汽轮机安全监测系统（TSI）应用分析与改进

张勇ZHANG Yong

（山东电力建设第三工程公司，青岛 266100）

（SEPCOIII Electric Power Construction Corporation，Qingdao 266100，China）

0 引言

在我国大多数火力发电厂生产过程中，汽轮机的转速、轴振、轴向位移、及偏心等机械工作参数是否正常，直接影响着火力发电的安全运行。如果上述条件不能达到正常范围，可能会对汽轮机断叶片、飞车、通流部分动静摩擦等造成十分严重的影响。为确保我国火力发电发挥出最大的价值，汽轮机安全监测系统（TSI）就显得尤为重要，这是一种能连续监测汽轮电机转子和气缸的全方位监督和保护系统，TSI 能显示汽轮发电机组的状态，为记录仪和计算机系统提供必要的输出信号和测量数据，从而对汽轮机起到一定的监测与保护作用。

1 汽轮机安全监测保护系统（TSI）概述

在火力发电厂中，汽轮机安全监测系统（TSI）主要用于对汽轮机转速、轴振、轴向位移、偏心、胀差等参数的监测，这样工作参数对汽轮机运行的安全性和稳定性具有不可或缺的作用，同时也对火力发电量有着重要的影响。在安全监测系统中，每个瓦的复合振动、X 振动以及Y 振动向汽轮机数字电液调节系统（DEH）各输送一个模拟量信号，通过TSI 进行显示和报警。在实际的使用过程中，汽轮机安全监测系统出现了较多的故障，如电源装置过热、插件板失去弹性等，这都可能使汽轮机失去保护。

随着我国科学技术的不断发展，TSI 作为一种以监测状态为基础的故障预测与诊断技术在汽轮机安全保护领域中得到了广泛的应用。汽轮机安全监测系统（TSI）主要包括了传感器和智能板件，按照传感器的性能和测试对象的要求，利用各种传感器组对汽轮发电组的转速、偏心、轴振动以及胀差等进行准确的监测，这样可以及时的发现引起汽轮机正常运行故障的所有因素，并有针对性的做好相应的处理措施，把传统意义上的“事后维修”和“定期维修”转变成了“预知性维修”，从而大大提高了汽轮机的运行安全性和可靠性，减少了停机维修时间和费用，使火力发电的生产过程不受影响。另外，在汽轮机工作参数发生异常情况时，汽轮机安全监测系统（TSI）会发出报警信号，TSI系统显示汽轮发电机组的状态，为计算机系统和汽轮机故障诊断监测系统提供必要的信号和测量数据输出，然后TSI 系统再将信号输送至汽轮机ETS（危急遮断系统），ETS 完成汽轮发电机组的跳闸动作，使机组自动停止运转，防止汽轮机断叶片、飞车等事故的发生，从而对汽轮机起到一定的保护作用。

2 汽轮机安全监测系统（TSI）问题的改进措施

2.1 硬件方面 传感器作为汽轮发电机组主要保护装置，其通常采用信号三取二做的跳闸输出保护模式，这样既避免保护误动，又防止保护拒动。汽轮机TSI 系统振动传感器往往X、Y 轴方向轴振和复合振动传感器都只有一支，这样大大增加了系统保护误动和拒动的概率。另外，汽轮机安全监测系统（TSI）的继电器板集中了全部的振动保护输出信号，没有多余的DO 口，为汽轮发电机组的正常运作造成了严重的影响。

针对以上问题可以在汽轮机安全监测系统（TSI）中增加相应的继电器输出卡件和DO 口，同时把振动保护信号的数量分散到卡件上，使TSI 保护功能得到分散，这样就大大减小了因单个DO 口故障造成的保护拒动情况。在增加继电器板和DO 口，以及分散信号完毕后，相关技术人员和检修人员应该对汽轮机振动检测传感器的电缆、信号线、端子排/箱进行定期检查，以确保此系统能发挥出最大的监测功能。

2.2 软件方面 传统汽轮机安全监测系统（TSI）振动跳闸原理是：瓦盖振值及其相对应Y 方向振动值的矢量和达到规定的跳闸值后，那么就会振动跳机信号就会相应输出。这样的逻辑设计可能会使得任意瓦盖振动值达到跳闸值，从而引起汽轮机跳闸。在系统硬件中已经说明X、Y方向轴振和复合振动传感器都只有1 个，如果复合振动或者Y 方向轴振传感器信号误发，那么就增加了复合振动保护误动的概率，影响汽轮机运行的稳定性和安全性。

因此可以对系统软件方面进行改进，使X 和Y 方向的轴振保护跳闸逻辑不变，对复合振动保护逻辑进行修改。修改后的复合振动跳闸保护主要结合了任意轴瓦盖振值和对应瓦Y 方面振动跳闸值的矢量和的跳闸值与对应瓦Y 方向振动报警值、盖振报警值。操作人员可以对修改后复合振动画面进行监视，如果发现复合振动有较大的波动，就必须对其进行检查，并联系维修部进行确认和处理，确保汽轮机安全监测系统（TSI）能正常运行，从而对汽轮发电组起到较大的保护作用。

3 汽轮机安全监测系统（TSI）控制调试中的注意事项

在对汽轮机安全监测系统（TSI）安装调试中，如果对某些细节进行特别关注，就可以大大降低系统发生故障的频率，提高汽轮机设备的稳定性，并延长其使用寿命。

①汽轮机DEH 控制系统在运行过程中，其转速很难控制在3000r/min，有±25r/min 的波动，对并网带来一定的难度。因此在热工信号对系统调节造成摆动的情况下，注意将现场的信号进行屏蔽，所以信号接地线都接到信号地SG，并与电源地CG 分开。

②在TSI 系统将信号传输至汽轮机危急遮断系统时，为了防止汽轮机发生断油烧瓦恶性事故，就需要对ETS保持一定的润滑油压力。当汽轮机发生故障时，该保护能根据润滑油压力下降的情况及时进行联动交、直流润滑油直到汽轮机停止运行，避免汽轮机轴承因缺油而烧瓦。

③传感器、延伸电缆应该同类型进行匹配安装，同时根据传感器类型，监测模块正确的设置跳线。

4 总结

本文对汽轮机安全监测系统（TSI）进行了分析，为了最大可能保证汽轮机运行的稳定性和安全性，对其硬件和软件保护装置进行了改进，不断完善汽轮机安全监测系统（TSI），使其为汽轮机工作进行全面监测，并提供准确的测量数据，为汽轮发电机组的安全经济提供强有力的保证。

[1]王建林.汽轮机安全监测系统主控单元设计[D].哈尔滨理工大学，2008.

[2]林志勇，尹百中.轴振动测量系统TSI 研究和应用[A].中国计量协会冶金分会、《冶金自动化》杂志社.中国计量协会冶金分会2010 年会论文集[C].中国计量协会冶金分会、《冶金自动化》杂志社，2010：4.

[3]陈楚瑜.新川监测系统在汽轮机中的应用[J].中国新技术新产品，2011，03：6.

[4]朱虹云.VM600 汽轮机安全监视保护系统的应用与改进[D].华北电力大学，2011.