信号用临时电缆不经原通道直接接入TSI表，故障依旧，将#8瓦振的电缆屏蔽层由单点接地改为在TSI表和就地端子箱中两端接地，干扰发生时，中缸差胀、#1、#6、#9轴振信号等同时跳变，解除就地端屏蔽接地后，#1和#9轴振信号不再跳变（见附图2）。根据电科院专家建议，将#8瓦振传感器就地加装屏蔽罩，TSI机柜内的所有电缆屏蔽层从仪表的"SHLD"端改为直接接地，将TSI表的接地从仪表盘改到DCS系统接地网，但故障再次出现。

附图2：#9轴振等信号发生跳变

1.4解决故障：12月23日，运行人员告知在操作发电机内冷水调节门时，TSI表发出故障信号，热工人员调取历史数据观察发现在发电机内冷水调节门动作时，TSI表就会发出故障信号。热工人员单独敷设临时电源电缆，反复进行操作观察，TSI表指示稳定，但换到原电缆后，TSI表故障重现，同时观察到此门动作时，其位置反馈对DCS同一卡件上的除氧器水位信号也会产生干扰，至此终于找到TSI表干扰源（见附图3）。对经过同一电缆通道的所有电动门、调节门进行试验观察，均没有出现干扰信号。重新将内冷水调节门电源电缆通过其它电缆通道敷设后，通过几天的运行观察，除#6轴振偶尔还有信号跳变外，其他信号稳定，无异常。将#6轴振探头就地的com端通过电缆屏蔽线接地后，振动信号指示稳定，再无跳变现象，至此彻底处理好#5机组TSI仪表信号跳变故障，#5机TSI表运行稳定，所有保护均正常投入，保证了机组的安全稳定运行。

附图3：发电机内冷水调节门开关对信号的影响

2原因分析

2.1发电机内冷水调节门是2011年机组大修中新安装的，使用的是一种智能电动执行器，内部采用变频控制技术，初期使用时因是新设备，质量可靠，没有发生电磁外漏现象，不会对周围设备产生干扰，随着时间的推移，执行器内部电子元器件工作不稳定，动作时发生电磁泄漏，对TSI仪表产生干扰，对除氧器水位等信号的干扰也能印证此分析。

2.2因TSI表的电缆走向与发电机内冷水调节门的电缆大部分在同一通道中，这就给干扰信号耦合到信号回路提供了可能。虽然仪表所有安装细节均符合规范，但过强的干扰信号还是能通过电缆或测量传感器耦合进入TSI表的信号回路。

2.3TSI仪表的输入信号在受到干扰时，可能经内部放大器放大输出饱和，引起内部过压保护回路动作，同时会对其它模块产生影响，因此可引起多个信号跳变。

2.4虽然热工人员多次查看DCS的操作记录，但由于内冷水调节门在运行中一直是投入自动调节的，因此没有观察到它的动作情况与TSI表故障有关联，同时也由于热工人员在处理缺陷上思维有局限性，观察不仔细，分析不到位，没有将小功率的设备动作与干扰信号联系在一起，造成在故障分析上走了弯路。

2.5信号干扰问题千奇百怪，#6轴振探头的com端通过屏蔽电缆接地后，故障信号消除，但我们在把其它探头的com端通过屏蔽电缆接地后，反而会出现信号跳变现象，因此不能对所有探头一概而论，而是应因地制宜，区别对待。

3防范措施

3.1为提高TSI仪表运行的可靠性，应严格按规范和工艺要求安装TSI仪表，做好接地和屏蔽，提高抗干扰能力。确保延伸电缆的固定与走向不损伤电缆，信号线远离强磁场和高温区。前置放大器应安装于金属盒中，金属盒安装在振动较小并便于检修的位置，盒体要可靠接地。屏蔽线原则上在机柜侧单点接地，并尽量靠近框架处破开屏蔽层，使露出屏蔽层的接线尽可能短。

3.2优化TSI系统报警信号与保护逻辑，探讨通过增加传感器等方法实现三选二保护，减少单点保护引起机组误动的概率，差胀等单点保护信号，建议增加延时。TSI系统的保护动作跳机信号宜采用常开信号，动作后闭合跳机。各保护信号应设置二级报警，报警值与保护动作值应有足够间隔。

3.3加强TSI仪表维护，各类传感器应随机组检修定期进行校验，且保证传感器、延长电缆和前置器成套。运行中对振动等信号定期检查，若发现有信号异常，应及时检查传感器的各相应接头是否有松动或接触不良，电缆绝缘层是否有破损或接地，屏蔽层接地是否符合要求等，并进行处理。若判断是干扰信号应对所有可能的干扰源进行全面分析检查，不放过任何蛛丝马迹。

3.4消除或减少干扰源，做好TSI仪表附近设备的维护检修，确保这些设备工作正常，没有电磁泄漏情况发生，同时动力电缆与信号电缆应分通道敷设，从根本上消除干扰信号，保证仪表稳定运行。

3.5强化对热工检修人员的培训，提高工作人员的业务水平，提高处理和解决问题能力。同时应多与运行人员进行沟通，了解设备运行状态，发现共性问题，及时处理缺陷。

4结论

虽然在解决本次TSI系统的故障时走了不少弯路，但通过热工人员与运行人员的共同努力，最终彻底解决，保证了机组的安全稳定运行。

热控仪表的干扰问题只要从以下两方面入手，就一定能得到彻底解决：1）查找处理干扰源，从根本上解决干扰问题；2）从接地、屏蔽等方面入手，做足金钟罩功夫，提高设备本身的抗干扰能力。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准DL/T774-2004火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程北京：中国电力出版社，20056

作者简介：

于机鹏（1969-），男，工程师，从事电厂热工自动控制系统维护、检修、调试工作二十余年，具有深厚的理论基础和丰富的现场实践经验。