TSI系统的可靠性分析与探讨

TSI系统的可靠性分析与探讨

刘庆丰

内蒙古大板发电有限责任公司 内蒙古赤峰市 025150

摘要：TSI系统，即汽轮机安全监测系统，是集实时状态检测和机组保护功能于一体的监测系统。它是大型汽轮机组必不可少的监测和保护系统。它可以对机组在启停、运行过程中的一些重要参数，如振动、转速、轴向位移、胀差等可靠地进行监视和储存，不但能显示机组的运行状态、记录输出信号、实现数值越限报警、出现危险信号时使机组自动停机，同时还能为机组的故障诊断提供数据支持。

关键词：TSI系统；可靠性；分析与探讨；

作为火电厂机组运行中，非常重要的保证，TSI系统可以说担负着整个机组安全性的重任。若TSI系统出现故障，那必然会致使整个机组的运行稳定性和安全性受到影响。

一、TSI系统运行中可靠性存在的主要问题

1.保护逻辑及硬件配置不完善。所有现场信号都会进入到TSI系统，且需要经过系统的统一逻辑运算和系统处理，通过这种方式才能够使最终信号能够进入ETS系统或者DCS系统，并能够展现出保护信号或者报警等功能。为此，在设置相应的逻辑保护条件非常重要，其更利于系统具有较高的逻辑“判断”功能，这是提升TSI系统运行可靠性的重要措施，但就实际情况来看，现场经常出现因某项条件设置不合理，而致使机组出现异常现象。除了振动可引起TSI系统可靠性受到影响之外，低压缸胀以及高压缸胀等都会出现单点保护信号，而这些信号在机组运行的过程中，必然会引起一系列的误动现象，若不及时采取相应的处理措施，必然会致使TSI系统安全性下降。

2.电源未按要求配置或者配置不合理。在TSI系统中，必须为其配置两路具有较高可靠性的AC220V冗余电源，并且电源在进行切换时，两者之间的时间必须保持在5ms以上，以此来确保电源切换不会给TSI系统带来影响。

3.运行维护管理不到位。TSI系统在进行日常维护的过程中，在发生突发事件时，往往会出现非常明显的报警或者其他标识，这就需要及时采取相应的处理措施。而针对部分连接介质老化、系统元件故障以及其他因素致使周围环境受到影响，进而导致系统指标下降，并最终能够超出系统工作允许范围致使其发生故障，或者由于人为因素故障致使系统可靠性受到影响，这些情况都具有较高的隐蔽性。

4.现场传感器安装不牢固或者不符合规范要求。汽轮机组在进行机械量的转换过程中，传感器主要用于对其振动、转速、盖振等相关电参数进行输出，而输出的相关参数信号，则可经过现场连线及时传送到监测系统中。在进行传感器安装时，不同的测量对象其要求也有所差异，而安装合理的传感器，其输出电参数信号能够较好的保障TSI系统的正常运行。

二、提升TSI系统可靠性的主要方法

1.优化硬件配置及保护逻辑。TSI系统必须配置两路可靠的切换时间大于5 ms的AC220 V的冗余电源，同时在硬件上，TSI装置应该配置两块电源模块。为了保证保护系统的全程冗余配置，设计为三取二保护的信号回路必须配置相应数量的卡件，如转速信号卡件、轴向位移信号卡件等都应该配置三块而不能从一块卡件的不同通道中引出。所有输出的保护信号均应采用常开且两路输出的信号。TSI系统内的保护逻辑应设置合理的闭锁条件，以提高逻辑保护系统的可靠性。对于使用单点作为保护的振动信号宜增加一路确认信号以防止单点保护误动，即将单点的保护改成两点相与后再输出保护信号(以1X为例)。例如，可采用任何一路振动信号达到报警值，同时其他任何一路信号也达到跳机值，最后以保护信号的方式输出。并且在DCS系统中设置振动信号偏差报警。轴向位移保护信号，宜采用三取二判断逻辑或者具备同等判断功能的逻辑输出。且从现场信号测量到保护系统必须保证全程信号独立、冗余。对于高、中、低压缸胀差保护，若为单点时宜设置10～20 s延时;若有两点信号时宜采用“二取二”逻辑，量程可设置不高于跳机值的110%。单点设置的汽轮机缸胀信号宜作为报警信号。保护信号采用冗余判断逻辑时，其中一路信号动作后的复归方式应设置为手动方式。TSI系统的输入信号通道，应设置断线自动退出保护逻辑判断的功能。

2.提高TSI系统现场设备的可靠性措施。（1）正确规范的完成TSI系统现场设备安装和调试工作。TSI系统现场设备的可靠性是保证整个系统可靠性的基础，是保障TSI系统准确动作的先决条件。传感器安装时其支架必须有足够的刚性，与支架之间要采用可靠的防止松动的措施，如增加防滑垫等，振动探头内的螺纹与底座配套，不同规格的螺纹可能引起振动探头安装不牢，防止因长期振动导致传感器松动甚至脱落。应选择一体化的传感器即传感器与延伸电缆一体化，不带中间接头，否则要有可靠的措施保证传感器尾线与延长电缆的接头有可靠的绝缘。延伸电缆的走向与固定不应有损失电缆的隐患。传感器安装前连带与之配对的前置器应该成套进行效验，以确保系统有较好的线性。（2）规范TSI系统电缆接地及铺设工作，防止干扰信号进入系统。为了防止电缆之间的信号相互干扰，每一个信号都应该使用独立的四芯屏蔽电缆，电缆铺设时应避开有可能出现电磁干扰的区域，信号电缆应与动力电缆分层铺设。系统采用在机柜侧电缆一端接地法，即在电子设备间的TSI盘柜处单端接地，就地浮空。有备用芯的，备用芯在机柜处也应该接地。电缆屏蔽层应直接延伸到机架的接线端子旁，尽量靠近框架处破开屏蔽层，使得露出屏蔽层的接线尽可能的短，并将屏蔽线直接接在机架的COM或者SHIELD端上。通常系统的COM端与机架电源在出厂时，缺省设置为导通，整个系统是通过电源地接地，因此与其他系统连接时，应该把TSI系统和被连接的系统作为一个整体系统来考虑并保证屏蔽层为一点接地。前置放大器应选择金属盒安装，且应放置在较小振动并便于检修的位置，盒体底座垫10 mm左右的橡皮后固定住。（3）传感器和延伸电缆的接头必须连接紧固，定期检查系统接线。对于没有采用一体化传感器的系统，传感器尾线与延伸电缆中间的接头在安装完成后应该使用热缩套管进行热缩，以确保连接的可靠性和绝缘。利用停机机会对前置器接线进行检查紧固，必要时采用拉动试验，对掉出来的接线重新插接，确保接线紧固。

3.加强对TSI系统的运行维护管理。合理的逻辑与系统配置、可靠的现场设备是系统稳定运行的基础，而及时的检修和维护则是系统稳定运行的有力保证。因此需加强对TSI系统的部件、装置、电缆运行中出现的异常现象及时检修、维护和管理。TSI的涡流探头系统校验时，应保证探头、延长电缆和前置器成套进行，校验周期随机组B级检修进行，有资质的检定机构出具的校验合格报告和机务配合下进行的传动效验记录可溯源。定期检查TSI系统的历史曲线，若有信号跳跃现象，应引起高度重视，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。定期检查测量TSI各测点的间隙电压，结合当前状态与以前的记录进行分析对比，了解变化趋势。按规定进行联锁保护试验，确认系统的可靠性。联锁试验时对每个保护项进行一一确认，对既有硬逻辑又有软逻辑的保护系统，联锁试验单上要特别注明，并分别进行试验。试验中发现的问题要查明原因。就地测量探头处应贴有明显的警示牌，严禁磁性物体接近探头，在离探头5米处严禁使用步话机通话。

总之，通过对现场出现的问题进行分析归纳与总结，结合火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则的要求，采取一些有针对性的措施，就可以保证TSI系统的可靠运行。

参考文献：

［1］赵航．TSI系统的可靠性分析与研究．2019.

［2］王耘．TSI系统故障原因分析与提高可靠性的建议．2018.