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1、汽轮机安全监测系统（以下简称TSI系统）是火电机组汽轮机最重要的保护监视系统之一。在机组运行前正确的安装和调试TSl系统，对整个汽轮机安全检测保护系统在机组运行中提供真实的参数极为重要。同时在汽轮机静止、盘车，机组启动和正常运行等各个阶段根据TSl各参数的异常变化如能做出正确的分析，防止运行人员的误判断、误操作也显得尤为重要。对此，本文以epro公司的MMS6000系列汽轮机检测保护系统为例，根据多年检修经验，就TSl系统设备的安装要点及如何根据参数指示来对机组的运行提供正确的参考，进行了分析与探讨。ITSI系统设备的正确安装和调试1.l传感器的安装1.1.1 安装传感器前，应检查传感器对应的
2、大轴表面应光滑、无孔、凹痕、划伤等。传感器测量头部与安装螺母间应留有1到2个螺纹的余量。传感器轴心必须在位移的方向上。1.1.2 检查传感器安装的支架应有足够的刚性，托架的自振频率应大于机组自振频率的10倍,以避免或减少被测物体振动时支架受到自激振动。1.1.3 感器对应的检测平面应大于传感器直径的二倍，在此空间内不能有其它金属物质存在。被侧面不能有磁性。1.1.4 安装时禁止过度扭折专用电缆，为防止电缆的断裂或绞结，在旋转传感器之前应脱开电缆。电缆接头也不能随意拆装,传感器与延伸电缆的接头应用热缩套管或绝缘带处理。一是使屏蔽层可靠，防止屏蔽层多点接地；二是使接头连接更加可靠，防止接头脱落。图
3、I轴振安装示意图1.1.5 专用电缆安装后，位置应固定，不致因位移造成导线折断，最好用金属软管进行保护。应确保传感器电缆不被拉紧或扭绞，以防在机器转动中受到损坏。多余的电缆应绕成直径不小于IOCm的线圈，并用线夹扎牢。1.1.6 应确保在传感器轴线方向成450夹角的锥形范围内，除被测物体之外，无其他可对传感器产生影响的导体材料。1.1.7 如果有高频接头需固定在缸壁上，则接头必须浮空，即接头不能与机壳或大地在电气上相通。1.1.8 前置器应安装在通风良好、振动较小的地方，前置器必须浮空安装，环境温度应满足规定要求。1.1.9 确认被测面材料与厂商标定传感器所用材料一致，否则应重新标定传感器。1
4、.1.lO转速传感器安装时应特别注意传感器上的标记位置，圆点标记必须垂直于测速盘见图2。图2传感器安装位置1.1.11 传感器及支架安装应牢固可靠，传感器轴线应垂直于被测面。并且最大偏移角度应小于1.0度。间隙电压应在静态特性曲线的线性中点上见图2图3盖振的安装示意图1.1.12 传感器安装时动作要小心，如轴振、偏心、串轴等传感器，反免旋进旋出，观察间隙电压的变化情况。在旋转传感器之前应脱开电缆。在前置器处测量间隙电压，当电压达到-12VDC左右时将传感器固定。传感器一定要安装到能真实地检测到轴振动的位置。特别注意的是安装孔的位置是会影响安装结果的。图4轴向位移安装示意图1113传感器安装结束
5、后，应对传感器与延伸电缆、电缆与前置器的连接接头的进行检查和处理。延伸电缆的自锁插头松动会对测量产生影响。专用电缆引出缸体时应密封良好无漏油。现场环境条件使系统长期接触润滑油，所以每次传感器安装结束后，都要认真清除传感器与延伸电缆、电缆与前置器的连接接头槽中的油污尘渣，防止接头受污染后内部短路影响测量。1.1.14传感器安装完毕后，板件上的线路故障1.ED指示灯熄灭。此时应检查监测板件的各项功能。1.2传感器调试：1.2.1 所有传感器，安装前都要进行常规检验，以便做到心中有数。对于线性或频率响应较差的传感器，安装前要进行线性调校，或进行更换。1.2.2 系统安装前，对各测量模块的各个通道功能
6、要进行常规检验。有条件的可以利用标准信号源进行定量校验。1.2.3 传感器准确定位后，可以移动支架或塞尺对各测量回路进行定性和定量检验,并进行系统联调.1.2.4 对测量链路进行自监测功能的检验。1.2.5 对冗余电源系统进行掉电或切换试验。1.2.6 整个测量回路联调，并进行线性化处理，正确设置运行、报警和保护参数。1.2.7 有条件的情况下，可利用模拟信号对整个测量系统进行功能性测试。1.2.8 要详细记录安装调试中所涉及的所有数据并整理存档。2TSI系统参数异常的分析2.1 静止阶段TSI系统安装调试结束、系统带电后，所有安装的测量通道均应指示出正确的运行参数。此时，轴位移测量、胀差测量
7、、转速测量、键相测量、偏心测量、缸胀测量输出指示均应为0：轴振测量和瓦振测量应有微小的输出值。该输出值的微小变化可能由以下方面引起：（1）传感器测量特性；（2）模块测量方式；（3）相邻运行机组的主辅机设备引起的振动传递；（4）本台机组启动前辅机设备运行引起的振动传递；（5） DCS（或DEH）系统对来自TSl系统的模拟信号进行数字转换偏移。一般来说，此时各振动测点的输出不应出现较大范围的波动。如果在此阶段某一点（或几点）出现较大的输出波动，可以确定为测量回路受到外来干扰（机组大的动力设备启动、线间干扰、测量回路屏蔽或接地不良等）。这时监视该通道的输入波形，可以发现干扰频率大多为工频。2.2 盘
8、车阶段随着汽轮机进入油循环和盘车，轴系位置发生了改变，TSl系统的参数输出也因此会发生明显变化。轴位移、胀差输出呈现自由状态缸胀输出应不变，转速和键相输出值为机组盘车转速值，偏心值在轴系安装正常情况下应接近于主机设备出厂参数，轴振和瓦振测量输出较静止阶段也会有所变化，但变化的幅度不会太大。在此阶段，要注意轴位移、胀差指示值的变化方向。同时注意监视各振动测点有无突变现象。如果个别测点出现突变，在确定测量回路无接线松动、瓦振传感器无安装松动的情况下，重点检查和排除系统间的干扰问题。2.3 机组起动阶段机组起动后，一般要经历升速、暖机以及机组常规的试验（电气试验、超速试验等）。在此阶段，由于机组各自
9、不同的特性、汽轮机轴系检修和安装的水平等，TSl系统参数指示由于缸内温升及压力的变化，轴位移、胀差、缸胀的输出指示会有显著变化，应注意变化的方向，这时转速和键相应指示轴系实际的转速值；偏心值输出的变化范围与传感器的安装位置和安装角度有关；轴振和瓦振的输出则与定速暖机、过第一、第二临界点的运行过程相关。由于所有的主、辅机设备至此均已进行了相应的操作，系统间干扰问题在此刻应该暴露无遗。轴位移、胀差、缸胀等参数在此阶段变化范围不会太大，变化趋势应一致，但轴振和瓦振会出现较大的变化。出现的轴振、瓦振大范围波动，主要是过临界转速、轴系存在某些缺陷（不平衡、摩擦、局部松动等）造成的，待轴系进入稳定状态后，
10、轴振、瓦振大范围波动的现象会随即消失。2.4 正常运行阶段当机组带负荷运行后，正常情况下，轴位移、胀差、缸胀、轴振、偏心和瓦振的输出参数，会随机组负荷的变化呈缓慢变化趋势。在这个阶段，尽管轴位移、胀差和缸胀参数的变化幅值不相同，但变化趋势应是一致的。在机组带负荷正常运行下,输出的偏心指示值应接近或等于在同位置安装的轴振测点的输出指示值。同样，尽管在相同位置处的轴振和瓦振测点的输出变化幅值不相等，但变化趋势也应是一致的。如果在机组正常运行阶段出现个别测点输出异常参数的现象（如和原始记录的数据比较）时，可参考以下处理方法解决。这里要强调指出的是，在处理和解决这类问题前，检修人员应确定传感器及测量通
11、道和测量回路是正确的。2.4.1 轴位移、胀差、缸胀测量中，如有输出值较历史数值偏大或偏小，排除传感器支架刚性、安装位置松动的原因后，这类问题主要是由于传感器的线性引起的。这类测量方式的输出与传感器的灵敏度和线性度直接相关。由于电涡流传感器，特别是测量范围较大的涡流传感器很难保证在整个测量范围内的每一点都保持线性关系，而MMS6000系列的测量系统可以在软件中做线性化处理，由于有较多的参数可以设置，这就使该线性化过程包含较多认为因素。因此，对TSl系统进行大修前和大修后存在某些点的读数上的差异就不足为奇。2.4.2 轴振测量中某点的测量值发生突变，但同位置瓦振测量值变化不大遇到这类问题时，应首
12、先在确信测量通道和测量回路正确的前提下，可密切关注该点的变化趋势。一般情况下，随时间的推移，这种突变会自行消失。这类突变主要是由于机组轴系某些外界原因引起的随机谐振（油膜振荡、汽激振荡）所致。随调速汽门及运行工况等的变化，这类突变也会因谐振条件的消失而使轴振输出变得平稳。2.4.3 瓦振测量中某一点的测量值发生突变，但同位置轴振测量值变化不大造成这种现象主要有以下原因：（1）由于瓦振传感器直接安装在机体表面，很容易触及或者由于机械振动使固定传感器的螺丝发生松动；（2）由于凝汽器操作变化速率快引起凝汽器低频振动传递。发生这类低频振动对机组的安全危害不大，但可能会引起瓦振指示异常。此时，可借助TS
13、I系统组态软件中的FFT功能进行分析和判断。读出FFT画面中的振幅和频率值，可发现在振幅处的频率一般处在低频段。而机组正常情况下的振动频率应远远大于此值，见图5、图6。图5频谱分析的振幅和相位2.4.4 轴振、瓦振测量中某一点（或几点）的测量值同时发生突变这种现象在机组起动过程中（尤其是过临界点时）经常遇到，但在机组正常带负荷工况下，对大多数机组来说出现的机会较少。当然，随着负荷的变化，基于某些机组本身的特性，在一些特定的机组上也可能出现这种现象。图6五组不同倍频下的振幅和相位发生这种问题时，首先要比照机组原先的运行记录。如果机组原先的运行记录（大多发生在改变负荷或调整运行工况时）就是如此，可
14、密切关注一段时间；如果所发生的这种现象在原先机组的运行中从未有过，应及时报告，运行方面应采取必要的安全措施（适当减负荷等）。此时对振动测量的保护必须投入。为使TSl系统准确测量、正确动作，检修人员要熟悉TS【系统的测量原理，熟练掌握传感器安装、调试和组态参数的设置，并要记录它们的全过程。当系统发生异常参数指示时，要根据日常维护工作中积累的经验，迅速判断出参数异常的原因所在，以便为运行人员做出准确的判断提供参考。TSI探头是火电厂热控安装不可或缺的重要组成部分，是维护机组正常稳定运行的重要传感器。本文主要是介绍本特利3500系列传感器的测量原理。并对电厂在调试过程中和日常运行维护所遇到的问题提出
15、了解决措施。随着机组容量的增大，汽轮机安全监视与保护，已成为汽轮机的重要组成部分。应用TSI系统，能连续地监测汽轮机的各种重要参数，确保机组的安全稳定运行。当机组重要参数超过危险值时，TSl系统发出保护动作信号，实现紧急停机，从而保证汽轮机组安全、经济运行。本文主要是对发电有限公司2*300WM机组所使用本特利3500系列传感器进行介绍并对安装调试过程中遇到的问题和常见故障进行分析。电厂本特利3500系列传感器基本情况介绍电厂工程2X300MW机组系汽轮机厂有限责任公司引进美国西屋公司技术生产的N300-16.7/537/537型亚临界一次中间再热、高中压合缸单轴双缸双排汽凝汽式汽轮发电机组，
16、系统为单元制热力系统，锅炉为北京北京巴布科克威尔科克斯有限公司的1025THW“喷燃媒粉炉，发电机为哈尔滨电机厂QFSN-300-2发电机。电厂的TSl系统使用的是本特利3500系列产品。主要是对汽轮机的大机转速、汽机轴振、汽机瓦振、汽机胀差、绝对膨胀、轴向位移、偏心、键相等参数进行连续监视，当机组的重要参数达到保护值时,3500系统会通过继电器32M卡件输出动作保护信号至ETS系统,实现紧急停机，从而却保机组的经济、安全稳定运行。3.3500常见故障与故障分析我厂所使用的本特利3500系列产品主要是由两大部分够成。一部分为3500上位机系统,主要是用于监测器的参数设定与输出模块的逻辑组态；另
17、一部分为3500测量元件系统，其包括测量探头、前置器、延长电缆、监测器卡件和输出模块等硬件系统。3500上位机软件系统主要是用于报警、保护定值的参数设定和输出通道的逻辑组态，上位机软件系统运行较为稳定且工作环境较好，暂时未出现故障问题。而3500测量元件系统由于多用现场测量且工作环境较为恶劣经常出现故障，其中电涡流探头、前置器和延长电缆故障最为常见，甚至有时会威胁到机组的安全稳定运行。3.1.3500系统常见故障分析电涡流探头、前置器和延长电缆用于采集并传输汽轮机的运行信号，在采集和传输的过程中经常由于元器件的损坏或元器件的接头处不牢固等原因造成测量信号的波动或跳变。案例一：2011年2月#2
18、机C修期间，机务专业对#5轴瓦检查结束后进行的涡流传感器回装调试工作中，发现安装好的#5瓦Y项轴振探头经常出现测量参数的波动。而后对测量元器件进行检查发现是由于延长电缆外层绝缘层破皮导致绝缘不合格使得数据传输过程中有干扰存在。延长电缆的外层是由一种较为简单的塑料绝缘层包裹，容易受外力影响发生破损，使得延长电缆内层传输介质易受影响而发生波动现象（如图5、图6所示）。在及时更换延长电缆后波动现象消失。同轴电缆一三层Z一中心导体外部屏蔽属.;二）内部蔽层的缘雇如图5同轴传输电缆的基本结构如图6延长电缆破皮处案例二：2011年8月22日14时，#2机组正常运行，突然出现#5瓦Y侧轴振报警，而后机务对#
19、5轴瓦进行了检查，大轴振动正常，通过TDM工程师站查询历史趋势发现测量数据有不正常跳变。数据跳变最高值时已经达到了0.19Omm左右（注：轴振大0.254mm汽轮机跳闸），已经严重威胁到机组的正常安全稳定运行。随即在ETS系统中退出了“轴振大”跳汽轮机的保护对现场测量元件进行检查。检查后发现是由于电涡流探头与延长电缆的金属连接处由于受踩踏或是其他外界原因使得金属连接环出现形变导致接头与接头处不牢固使得数据传输不稳定导致测量值跳变（如图7所示）。然后对延长电缆进行了更换，测量数据恢复正常。如图7延长电缆与探头的金属连接处3.2.改善的措施通过对最近出现的这两次事故中分析发现，3500的现场测量元
20、件系统由于工作在现场，工作环境恶劣有时因为外界因素的原因出现故障。为了尽量减少这样类似的故障发生除了加强必要的日常巡检力度和危险警示语外，也要利用停机检修期间对所有的现场测量元件进行检查，确保元件的完好与数据传输的正常。在做好以上工作的同时进一步分析发现故障多出现在汽机大轴振动的测量，这主要是由于大轴振动探头及其延长电缆是暴露在汽机外面，只能通过一层较为简单的蛇皮套管进行保护，不能像转速、胀差等测量元件那样通过汽机内部穿线到达前置器端，因此受到的外界因素影响较大。针对此类问题考虑将对其进行改造。从轴系振动机理上分析,高速旋转的轴系振动式一个整体的稳定状态,不大可能出现某一点突然变化而其他点没有
21、变化的情况,通常是当某点振动异常时,整个轴系的动平衡被打破,整个轴系振动幅度都会多少发生变化，但这种变化是无规律的，不确定的，且没有实际数据作为基础，所以不能单纯的用“任意一轴承振动高高值（0.254mm）与上相邻任意轴承一方向的振动高值（0.125mm）发出振动跳闸信号:因此改造方向主要是对现有的振动探头进行升级换型。将现有的常规轴承振动探头和延长电缆（未带任何保护装置）更换为耐高温、钢铠的电涡流探头和钢铠延长电缆（探头型号：330194-00-05-10-00,延长电缆型号：330130-080-03-00,如图8所示）。并在探头和延长电缆的外部订做特殊不锈钢套管和接头保护器，加强对测量回
22、路的保护力度（现场实际安装情况，如图9所示）。如图8升级后的探头和延长电缆如图9探头升级改造后的对比照片（上图为改造前，下图为改造后）同时对本特利3500系统42M监视卡件的组态功能对“Option”设置进行更改。由于每个轴振通道的“Opinion”设置都含有“Danger1.atching（动作锁定）这个选项。当勾选此项后,如果对运行机组进行轴振探头检修时造成保护动作,此时卡件将自动保持输出状态（测量值恢更正常后也只能人工进行就地复位才可恢复），很容易造成检修结束后投运ETS大轴振动保护时造成保护误动发生跳机事故（如图IO所示），因此要取消该选型避免不必要的情况发生。通过以上这些方式来增强汽
23、机轴振单点测量及保护的可靠性。从而可以降低由于导线破损或是中间接头松动等外界因素引起的测量值波动、保护误动的情况发生。确保机组安全稳定运行。Imooimz3I-24Wc3IXlMQOappIXPhMeUo次1W-J2xpsmUoN.IXMOOopjjI(Mg3FAtetlIetchrnQgDflngMlMcfwioTnpMJhphr100kWvm025)RBCMarOuIpiADctu3PHCUePOKXMl,(iJfpMod*F三：3500如图IO“Option”选项设置4.总结本文主要是对3500系列产品的测量元件和实际工作中所遇到的问题进行简单的介绍，汽轮机安全监视系统在机组运行过程中起非常重要的作用，它的稳定运行是机组安全稳定运行的基础。随着科学技术的发展和机组运行水平的提高，对电厂机组的运行安全性、经济性的要求也越来越高。因此保证TSl系统的稳定运行，尤其是现场的测量元件工作正常也显得更为重要。
