汽轮机监视系统的维护与检修

汽轮机监视系统的维护与检修

刘文彪

上海大屯能源股份有限公司热电厂  江苏省徐州市沛县  221611

摘要：汽轮机是发电厂重要的生产装置，要确保汽轮机的平稳运行，需要采用 TSI控制的安全监测装置。TSI在透平工作中起到了关键的作用，因此必须针对 TSI在运行过程中出现的常见问题，采取相应的措施，以达到最好的效果。本文就汽轮机安全监测体系的失效成因和正确的解决方法进行了探讨。

关键词：汽轮机；监视系统；检修；维护

引言：TSI可以对汽轮机运行过程中的运行情况进行监测， TSI除了能及时向 DCS发送主要参数和轴系参数外，还能将越限断线和准确的检测数据发送到 ETS和TDM，TDM可以通过读出和分析数据来判断汽轮机是否存在问题。因此，对于汽轮机来说， TSI的稳定是确保其安全运行的前提。由于 TSI的操作逻辑和安全等方面存在一些不合理的地方，造成了绝缘防护的错误动作，本文分析了 TSI系统的失效机理，并结合故障的成因，给出了相应的处理方法。

一、汽轮机安全监测体系失效的成因

（一）切换中存在的潜在危险

传统的 TSI分配方式采用双通道切换式电力供电方式，由于单一的电力供应，使得整个运行过程中存在着安全隐患，为了实现双通道切换供电，需要额外的电力供应。必须设置两个电源模块，确保系统和电力供应之间不存在间隙切换。

（二）点射信号的逻辑电路容易产生错误

为了保证 TSI信号接通和保护的定时，电厂发电汽轮机TSI输出的接通保护信号，多采用无延时的点射式准确检测。但由于 TSI在火力发电厂中的工作环境，无论是系统的内部构造（精确测量元件、设备），还是由于环境（电导耦合、电磁波辐射等）的影响，都会导致引发点射信号的保护电路产生错误。相关资料显示，TSI的变化很小，主要是由 TSI的主要参数变化引起的，而 TSI装置本身的错误也很少见，绝大多数都是由外部因素引起的，而且每一次的持续时间都很短。如果不设置给水泵透平的防震时间，则在运行过程中，信号突然发生突变，0.5秒后，自动启动，但没有发现任何异常，发电机也没有任何问题。

（三）接地设备不规范导致串行的干扰

接地设备不规范，导致串行干扰。因为不同的接地系统会产生不同的电势差。因此，通过可靠的接地线路和适当的电缆保护手段对 TSI的运行造成的不良后果进行有效地控制，这是提高 TSI运行的一种较为科学的方法。另外，如果电线电缆的屏蔽层扩大，如果安装方法没有做好安全保护，电缆线的绝缘层由于震动等原因而在运行中受损，引起两个以上的接地设备，或者连接电缆线路的绝缘层不接地，也会引起振动。某机组4 # 轴承振动高跳机，检查系统测量回路时，发现 4 # 轴承振动传感器的延伸电缆的屏蔽层在使用过程中受到磨损，造成多点接地，电位差引起信号跳变，导致机组跳闸。

（四） 延伸电缆至前置器的接头松动、污染。

由于装配维护时，加宽的电缆端头部和外部设备及伺服箱的配线，由于装配维护时的螺钉水平不够，或者随着运行时间的改变以及气候、空气氧化等因素的影响，原有的连接和布线会出现松动，从而引起接点不良，引起讯号波动。比如电厂3#汽轮机的滚动支座，其测量结果在一刹那振幅后自动恢复，并且反复出现。经仔细检查，发现异常原因为探头延伸电缆与前置器的接头松动，将其拧紧后信号恢复正常。当另外一台汽轮机检修完成后进行装配时，在停机装置停机状态下， TSI超高速运转讯号振动，准确地测得了12 V DC （12 V DC）至15 V DC （装配间隙工作电压为12 VDC）之间波动（装配间隙工作电压为12 VDC），检查原因是限速器1号线末端的接头有问题，故障排除后，可以恢复正常。

（五）讯号较不正常

信号异常，多受周围环境影响，TSI 系统一次元件主要是电涡流探头，探头中有一线圈，前置器中高频振荡电流，通过延伸电缆流入该线圈，产生一个轴向磁场。如果外部的电磁场破坏了这种电磁场，那么电涡流的大小就不能很好地反映前置器和被测物体之间的距离，从而导致准确的检测结果显示出了问题。

（六）电力切换装置的瘫痪

目前，我国 TSI电力系统大多采用双回路供电。虽然到目前为止，还没有出现因为断路导致整个设备瘫痪的情况，但为了 TSI系统的正常工作，切换供电对整个系统的运行都是一个安全隐患，因此需要及时采取相应措施来解决这个问题。

（七）传感器装配和供电线路

TSI在运行过程中，极易出现以下失效的原因：第一，TSI设备未进行标准化，由于信号线缆的屏蔽脱层存在不合格的接地设备，甚至无接地设备；或是由于外界的震动，使线缆的屏蔽层出现二个甚至多个接地体，不规范的接地会产生共模干扰，从而引起信号振荡。所以在安装接地设备的时候，一定要保证设备之间有一个接地体，让汽轮机悬浮在半空中，同时还要用可靠的金属盒将安装在一个安全的地方。第二，前置器受到了很大的影响，这种问题是由于前置器没有使用干扰信号保护而导致的，汽缸膨胀传感器处于暴露状态。如果现场存在干扰信号，必然会引起气缸膨胀的波动，对前置器产生很大的干扰。第三，资料错误失效，此失效的原因是由于安装架不稳造成的。支架会受到震动的影响，这就增加了数据的错误。另外，在工作中一定要保持清洁，如果工作中的接口过于肮脏，很有可能会对TSI造成干扰，从而降低 TSI的稳定性。第四，电感器的电线存在着接触面失效的问题，原因是电感器尾部与扩容电缆末端接头之间没有进行合理而高效的连接，或两者虽然进行了连接，但并未选择热收缩套管作为包装方式，从而使密封性能变得更差，这种失效仍会持续引起资料错误。第五，如果电力缆绳与信号缆绳之间的距离不足，处于长期的高温或恶劣的环境中，则会引起信号的剧烈波动，甚至有可能导致涡轮停止工作。

二、汽轮发电汽轮机的安全监测与维修

为了保证发电汽轮机的平稳和安全运行，在进行TSI设备的维修时，还应该采取以下措施：一是在装配 TSI设备的外设、传感器和卡件时，要保证这些元件具备相应的检验合格证明；二是，摄像头周围有磁性物体，员工使用手机和无线对讲机时，必须保持至少5米的距离。三是要对 TSI摄像头进行定时检查，对扩增电缆、摄像头及其外挂设备进行相应的检查；四是，在整个运转期间，需要观察 TSI的变化情况，如果发现有较大的波动，就需要检查传感器连接头、电线屏蔽层和电缆线外壳的良好性能。

三、提高 TSI装置工作稳定的措施

TSI系统应该装备2个可靠的AC220 V (AC AC 220 V)备用电源（切换时间不能超过5 ms，以保证 TSI装置不易被重置）；至少应有2个供电模组来实现装置的开路和供电之间的非间隙变换。

（一）最佳的逻辑保障

1、提高由所述保护措施得出的所述停止的数据信号的延时1 s。

2、选择滚动支座相对振动作为振动防护的信号来源，将逻辑优化转化成该滚动支座的X－方向相对振动达到跳跃，并且相邻的滚动支座达到报警时，启动该滚动支座的振动防护数据。

3、发电汽轮机的给水汽轮机，若在进行防震设计时，为了保证点射资料的安全，而将其转换为二进二的逻辑推导。

（二）正确地装配传感器

1、在新装配或维护拆卸的传感器时，必须保证在所述传感器尾部和所述扩容电缆线连接的隔离。

2、对辐射偏移、差膨胀传感器的维修、调整应在汽轮机人员的共同努力下进行，并在传动系记录上签字。

3、将预放大器装在一个金属盒内，外壳要有适当的接地线。VM600可通过切断 COM和接地的短线路实现。为了保证安全， TSI电力供应的开关仍然保留着，但此时的开关电源仅起到安全的作用，并不会同时作为仪表。

（三）加强对TSI系统逻辑的维护

为了提高 TSI系统的逻辑，可以采取以下方法：首先，对输出信号进行二路断开；确保 TSI能向ETS发送跳止信号。其次，充分地思考正态的震动很有可能会对实际的效果产生直接的影响， TSI以相对振动作为 ETS的防护讯号， TSI测试了滚动支座在 X和 Y方向上的振幅；然后识别一个方向的震动，达到危险的程度，而当另一个方向的震动达到警报的时候，就会启动防护措施。既保证了防护措施的准确性，又避免了错误的报告。此外，由于 TSI系统中的高、低压气缸膨胀差值是点射式的。因此，要避免造成干扰，需要设置保护逻辑的延时；高压力汽缸膨胀差值小于或等于10.5毫米，低压汽缸膨胀差值大于8.1毫米时，保护逻辑延后3秒。三个前置器的辐射位移组合，使得防护逻辑能够实现三种选择，防护范围的数值大于0.5毫米或者小于－0.9毫米。

（四）用 TSI讯号准确地测定元件的失效

这种情况只是少数，一般情况下，当信号逐渐放大或突然上升，维修工作十多分钟后，就会快速下降到一定程度，然后在一定范围内波动，也就是一段时间后才会出现。

四、结束语

总之， TSI系统能否可靠的工作，会对汽轮机的正常运转造成一定的影响。所以，在分析 TSI系统的常见失效的成因时，首先要分析 TSI的结构和调整的逻辑性，分析它的合理性，保证 TSI的定期维修。只有这样，才能从根本上消除隐患。

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