1、 TSI系統(tǒng)故障分析及維護 關(guān)鍵詞：TSI系統(tǒng)， 故障分析，維護， 技術(shù)措施 1 概述 汽輪機本體監(jiān)測保護系統(tǒng)（以下簡稱TSI系統(tǒng)）是火電機組最重要的保護系統(tǒng)之一，但TSI系統(tǒng)在維護及安裝時存在不少盲點，如軸向位移和差脹零位選取不規(guī)范等。新投產(chǎn)機組由于安裝的不規(guī)范造成跳機的事故時有發(fā)生，結(jié)合系統(tǒng)檢修的經(jīng)驗，提出了檢修維護中一些值得注意的問題。隨著汽輪機組容量的不斷增大和蒸汽參數(shù)的不斷提高，火電廠熱力系統(tǒng)越來越復雜，為了提高機組的熱經(jīng)濟性，汽輪機的級間、軸間間隙都非常小。汽機本體監(jiān)視系統(tǒng)中，系統(tǒng)測量的準確性和保護邏輯是否合理直接關(guān)系到機組正常安全運行，比如某電廠#3機組正常運行中由于UPS裝置故

2、障切至旁路運行人員未能及時發(fā)現(xiàn)，使輸入電源隨廠用電波動，造成TSI裝置因電壓過低重新自檢卡件發(fā)出停機信號，造成機組跳機。類似的還有某電廠新機組投產(chǎn)初期振動保護的邏輯設(shè)計不合理，由于是單點保護，測量信號受到干擾突然跳變引起停機信號誤發(fā)使機組多次跳機。因此，如何科學合理地做好汽機本體監(jiān)視系統(tǒng)的維護工作，防止汽輪機重大事故的發(fā)生，提高機組安全運行水平，是熱控工作者面臨的一個重大課題，必須予以高度重視。 2 TSI系統(tǒng)主要故障原因分析 2.1傳感器安裝調(diào)試不當 正確地完成TSI系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝和調(diào)試，是保障TSI系統(tǒng)準確測量、正確動作的先決條件。 某廠#3機組在大修后機組啟動帶滿負荷時軸向位移的指示值與

3、機組大修前帶滿負荷時的指示值偏大了0.13mm，經(jīng)檢查分析懷疑探頭安裝校驗時大軸未完全推至緊貼推力瓦塊的工作面，后利用機組小修重新校驗，將大軸推至緊貼推力瓦塊的工作面進行校驗，示值恢復至大修前的示值。 上述示例是由于安裝環(huán)節(jié)上出錯，對測量結(jié)果產(chǎn)生了直接影響。2.2 裝置的測量部件故障 隨著TSI裝置技術(shù)性能的提高這類故障所占比例不多，這類故障通常表現(xiàn)出來的是示值跳變，示值在一個較大范圍內(nèi)波動：如某廠2機組2瓦絕對振動在機組沒有任何操作的情況下示值突然由18m跳變到56m，并發(fā)出報警信號，經(jīng)運行人員現(xiàn)場檢查未發(fā)現(xiàn)異常，更換探頭后示值正常，查找該探頭的記錄發(fā)現(xiàn)該探頭已使用將近8年了，探頭的特性曲線

4、已發(fā)生變化，已經(jīng)不能再使用了。 2.3軸振動及軸承振動保護易誤動 由于TSI系統(tǒng)在電廠運行的環(huán)境是一個強電磁場環(huán)境，來自系統(tǒng)裝置內(nèi)部的異常和外部環(huán)境因素產(chǎn)生的電導偶合或電磁輻射等干擾，容易造成一些高低頻干擾信號串入振動信號的檢測回路，引發(fā)單點信號保護回路的誤動，根據(jù)多年來對TSI系統(tǒng)保護誤動的情況統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)TSI系統(tǒng)引發(fā)的誤動80是振動類信號，事實上統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，TSI系統(tǒng)的異動，因被監(jiān)控參數(shù)真實變化導致的少之又少，因TSI裝置本身故障造成的出現(xiàn)不多見，絕大多數(shù)是外部因素誘導下的誤發(fā)信號引起，且其脈沖維持時間很少超過4秒。2.4接線不規(guī)范，干擾信號串入測量回路 不規(guī)范接線沒有引起足夠的重視，使

5、得新機組或改造機組在今后的安全運行留下了許多不穩(wěn)定的因素。因為不同的地網(wǎng)間會產(chǎn)生電勢差，在屏蔽層產(chǎn)生環(huán)流，疊加在信號上會引起模擬量波動或突變。因此通過可靠的接地和正確的電纜防護措施來抑制干擾，是提高TSI系統(tǒng)運行可靠性的有效辦法之一，本應引起足夠的重視，然而在統(tǒng)計中，卻發(fā)現(xiàn)TSI系統(tǒng)不少異常情況，都與接地與電纜防護有一定的關(guān)聯(lián)。例如備用芯沒有包扎好碰到缸體外殼，等同兩端接地，串入干擾信號。 2.5延伸電纜至前置器的接頭松動、油污染 延伸電纜接頭和前置器及機柜的接線，因安裝檢修時緊固程度不夠，或隨著運行時間的推移及氣候、氧化等因素的影響，原先堅固的接頭會出現(xiàn)松動而造成接觸不良，使信號波動。 對T

6、SI系統(tǒng)來說，一個探頭對應一根延伸電纜和一個前置器，三者是一個測量整體，有相應的阻特性曲線。一旦測量系統(tǒng)的阻抗和特性曲線發(fā)生變化，會引起信號異常。如某機組運行過程中，出現(xiàn)5Y振動示值波動大，檢查發(fā)現(xiàn)延伸電纜和前置器的接頭中有雜質(zhì)，將雜質(zhì)清理干凈后，信號恢復正常。分析其原因，是接頭中的雜質(zhì)或油污，造成測量系統(tǒng)阻抗不匹配，改變了該測量系統(tǒng)的特性而引起信號波動。2.6傳感器周圍環(huán)境影響，導致信號異常 由于TSI系統(tǒng)一次元件主要是電渦流探頭，其測量原理是前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生交變的磁場。當有外部磁場影響該線圈產(chǎn)生的磁場時，電渦流的大小就不能正確發(fā)反映探頭與

7、被測物間的間距，引起測量顯示異常。這類故障較隱蔽，不容易檢查發(fā)現(xiàn)也較難判斷信號的真?zhèn)巍?.7卡件的軟件組態(tài)設(shè)置不合理 近年來部分電廠對原TSI系統(tǒng)進行改造升級，改造升級為智能型測量裝置后，由于卡件內(nèi)部組態(tài)設(shè)置不合理及日常檢修維護不及時，導致保護系統(tǒng)誤動。如某機組TSI系統(tǒng)改造升級為本特利3500系列后，對軸承振動的保護邏輯進行完善將本軸承的保護信號和前或后軸承的報警信號組成與邏輯，但報警信號在組態(tài)設(shè)置了自保持功能，機組運行中報警信號一旦發(fā)出后如復位不及時，保護邏輯又變成了單點保護，同樣還是發(fā)生了一次保護誤動。2.8 TSI系統(tǒng)電源裝置故障 這類故障主要是系統(tǒng)外部原因較多，TSI系統(tǒng)的電源卡件極

8、少出現(xiàn)故障，出現(xiàn)較多的是系統(tǒng)電源卡件分配布置不合理或只設(shè)計單路電源供電，部分機組雖然設(shè)計了兩路電源但電源切換時間達不到TSI系統(tǒng)的要求，這些都可能使系統(tǒng)因失電而失去監(jiān)視及保護的功能，對機組的安全運行始終是一個隱患。3 TSI系統(tǒng)維護的若干技術(shù)措施 在機組容量的不斷增大的同時，對各保護系統(tǒng)的可靠性也提出了更高的要求，否則機組一旦出現(xiàn)保護拒動或誤動都將使企業(yè)蒙受巨大經(jīng)濟損失，為了確保機組安全可靠的運行，結(jié)合上述的故障原因，從設(shè)計、安裝調(diào)試及日常運行維護管理方法等各方面來完善提高TSI系統(tǒng)的運行可靠性。3.1 提高TSI的電源可靠性措施 1）TSI系統(tǒng)應配置兩路可靠的AC220V電源冗余供電；各檢測

9、卡件用的24V電源盡量采用同層監(jiān)視電源冗余及上下層間監(jiān)視器電源冗余的布置方式，實現(xiàn)電源無擾切換，并有失電報警輸出。原設(shè)計一路電源或兩路電源切換時間達不到要求的，應進行改造或優(yōu)化。 2）定期做好TSI系統(tǒng)的兩路電源切換（切換時間應不大于5ms，保證TSI裝置不會因失電重新初始化），電源切換過程各監(jiān)測回路應正常無誤（包括示值無跳變；無報警、跳機信號輸出）。本特利7200系列在失電后重新上電時各監(jiān)測回路會發(fā)出報警及跳機信號，機組運行中TSI系統(tǒng)需要停送電時，建議暫時將相關(guān)的保護退出后在處理。 3）各監(jiān)測卡件報警及跳機信號擴展繼電器的24V控制電源也必須有兩路電源切換，用來防止一路電源失電時擴展繼電器

10、無法動作引起保護拒動。3.2 規(guī)范現(xiàn)場探頭的安裝及調(diào)試 1）探頭的安裝位置要合理（根據(jù)廠家的技術(shù)要求安裝），測量位移類的傳感器如軸向位移及高、低壓缸脹差等，在現(xiàn)場安裝條件允許下盡可能采用高精度活動的剛性拖板來固定探頭，特別是現(xiàn)有MMS6000或本特利3500系統(tǒng)都有智能線性化補償功能，通過高精度的拖板進行校驗可以將軸向位測量誤差控制在1范圍內(nèi)，脹差測量誤差控制在2范圍內(nèi)，使測量裝置系統(tǒng)準確性大大的提高。 2）軸向位移、脹差等傳感器的安裝校驗時，機務人員應先將大軸推至緊貼推力瓦塊工作面位置時方可進行校驗（現(xiàn)在也有部分機組的機械零位定在推力瓦塊工作面與非工作面中間這需要對大軸進行兩次推軸，計算出工

11、作面與非工作面的間隙），軸向位移校驗時測量的指示方向一般以大軸向推力瓦塊工作面方向移動為正；汽輪機本體各瓦的軸承振動探頭要加裝防護罩蓋住探頭，防止機組運行中軸封蒸汽調(diào)整時，蒸汽外噴吹到探頭引起信號誤發(fā)；安裝在軸承箱內(nèi)的探頭不能單靠彈簧墊片鎖緊建議都加裝金屬鎖片，防止緊固螺母振松。 3）根據(jù)防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求的第九項防止汽輪機超速和軸系斷裂事故的要求，機械液壓型調(diào)節(jié)系統(tǒng)的汽輪機應有兩套就地轉(zhuǎn)速表，有獨立的變送器（傳感器），并分別裝設(shè)在沿轉(zhuǎn)子軸向不同的位置上。該項要求主要是防止汽輪機機械調(diào)速器故障、主油泵齒形聯(lián)軸器對輪損壞、轉(zhuǎn)速開環(huán)失控的情況，提供對轉(zhuǎn)速監(jiān)視和故障判斷的手段，轉(zhuǎn)

12、速探頭不能全部安裝前箱的齒輪盤上，建議在盤車齒輪處或軸系的其它位置安裝一套轉(zhuǎn)速探頭。 4）探頭的延伸電纜、前置器及信號電纜連接要正確、牢固，特別是沒有鎧裝的延伸電纜要注意保護不要被軸承箱內(nèi)的金屬毛刺磨破損了，造成兩點或多點接地；軸承箱內(nèi)綁扎延伸電纜時建議不要使用塑料扎帶，防止塑料扎帶浸油后脆化松脫，盡可能使用細金屬絲綁扎，軸承箱內(nèi)的延伸電纜接頭要用熱縮管進行絕緣；軸承振動探頭的延伸電纜要用線碼緊固在汽機本體瓦蓋上，不能有搖晃（特別是本特利3300系列的探頭電纜搖擺會影響測量信號跳變），信號電纜敷設(shè)時要盡可能繞開高溫部位及電磁干擾源，接地線按廠家要求統(tǒng)一在機柜端接地，并使C0M線和機柜地相連；T

13、SI框架接地電阻必須小于l。 5）探頭與前置器要配對成套使用，廠家出廠時是成套檢定的，混合使用可能會使部分探頭的靈敏度達不到要求，智能型TSI系統(tǒng)各卡件靈敏度的設(shè)置也要與探頭對應，否則將影響測量精度。 6）TSI系統(tǒng)探頭的安裝環(huán)境較復雜（高溫且較容易浸油），普通電纜容易老化，建議TSI系統(tǒng)現(xiàn)場的信號電纜全部采用耐高溫屏蔽電纜。 7）探頭校驗時要詳細記錄下安裝調(diào)試中所涉及的所有數(shù)據(jù)并整理存檔，以備日后核查分析。 8）正確設(shè)置各測量卡件的參數(shù)包括量程、報警及危險值等，并將組態(tài)數(shù)據(jù)上傳進行備份。3.3 保護邏輯合理完善 1）建議保護動作輸出的跳機信號，采用常開且二路輸出信號（繼電器勵磁跳機），常閉接

14、點容易誤動。TSI系統(tǒng)的報警信號建議盡量采用硬光字牌報警。 2）合理使用卡件報警及危險信號的自保持功能，防止自保持信號復位不及時引起的保護誤動，特別是不同測點間保護信號串聯(lián)使用時應考慮該因素。 3）對單點保護合理使用延時，可以避免一些因干擾引起的保護信號誤發(fā)，延時時間要根據(jù)機組的實際情況定，要防止延時時間過長起不到保護作用。 4）軸承振動由于是單點保護在很多電廠投用的情況都不太好，現(xiàn)建議在每個軸承上安裝雙探頭，通過降低報警定值，兩個探頭的跳機值分別與上對方的報警值并適當加入35秒的延伸作為保護信號，這樣可以有效單探頭故障時保護信號誤發(fā)。 5）對新建機組或改造機組建議超速保護可采用兩套，一套是T

15、SI系統(tǒng)的DOPS（數(shù)字超速保護系統(tǒng)），一套是在DEH系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速3選2保護；現(xiàn)在還有部分機組的超速保護是通過油壓的變化來判斷超速的（即采用一次油壓與總油壓的壓力變化作為超速信號）建議加裝DOPS系統(tǒng)。3.4 TSI各監(jiān)測回路要定期檢查及試驗 1）利用機組停機備用或大小修的機會對現(xiàn)場的所有傳感器的螺絲螺母進行檢查緊固，緊固前置器與信號電纜的接線端子，檢查各軸承箱內(nèi)的出線孔是否有滲油，并記錄各TSI測點的間隙電壓，作為日后的數(shù)據(jù)分析。 2）振動探頭利用機組大小修期間送檢，探頭校驗合格后，在現(xiàn)場模擬送標準振源對整個測量回路進行校驗（包括對應的指示值、報警值、跳機值的邏輯組合是否準確）確保監(jiān)測回路正常

16、，報警及停機信號能準確發(fā)出。 3）機組在A、B類檢修后要利用轉(zhuǎn)速校驗臺在現(xiàn)場模擬超速信號，檢驗超速保護三選二的邏輯、定值及輸出接點是否準確可靠。 4）根據(jù)TSI系統(tǒng)各回路的動作條件及邏輯組合進行聯(lián)鎖試驗，試驗信號應盡可能在現(xiàn)場模擬發(fā)送。 5）由于TSI系統(tǒng)在電廠運行的環(huán)境是一個強電磁場環(huán)境，來自系統(tǒng)內(nèi)部的異常和外部環(huán)境因素產(chǎn)生的電導偶合、電磁輻射等干擾，使高頻信號較容易串入軸振及軸承振動的測量回路，引起測量信號波動，建議定期檢查運行機組的軸振及軸承振動的歷史曲線，查看信號是否有波動，如測量信號有異常應即時采取措施處理。3.5 裝置的傳感器、前置器及監(jiān)測卡件定期更換 TSI系統(tǒng)的每個傳感器、前置

17、器及監(jiān)視卡件都必須詳細記錄其使用時間，根據(jù)使用的起始時間，對部分由于工作環(huán)境惡劣的探頭、前置器，建議在兩個大修周期內(nèi)更換，部分探頭是裝在本體軸承箱內(nèi)，一旦在機組運行中探頭壞了更換起來較復雜，部分探頭還需要停機才能處理；監(jiān)測卡件可根據(jù)外觀檢查及校驗數(shù)據(jù)決定是否更換。3.6對TSI裝置進行可靠性試驗 結(jié)合各機組的實際情況，對TSI系統(tǒng)進行可靠性技術(shù)試驗。以便日后根據(jù)試驗結(jié)果對系統(tǒng)進行有效的維護管理。應定期對機組TSI系統(tǒng)進行可靠性試驗，試驗內(nèi)容包括：對講機電磁波干擾測試、延伸電纜接頭開路測試、延伸電纜接頭短路測試、搖擺延伸電纜測試、帶電拔插卡件測試、瞬間停電在送電測試、模擬輸入電壓波動測試（220V- 190V）。某廠對#2機組本特利3300