某電廠330MW機組TSI系統中軸振的改造

摘 要：對330MW機組的汽輪機監測保護系統（TSI）中軸振的保護邏輯和硬件分配進行較詳細的介紹，在提高機組軸振保護的可靠性和測量的穩定性方面取得明顯的效果。

關鍵詞：TSI；軸振；改造

1 TSI系統概述

汽輪機監測保護系統（TSI）能連續、準確、可靠地監視汽輪發電機組在起動、運行和停機過程中的重要參數變化，如：汽機轉速、軸位移、軸振、絕對振動、偏心、絕對振動、膨脹等，并在機組異常及危急工況時，能準確判斷并發出保護動作指令，以確保機組的安全。TSI測量信號的保護邏輯組合方式應合理，既要防止誤動作，又要避免拒動，TSI的測量數據必須準確可靠，真實的反應實際情況，盡可能避免虛假信號的輸出。

TSI系統采用本特利3500監測系統，軸振測量的探頭為電渦流傳感器。汽機共有八個軸瓦，每個軸振的測量為雙探頭布置（即X和Y方向，±45°）。

2 TSI系統中軸振改造的必要性

某廠300MW火電機組運行時間不長，TSI系統逐步暴露出一些問題，隱患較多，TSI系統測量值時有波動、突變等異常發生，容易導致機組誤跳閘，嚴重威脅機組的安全穩定運行。并且TSI保護邏輯不完善，當汽機轉速小于2900rpm時，任意軸振大就跳機；當汽機轉速到達3000rpm時無軸振保護。為了保證TSI系統測量的準確性、穩定性，解決TSI系統引起的誤動作、誤跳閘以及無保護動作問題，對TSI系統進行了升級改造。

3 改進方案

3.1 邏輯的優化

汽機#1～#8瓦軸振的保護取消轉速的約束，跳閘邏輯改為當前瓦的X方向或者Y方向的保護值與上該瓦左右臨近瓦相對振動的任意報警值作為觸發跳機保護的條件。

假設X方向軸振報警信號為XA1，X方向軸振跳閘信號為XA2，Y方向軸振報警信號為YA1，Y方向軸振跳閘信號為YA2，邏輯輸出信號為Lout。以3瓦軸振為例，邏輯保護輸出為：

3Lout=（3XA2+3YA2）×2XA1+2YA1+4XA1+4YA1）

按機組振動規律，當發生軸振大時當前瓦X、Y方向均會有較大反應；按軸瓦的布置來考慮，每個瓦的X、Y方向軸振的測量裝置是布置在一起的，即延長電纜、前置器和信號電纜，當發生干擾時，當前瓦X、Y方向也會同時有較大反應。綜合考慮，按圖1所示的保護邏輯可保證保護測點可靠性的同時明顯降低誤動的可能性。同時把汽機振動跳閘出口和報警出口延時時間均改為1秒。

3.2 硬件的修改

通過合理的設計，分散3500/32四通道繼電器輸出模塊中的保護動作邏輯，減小了因某一塊卡件或某一DO口故障導致保護拒動情況的發生。具體布置如下：

地址為10的3500/32繼電器模塊1通道中的邏輯為1、2、3、4瓦A路的保護。

地址為11的3500/32繼電器模塊1通道中的邏輯為1、2、3、4瓦B路的保護。

地址為12的3500/32繼電器模塊1通道中的邏輯為5、6、7、8瓦C路的保護。

地址為13的3500/32繼電器模塊1通道中的邏輯為5、6、7、8瓦B路的保護。

地址為14的3500/32繼電器模塊1通道中的邏輯為1、2、3、4瓦C路的保護，2通道中的邏輯為5、6、7、8瓦A路的保護。

A、B、C三路分別送到ETS系統三取二邏輯判斷，實現停止汽輪機運行的指令。

3.3 抗干擾性能改造

主要采取了以下措施來提高TSI系統的抗干擾能力。

當探頭與延長電纜的接頭有雜質或油污時，會導致測量系統阻抗不匹配，信號波動。因此，對接前均用專用清洗劑清洗干凈后再對接，最后在接頭處用絕緣膠帶纏繞。

延伸電纜與前置器的端子排接頭松動。隨著時間的推移，延伸電纜以及前置器原有的接線和緊固接頭，在氧化、氣等一些因素的影響下而產生接觸不良，甚至松動，進而出現信號波動。因此，首先拆除就地的端子排，將信號電纜線直接接到前置器上，盡可能減少中間環節，減少發生故障的可能；其次將前置器放于就地保護盒子內，固定好與前置器相接的延長線和信號線，避免信號線受力，最后將保護盒子接地，達到屏蔽的作用。

采用3芯帶絕緣外皮軟信號線，每種測點信號使用獨立的電纜，信號線的敷設走向須與高電壓電纜垂直，走不同電纜橋架。進TSI系統時，信號線與電源分開捆扎。

TSI系統接地必須可靠，各種信號采用單端接地，接地方在TSI機柜處。接地電阻滿足設計，電源地與信號地共地，減少干擾。

對于延長線與探頭的金屬接頭可能受到蒸汽和潤滑油的侵蝕導致信號波動的情況，采取套上熱縮套管的方法，增加了一層保護。然后用金屬絲將延長線固定牢固。

4 軸振測量的調試

軸振測量使用的是電渦流傳感器。此時測量的振動位移是轉子軸表面相對于渦流傳感器探頭間的位置變化，因此又稱作相對振動測量，即軸振。從前置器輸出的電壓是正比于傳感器與測量表面間隙的。

通過模擬前置器送過來的現場振動信號，對TSI系統進行模件調試和保護傳動，以檢驗TSI系統模件及其內部邏輯組態和繼電器回路的正確性。

根據測量原理可知，前置器的輸出為交流分量疊加在直流分量上的一個電壓值。這樣就可通過信號發生器來仿真。直流分量可采用在回路中串聯一個9V干電池的方法來滿足要求；交流分量使用信號發生器的頻率輸出信號，通過改變頻率信號的交流電壓幅值來仿真汽機軸系的振動幅度，這樣就可定量模擬出某個振動的報警值、保護值。

5 結束語

本次TSI系統振動的改造，在原基礎上未增加任何成本，但是通過合理的設計優化以及多項有效的整改措施，既有效的抑制了干擾信號，又完善了保護的邏輯。消除了影響機組安全穩定運行的隱患，避免了故障停機造成的經濟損失，確保了汽輪機運行參數的正確監視，給機組的安全、經濟、穩定運行提供了保障。同時，大大減輕了檢修和維護的勞動強度。

參考文獻

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作者簡介：姜英偉（1987-），男，遼寧丹東人，本科，助理工程師，主要從事熱控檢修維護工作。endprint