1 000 MW超超临界机组TSI系统调试及改进

陈睿霖

(广东惠州平海发电厂有限公司，广东 惠州 516363)

1 系统概况

广东惠州平海发电厂有限公司配备N1000-26.25/600/600型1 000 MW超超临界中间再热凝汽式汽轮机，汽轮机安全监视保护(TSI)系统使用艾默生EPRO公司的MMS6000机械振动监测系统。

(1)汽轮机振动监测共设计38个测点，其中：轴承相对振动(轴振)测点16个，轴承绝对振动(瓦振)测点16个，转子轴向位移测点3个，转子偏心测点1个，低压缸绝对膨胀(缸胀)测点1个，汽轮机转速(键相)测点1个。在上述测点中，除偏心测点没有单独的测量传感器，需引用#1瓦X方向轴振数据外，其他测点分别选用电涡流式PR6423传感器，速度式PR9268传感器及LVDT式PR9352传感器。

(2)MMS6000系统模件配置如下：电源模件QUINT-PS-100，通信模件MMS6824，轴振测量模件MMS6110，瓦振测量模件MMS6120，轴位移测量模件MMS6210，偏心测量模件MMS6220，键相测量模件MMS6312，缸胀测量模件MMS6410和继电器模件MMS6740。模件均设计双通道，通道可单独使用，有独立的报警输出和相应的4～20 mA信号输出。监测数据亦可通过模件接口进行485或232通信。

2 TSI系统调试注意事项

TSI系统的调试应在汽轮机处于完全冷态下进行。若汽轮机处于非冷态，转子及汽缸均会存在不同程度的膨胀，将导致胀差LVDT传感器的位移电压定位值不准。另外，安装涡流传感器时必须停运汽轮机的顶轴油系统和润滑油系统让转子处于静止沉放状态，否则会导致传感器的静态安装值无效。

2.1 涡流式传感器

MMS6000系统轴承相对振动测量、转子轴向位移测量和汽轮机键相值采集均使用涡流式传感器，电涡流传感器运行曲线如图1所示。

图1 电涡流传感器运行曲线

(1)涡流式传感器安装的考核指标是间隙电压。其定义为传感器顶部与被测物体(导体)之间的间隙在仪表上指示的电压值。涡流传感器只有安装在一定的间隙电压值下的测量读数才有良好的线性度。

(2)传感器安装注意事项。

1)一次元件探头塑封部分(即前端的黑色部分)不能磕碰，否则会造成塑封松动而损坏探头，但塑封端面上原有的微划痕不影响测量。

2)探头安装时延伸线不能过度扭曲。

3)延伸线中间Lome接头为插拔式，不能旋接，在连接安装时需用热缩套管缩紧，安装完成后需保证传感器同轴电缆内芯与铠装金属外壳没有短路现象，否则会造成信号多端接地，极易造成机组运行期间测量数值大幅波动。

4)前置器端子接信号线时，拧端子螺母不要过度用力，否则会造成螺母滑牙、线缆脱落，导致前置器无法正常工作。

5)前置器上的Lemo CON接头为插拔式，不能旋转，因为旋转易造成前置器内部电气线路损坏。

6)为防止励磁干扰，对于靠近励磁机探头的保护铠缠绝缘胶带。

7)键相探头需避开转子端面的键相槽安装。

8)做好系统组态文件的备份工作。

2.2 速度式传感器

(1)轴承绝对振动监测使用速度式传感器，现场均垂直于轴承外盖安装。对于速度式传感器，其Harting接头的第6接线柱是探头的屏蔽，与机柜内的保护地相连，第5接线柱与探头的外壳连接。由于传感器的金属外壳已通过固定螺钉与缸体连通，所以不再与机柜内的保护地相连，以免形成双端接地而窜入干扰信号。

(2)对于靠近励磁机的传感器应做绝缘措施。探头与缸体间加绝缘垫，固定螺钉加绝缘垫，电缆的保护铠要缠绝缘胶带，保证探头外壳与缸体绝缘。与非靠近励磁机传感器不同，其Harting接头的第5接线柱应与机柜内的保护地相连。传感器线圈的标准电气参数：电阻，(1 875±37.5) Ω；电感，68 mH。如果出现设备壳体放电导致传感器损坏的情况，线圈电阻值将无穷大。

2.3 硬件及组态

(1)1 000 MW机组配置第三方的旋转机械诊断监测管理(TDM)系统。TSI系统使用传感器缓冲信号，以4～20 mA和0～5 V DC TTL信号输出与第三方系统通信。系统模件硬件板J2区域的z14与z16是控制输出模式的电气回路跳线，其中，以Sens模式跳线将使模件输出传感器原始信号，以AC模式跳线将使模件输出放大信号。由于模件出厂默认跳线是AC模式，因此，若调试期间出现TDM系统无法接收TSI系统通信信号的情况，很有可能是TSI模件输出模式不合适。

(2)在MMS6000系统数据模件插槽的背板上，每个模件针口插槽的d22端子都使用连续硬跳线的方式连接，这个硬跳线的信号为键相信号。键相使用标准脉冲法测量振动相位，也是TSI系统模件组态中“速度控制方式”的基准。设备调试时有以下3点需要重视。

1)应检查背板端子接线是否紧固，有无接错线的现象。

2)在MMS6000系统的模件组态中，数据的采样控制方式要选择“速度控制方式”，即使用键相信号控制采样。

3)与第三方TDM系统进行键相信号通信时，需在汽轮机进入盘车状态后，对键相卡件组态中“通道”栏内的“上触发阈值”和“下触发阈值”进行检查和修正，确保TSI系统的键相值与TDM系统中的汽轮机转速一致。

3 TSI系统调试方案

TSI系统是汽轮机重要的监测保护系统之一，其测量数据的准确性不仅影响汽轮机联锁保护的可靠度，而且影响转子动平衡测试结果的可信度。对于轴承相对振动和转子轴位移探头的安装，需要考虑静态间隙电压的修正。

3.1 轴承相对振动

转子旋转和机组带负荷后，转子相对于传感器将发生位移。为了获得合适的工作间隙值，在安装时应估算转子从静态到动态轴颈位移值和位移方向，以便在调整初始间隙时给予考虑。根据现场使用经验，转子从静态到工作转速，轴颈抬高大约为轴瓦顶隙的1/2，考虑机组滑销系统工作状况，经验位移值为0.05～0.20 mm。由探头设计可知，传感器灵敏度为8 V/mm；由图1数据可知，探头静态工作中点电压为-10.00 V DC。所以，探头静态安装间隙电压应修正为-11.60～-10.40 V DC，在考虑实用性后，以-11.00 V DC为安装标准。

3.2 转子轴位移

转子轴位移探头安装需考虑瓦座的移动，下面给出带修正的间隙电压计算方法的探头安装方案。

(1)停运汽轮机的顶轴油系统和润滑油系统，让转子处于静止沉放状态。

(2)在转子面和瓦座面各顶一把千分尺。

(3)脱开联轴器，使用专用轴承支座配合液压千斤顶进行顶轴工作。

(4)把转子推至工作瓦(转子被蒸汽推着向发电机侧移动，工作瓦块承受转子的轴向推力，所以发电机侧是工作瓦块，机头是非工作瓦块)极限位置，记转子移动距离为X1，瓦座移动距离为X2。

(5)把转子反推向非工作瓦极限位置，记转子移动距离为X1′，瓦座移动距离为X2′。

(6)设转子推理间隙为δ，δ=|X1-X1′|-|X2-X2′| 。

(7)已知探头线性工作中点电压为-10 V DC，设探头灵敏度为α，探头安装电压为UC。

4 TSI系统改进

(1)为方便安装，大部分MMS6000系统涡流传感器设有1 m接头。探头的安装属于隐蔽工程，根据设计及现场安装经验，1 m接头与润滑油接触，探头延长线捆扎固定在内盖油管上。因此，进入机组长周期运行阶段，接头受润滑油的浸侵及设备振动的影响，很可能松脱，这是应注意的设备运行隐患。根据设备选型资料提出以下改进建议：使用铠装、无中间接头、末端裸线的传感器，配标准CON031前置器。只要屏蔽工作得当，完全能解决中间接头信号干扰的问题。

1)由于Smax大于S1和S2，而且调峰机组升降负荷过程中诸多因素(进汽温度、压力，轴封蒸汽温度、压力变化)的变化会引起转子油膜振荡而使轴振显示数值偏大，从而导致系统报警和人为判断上的偏差。

2)汽轮机进行动平衡试验和转子动平衡修正工作，Smax值并不属于转子动力学中对振幅的4种表示方式(双振幅、单振幅、均方根值和平均值)，从而大大降低了轴振输出值的使用价值。

根据以上2点，提出另一种模块组态方式，即Sppmax模式。Sppmax模式是在一个测点以X，Y方式测量轴振动时，分别得到振动幅值S1(通道1值)和S2(通道2值)，取2值中的最大值Sppmax作为特征值输出，这就是双振幅的表示方式。以这种方式组态，既不影响运行人员对汽轮机振动的判断，又可减少系统报警，且便于进行转子动平衡修正工作的专业人员进行数据分析。

5 结束语

本文提出的注意事项及改进方案已在广东惠州平海发电厂有限公司2×1 000 MW机组TSI系统基建安装及历次检修中应用，可以将大部分系统问题和隐患解决在安装调试阶段，保证数据监测的准确性，提高了系统自身以及与第三方系统数据通信的可靠性，确保机组安全、稳定运行。

参考文献：

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