汽机安全监视系统故障原因及运行可靠性的技术要求

河北大唐国际王滩发电股份有限公司 郭迎宾 杨勇波 周世盼

汽机安全监视系统故障原因及运行可靠性的技术要求

河北大唐国际王滩发电股份有限公司 郭迎宾 杨勇波 周世盼

热工控制逻辑的完善性和合理性、热工保护信号的取信方式和配置，还存在不尽如人意之处，引发热工保护系统的误动时有发生，尤其是汽轮机安全监视系统，因其保护的不可靠性，易导致运行机组跳闸。笔者对汽轮机安全监视系统（TSI）运行情况进行了调研，通过对异动案例的统计和故障原因的归类分析，提出提高汽轮机安全监视系统运行可靠性的若干技术措施，供同行在检修运行维护中参考。

一、TSI系统故障原因分析与处理

通过对近2台机组汽轮机安全监视系统运行情况统计，将引起测量显示异常甚至导致保护系统误动的主要原因、处理措施以及可能存在的主要隐患归纳如下。

1. TSI信号测量部件故障。这类故障所占比例不多，通常表现为信号逐渐增大或突然上跳，维护数秒时间后很快下降至某一值后在一定范围内波动（也有的一段时间后恢复正常显示）。

2. 单点信号保护逻辑易误动。为保证TSI信号触发保护系统的及时性，火电机组TSI系统输出的触发保护信号，原设计多采用单点测量信号且不加延时。但由于TSI系统在电厂运行的环境是一个强电磁场环境，来自系统内部的异常（测量部件、装置等）和外部环境因素产生的干扰（电导耦合、电磁辐射等），都可能引发单点信号保护回路的误动。事实上统计数据表明，TSI系统的异动，因被监控参数真实变化导致的少之又少，因TSI装置本身故障造成的也不多见，绝大多数是外部因素诱导下的误发信号引起，且其脉冲维持时间很少超过4 s。

3. 接地不规范，干扰信号串入。不同的地网间会产生电势差，在屏蔽层产生环流，叠加在信号上会引起模拟量波动或突变。因此通过可靠的接地和正确的电缆防护措施来抑制干扰，是提高TSI系统运行可靠性的有效办法之一。

4. 延伸电缆至前置器的接头松动、污染。延伸电缆接头和前置器及机柜的接线，因安装检修时紧固程度不够，或随着运行时间的推移及气候、氧化等因素的影响，原先紧固的接头和接线会出现松动而造成接触不良，使信号波动。如某电厂3#机组的轴承振动，其测量值瞬间跳变后又自行恢复，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引起，将其拧紧后信号恢复正常。另一机组检修结束恢复安装，在盘车装置未启动，汽轮机转子静止的情况下，TSI超速信号跳变，测量直流间隙电压在DC12 V到DC15 V之间波动（安装间隙电压应为DC12 V），经查原因是测速探头1米线末端的接头存在接触不良引起，处理后恢复正常。

5. 周围环境影响，导致信号异常。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。当有外部磁场影响该线圈产生的磁场时，电涡流的大小就不能正确地反映探头与被测物间的间距，引起测量显示异常。

6. 电源系统故障。目前，TSI系统的供电基本上采用双电源供电。虽然到目前为止，还没出现过因电源失去，使整个系统瘫痪的情况，但对于TSI系统的可靠运行来说，电源供电对系统运行始终也是个安全隐患。

二、提高TSI装置运行可靠性的若干技术要求

为了减少机组的误动作，根据上述的分析归纳，应从优化TSI系统电源及保护逻辑，减少单点信号保护引起机组误动的概率着手，通过全面核查TSI系统连接线路的规范性，完善系统的安装检修和运行维护管理方法，来提高系统的运行可靠性。笔者提出以下技术措施以供参考。

1. 提高TSI电源的可靠性。TSI系统应配置两路可靠的AC220 V电源冗余供电（切换时间应不大于5 ms，保证TSI装置不会初始化）；应配置至少两块电源模块实现装置电源间的无隙切换。原设计二路电源切换时间达不到要求的，应进行改造或优化。

2. 保护逻辑及定值优化。

（1）保护动作输出的跳机信号增加1 s延时。

（2）采用轴承的相对振动作为振动保护的信号源。并将逻辑优化为本轴承的X向相对振动达到跳机值且相邻任一轴承达到报警值时，本轴承振动保护信号动作。

（3）机组的给水泵汽轮机，若振动保护设计以前为单点信号保护，改为二取二逻辑输出。

3. 安装与线路连接。连接线路问题是影响TSI系统运行可靠性的另一个重要原因。安装、检修、运行和维护中，注意满足以下要求。

（1）新安装或检修更换传感器时，确保传感器尾线与延伸电缆接头处绝缘（当接头在汽机机壳内部时要用热缩管绝缘），延伸电缆的固定与走向不应存在损伤电缆的隐患。

（2）轴向位移、差胀传感器的检修、调试应在机务的配合下进行，并在传动记录中签字。

（3）前置放大器应安装在金属箱中，箱体须妥善接地。对VM600系统可通过断开COM与地的短接线来实现。TSI供电的电源地仍然保留以保证安全，但此时电源地只作安全地，不再兼做仪表地。

4. 运行维护管理。

（1）TSI探头第一次安装前和校验周期到期后的检修安装前，应提交有资质的检定机构出具的正式校验合格报告。

（2）振动探头处应贴有警示牌，严禁磁性物体接近探头，在离探头5 m处严禁使用步话机通话。

（3）TSI系统的涡流探头、延长电缆和前置器，须成套校验并随机组大修进行，但瓦振探头的校验周期不宜超过2年。运行时，定期检查振动等信号的历史曲线，若有信号波动现象，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。

（4）连锁实验时，对TSI系统的每个保护进行一一确认（对既有硬逻辑又有软逻辑的保护系统，连锁实验单上要特别注明，并分别进行实验）。

（5）汽机启动或运行中，一旦出现TSI信号异变，应立即通知热工人员检查原因并保存异常现象曲线，注明相关参数后归档。

（6）如果存在卡件故障，在重新下载组态前，应确认系统可以自动更新组态，否则应人工确认组态参数的版本正确。

三、结论

为保证TSI系统的安全可靠运行，合理的逻辑和可靠的回路环境是基础，及时的检修和维护是保证。本文，笔者提出的上述技术措施包含了对二者的要求。