本特利3500监测系统组态及故障处理

王杰,周怀斌，张长茂，孙建明，丁玉璋

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本特利3500监测系统组态及故障处理

王杰,周怀斌，张长茂，孙建明，丁玉璋

（酒钢集团能源中心，甘肃嘉峪关735100）

对本特利3500监测系统组态难点问题以及保护逻辑优化方面进行了总结,对运行中可能发生的故障进行了分析，给用户提供了故障处理的基本方法,以便快速处理类似的问题。

汽轮机监视系统；组态；逻辑优化；故障处理

1 引言

汽轮机监视系统（TSI）是汽轮机最重要的监测保护系统之一。酒钢2×300 MW机组汽轮机TSI系统采用本特利内华达公司的3500监测系统。本特利3500以其高可靠性、组态灵活性，提供了连续、在线监测功能，适用于机组机械保护、故障诊断，具有广泛的应用。

本特利3500框架可以包含多种模块，如3500/ 42M、3500/45、3500/50等等，这些模块可以用不同的操作方式组态，配置系统，模块和通道选项，以便3500框架的所有模块协同工作的过程被称为组态。3500框架的组态包括使用框架组态软件设置选项，然后下装组态到3500/22上。下面就常见的几种模块在组态中一些难点问题进行总结。

2 3500系统组态

2.1 径向振动通道组态

3500/42M每一个通道均可以完成径向振动、轴向位移、胀差、速度/加速度等测量，在利用3500/ 42M模块进行径向振动信号的测量需要注意一下问题。

（1）量程的选择

通道中量程必须设置适当的范围，量程过大超出探头实际的线性范围，影响测量的准确度，过小得不到保护机组的目的。因此在量程选择上必须遵循以下原则：一是通道量程一般要大于机组的跳机值；二是量程应小于探头的测量范围。

（2）记录输出设置

该记录输出主要提供给DCS系统标准的电流信号（4～20 mA）。在记录输出的下拉菜单中有：无任何输出、输出通频值和间隙电压三种。通频值（Direct）代表着所有频率下峰-峰值振动的数据，而间隙（Gap）为电涡流传感器顶部至被测表面距离，通常用位移或电压表示。为了给DCS系统提供标准的4～20 mA信号，在记录输出应选择通频值作为输出，否则不会输出标准的电流信号给DCS系统。另外还需要注意的问题是钳位(Two mA Clamp)，该信号表示当通道状态非正常时的输出值，若勾选此选项后，可以方便的通过报警信号查找故障点的位置。

（3）报警/跳机延迟设置

在3500系统内,报警/跳机延迟一般为1～60 s。对于径向振动报警/跳机延迟，若考虑到机组由于润滑油压、油温等因素引起机组短时间内振动，不希望在1 min内跳机，可以外加延迟继电器来实现。

（4）通道中定值设置

除报警、跳机值必须严格按照主机厂提供的定值进行设置外，径向振动中定值设置页面主要包括报警值、1倍频/相位、2倍频/相位、非1倍频、最大倍频值以及跳机值等。在没有明确给定定值时，不要轻易去激活如1倍频、2倍频、间隙电压等选项，否则出现报警很难发现其位置。

（5）探头灵敏度设置

对于新出厂的电涡流的探头，按照提供的探头灵敏度进行设置，如8 mm探头灵敏度为7.874 v/ mm,11 mm探头灵敏度为3.94 v/mm。对于长期应用于现场，经计量单位校验后，探头的灵敏度校验值的大小改变组态中灵敏度的大小，否则会影响监测的准确度。

（6）报警保持

本特利3500系统中，在组态时所有通道，如振动测量、轴向位移测量均不设置报警保持。若在通道中设置该项，出现报警后需要人为复位后才能解除报警，一般不设置报警保持项。

2.2 轴向位移/胀差通道组态

在本特利3500系统，轴向位移、胀差的模块可以用3500/42M卡件进行监测，也可以使用3500/45卡件进行监测。在位移与胀差在组态上相似，下面就以轴向位移为例说明在组态中需要注意问题。

（1）零点电压设置

轴向位移有零点电压值，对应的是机组的机械零点，本特利3500系统一般设置机械零点电压为-10V。但是，在实际应用中，机械零点很难被推到位，总是存在推力间隙，那么对应的零点电压不为-10V。如果设推力间隙为Xmm，采用8mm探头，当靠近探头为正方向时，对应的零点电压为-10-（-7.874X）(V)；当远离探头为正方向时，对应的零点电压为-10-7.874X(V)。

（2）探头安装方向设定

在轴向位移组态中选择探头的正方向是十分关键的。方向设置不对，将会引起该跳机的不跳，造成轴大面积磨损引起重大的经济损失。也会造成不该跳机时引起跳机，影响生产正常进行。尤其对于轴向位移设置不对称的机组，需要特别注意。

（3）通道中报警保持的设置

同径向振动组态相类似，在轴向位移组态中不得设置通道保持。倘若设置了通道保持有可能产生以下两个后果：一是引起组态程序无法正常的下装；二是若是两个轴向位移之间使用“与”逻辑，一个通道中设置保持，另一个通道跳机值发生不会引起机组跳闸，会酿成重大生产责任事故，造成汽轮机转子损坏。

由于汽车连杆多为锻钢件，其材质一般为碳素钢或合金，所以对连杆的无损检测方法普遍采用磁粉探伤法，但其仅仅局限于发现由连杆磁性材料的零件上的表面和亚表面的裂纹、夹杂物、气孔等。这种检测方法无法全方位准确地发现其裂纹位置，需要检测人员先前用肉眼去发现裂纹的潜在位置，再通过仪器来进行检测，这大大降低了检测的准确性与时效性。而超声波探伤法是一种不但能够检测到连杆表面和亚表面的裂纹、夹杂物、疏松等缺陷，还能够准确检测其内部缩孔、疏松等缺陷，例如其非金属材料夹杂的白点、夹层、气泡、内部裂纹等。然而常规的超声波检测对缺陷定位定量精度不是很高，不能准确地确定缺陷在待测物方向上的尺寸以及准确位置。

另外需要说明的是，对于如钳位、记录输出等设置均与径向振动组态设置相同，这里不再赘述。

2.3 转速/零转速模块组态

转速是汽轮机开车、停车以及稳定运行时的重要的参数，并且振动值与汽轮机转速的相关性对最终分析汽轮机性能十分重要。而零转速时预先设定的轴旋转速度，当运行机组需要停机，汽轮机转速达到零转速设定点，继电器动作，使盘车啮合，使轴慢慢旋转起来以防轴产生弯曲。在本特利3500系统中常用3500/50卡进行转速、零转速的监测，下面就转速卡需注意的问题进行说明。

（1）探头的安装

对于测量机组速度类型的探头，在安装过程中无法正常测量间隙电压的大小进行安装，主要原因是探头对应齿谷与齿峰对应的电压值差别很大，因此不能选择测量电压的大小来安装转速类探头，只能选择塞尺，一般间隙为1～1.2 mm范围内。

（2）正确选择转速盘齿数

次数主要多少决定着转速测量的准确度，在组态时要正确地选择转速盘的齿数。

在键相与转速卡件的组态中，会有门槛值（Threshold）与滞后值（Hysteresis）的选项。门槛值是指触发键相或者转速脉冲的门槛值，而滞后值是指触发键相或转速信号门槛值的滞后。门槛值与滞后值设置不当就会导致转速信号无法正确地测量，进而影响机组的监视。在本特利3500系统中，门槛值有手动设置与自动设置两个方式，若选择自动方式，输入信号正向极大值同负向极小值的中间值，这样可以使测量范围更宽，因此推荐使用自动设置。除此之外，如通道保持、报警延迟设置与径向通道设置相似。

2.4 继电器模块组态

本特利系统提供两种继电器模块供用户使用，提供4或16通道的输出量，以执行所需的表决逻辑。这两种继电器均为不常带电（NDE）继电器，对于继电器通道组态需要注意问题进行说明。

（1）3500继电器通道的编程表决逻辑可以使用Normal And和True And表决。Normal And是默认设置。Normal And将从继电器程式中移除任何NotOk状态的参数或任何被旁路的参数。例如，考虑下面的继电器方程为（S05C01A2*S05C03A2* S05C04A2），如果这些通道之一变为Not Ok或者被旁路，公式将被转换如下：如果插槽5通道3跳机变为Not Ok，上面的方程变为（S05C01A2* S05C04A2）。而True AND表决在继电器程式中保持激活的Not Ok或被旁路状态。在没有特殊要求的情况下一般选择Normal And表决方式。

（2）径向振动与轴向位移逻辑组态

为了在故障状态下准确、可靠地监测汽轮机的振动与位移，在逻辑组态上采用试验的方法确定设置。振动、位移分别选择两个通道进行试验，具体的试验逻辑如表1所示。

表1 试验逻辑表

从表1中看到得到，在振动组态逻辑中，当某个监测通道中出现Bypass故障时，该通道不采用逻辑运算，不会因为探头故障、通讯电缆断线引发跳机的风险。但在轴向位移通道中，当两个通道轴向位移之间是“或”运算时，当出现探头故障、通信电缆断线等外部故障会引发跳机，而采用“与”运算逻辑中，出现该故障不会发生跳机。因此，在轴向位移逻辑最好采用“与”逻辑运算，这样可以有效地避免由于某一个通道故障引发跳机风险。

3 3500系统常见故障处理

3500系统最常见故障有两种，一是Bypass灯亮；一是DCS值变大。对于Bypass灯亮，至少可以判断有一处故障，处理步骤：

（1）用万用表连接故障卡件的缓冲输出处测量通道电压的大小，确定有问题的通道；

（2）观察该通道的电压，是否在正常范围内；

（3）查看接线是否完好，检测电阻值或检查端子是否有虚接现象；

（4）检查探头与延伸电缆电阻值的大小。

DCS中显示测量值变大时，若发现该值是跳跃变化的，可能原因是由于线的干扰、探头干扰，也有可能是轴放电（如励磁系统漏电引起轴带电）。倘若观察DCS显示值是逐步增加的，可能引起的原因是探头接近干扰、市电干扰，也有可能现场电磁干扰，如现场使用强电磁发射仪器或者电话以及电机等引起。这些都是由于现场工作环境干扰导致DCS显示值变大。

4 结束语

本特利3500系统组态相对比较简单，也容易入门，但是其中组态设置需要注意的问题较多，如果设置不对会酿成严重的后果。希望能通过本文的组态难点的分析，在未来机组检修、运行中有所帮助。

[1]张海英．杨海琰等.本特利3500在国产310MW汽轮机监测系统改造中的应用[J]．热力透平．2003，32（3）．

[2]3500/42 Proximitor/Seismic Monitor Module Operation and Maintenance Manual.

[3]王海波．宇文生.杨国明.本特利3500监视系统在800MW机组的应用[J]．黑龙江电力．2006(3)．

[4]霍红岩．贾志刚等.大唐盘电本特利3500监视系统的应用[J]．华北电力技术．2002（11）．

[5]梁晓明．机组状态监测系统的应用[J]．石油化工自动化．2007(5)．

The Configuration and Troubleshooting of Bently 3500 M onitor System

Wang Jie,Zhou Huaibin,Zhang Changmao,Sun Jianming,Ding Yuzhang
（Energy Center of Jiuquan Iron&Steel Group,Jiayuguan,Gansu 735100,China）

The difficult points in the configuration and protection logic optimization of Bently 3500 monitoring system are summarized and possible faults occurring during operation are analyzed.Basic troubleshooting method is provided to customers for fast treatment of such problems.

TSI System;configuration;logic optimization;troubleshooting

TP27

B

1006-6764（2015）09-0069-03

2015-07-01

王杰（1987），男，2013年毕业于西安电子科技大学，控制工程专业，硕士研究生，工程师现从事电厂的热工自动化及热工仪表研究工作。