汽轮机振动监测系统的分析与应用

闵兆俭++吴吉

摘 要：结合内蒙古神华国华呼伦贝尔发电有限公司已经投运的600MW超临界机组，介绍了汽轮机振动监测系统的基本监测原理及保护项目，并对TSI系统历来的应用情况以及电源升级改造后的情况进行了对比分析，阐明其优缺点，最后对新框架的设计提出一些建议和看法。

关键词：600MW超临界机组 汽轮机振动监测系统 电源升级 优缺点

中图分类号：TK264 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0049-01

内蒙古神华国华呼伦贝尔发电有限公司已经投运的600MW超临界机组汽轮机采用的是上海汽轮机厂生产的超临界、一次中间再热、两缸两排汽、单轴、直接空冷凝汽式汽轮机，整个轴系由7个支持轴承支撑，对应安装7套轴振及瓦振探头[1]。

汽轮机TSI监测系统采用epro公司生产的MMS6000系列产品，而在2009年艾默生公司收购了epro公司（原菲利普）后，艾默生公司对旗下产品进行了升级和更新换代。原有TSI系统上的框架电源模块UES815已经停止生产，而且替代产品也不能接入到现有的框架内（管脚定义，安装槽位不一致）[2]。为了提高系统的安全性和长效性，更换最新的TSI框架和外置电源模块势在必行。另外在安装调试阶段也发现新产品同样存在一些不足之处，该文将给予介绍，并提出建议。

1 TSI振动检测系统介绍

汽轮机监测仪表系统TSI[2]（Turbine Supervisory Instrumentation）是一种可靠的连续监视汽轮发电机组转子和汽缸的机械工作参数的多路监控系统，可用于连续显示机组的启停和运行状态，为记录表提供输出信号，并在被测参数超出预置的运行极限时发出报警信号，必要时采取自动停机保护。此外，还能提供用于故障诊断的各种测量数据[3]。

2 系统框架升级前功能组成

现有的TSI系统采用框架式电源模块，每个框架配有型号为UES815，（24V 3.4A）的电源模块2个，经过外部二极管冗余后给继电器供电。

现有的TSI系统采用的是48芯插针式框架，该框架内部接线复杂，无法检查和更改内部线路，需要使用专用工具才能更改接线和修改逻辑，操作极其不方便，给日常维护带来了诸多不便。

现有的TSI系统的开关量输出使用的是外置继电器，每一个开关量输出都需要从各个模块自身发出，因此为一一对应型，若要将多个模块进行逻辑运算后再发出信号则需要通过外部硬接线来实现完成，需增加外部接线，这样既增加了工作量也降低了可靠性，大大增加了出现事故的几率。

3 系统框架升级方案及功能组成

将现有的框架电源取消，更换为机柜电源。220V交流强电不再接入到系统框架中，提高了安全性。两路220V交流电源仍分别由保安段和UPS提供。

对TSI系统供电电源和框架进行升级。将原有的48芯插针式框架替换为最新的系统框架IMR6000/10，该框架为背板式框架，后面为接线端子，接线简单明了，日常维护极其方便，检查和更改接线简单易懂

增加A6824通讯模块，该模块通过RMS485方式和系统内所有模块进行通讯，只需通过CSI6500软件就可以通过该通讯模块对TSI系统内任意一个测量模块进行组态，修改报警及危险值，解除保护等操作。

4 升级前后优劣性对比

升级改造产品后的TSI系统是美国艾默生[5]公司近几年推出的CSI6500监测系统，原MMS6000系统中的所有模块在CSI6500系统可正常使用，CSI6500系统主要有以下几个方面的变化。

重新设计了框架、方便了接线和系统设置：新框架型号为IMR6000/10。框架槽位可安装的模块：10个A6000模块，1个A6740逻辑模块，1个A6824通讯模块。外部接线通过专用接插件与框架背板相连，从而避免了因为没有专用工具及材料而无法更改接线的被动局面。原48芯插针式框架内部接线是裸露的，容易造成各针脚之间的短路，烧坏TSI测量模块，影响TSI系统的正常工作，存在一定的安全隐患。

A6824通讯模块插在专用的第14槽位，它通过RS485总线与框架上的其它模块进行通讯，可方便查看各个模块的测量状态、检查或修改组态数据，方便故障的检查，较改造前一对一的连接方式有较大改进，原来所有的状态都需要通过指示灯和传输到DCS的实时数据来分析，很是不方便。

有了可编程继电器后，可满足用户各种逻辑输出的需求，从根本上解决了原TSI系统的上述缺陷。应用起来十分灵活、简便，只要通过连接笔记本电脑与继电器模块或通讯模块，所有数据状态便可一目了然[4]。如果有故障，马上可以有针对性地查找，大大缩短了故障排除的时间，另外通过继电器模块来进行逻辑组态，逻辑关系非常明确，易学易懂，更改也方便。

5 结论

1#机的TSI系统升级改造后，通讯模块A6824与各测量模块通讯畅通，各测量模块的通道加信号测试正常，而且继电器的逻辑完全能满足机组正常投运的要求，该次系统升级圆满成功，本次改造后系统具有如下优点：

（1）系统供电稳定可靠。

（2）输出逻辑通过软件以逻辑图方式编程，功能强、直观、易操作，彻底摆脱了用硬接线搭逻辑的困境。

（3）修改逻辑方便、灵活，能满足用户的各种逻辑传送需求。

（4）信号传输快捷、可靠，且具有屏蔽输出的功能，可以临时解除部分保护，系统维护时可灵活运用，十分方便、安全。

升级版的几点不足：

（1）框架底板需要人工做的跳环线过多，容易出错降低可靠性，考虑能否优化，在电路板上完成。

（2）每块底板的电源冗余设计，也应考虑集成到底板上，不要靠外部环线来完成，一旦线路松动直接影响可靠性，也给现场施工带来麻烦。

（3）继电器卡缺少冗余，尤其是框架1。一旦某个继电器故障，就要更换掉整个继电器卡，使得用户备品备件成本大大提高。

参考文献

[1] 神华国华发电有限责任公司汽轮机说明书.上海汽轮机厂.

[2] 王鹏，潘维加.基于LabVIEW的汽轮机振动监测系统[J].电站系统工程，2007，23（4）：59-61.

[3] 施圣康.汽轮发电机组振动故障诊断技术的发展现状[J].动力工程，2001（4）：1298-1298.

[4] 张广志.汽轮发电机组振动故障的多征兆诊断方法[J].汽轮机技术，2001，43（5）304-305.

[5] 艾默生过程控制有限公司.CSI2130分析使用手册（Emerson Process Management）[M].上海：艾默生过程控制有限公司，2007：1-2.endprint