600MW 机组汽轮机高压缸差胀波动大原因分析及解决

许斯顿 肖榕辉

（广东珠海金湾发电有限公司，广东 珠海519000）

汽轮机安全监视系统（TSI-Turbine Supervisory Instrument）是一种集保护和检测功能于一身的监视系统，可以对汽轮机振动、轴位移、差胀等进行监视和保护，是大型旋转机械必不可少的保护系统。金湾发电公司2×600MW 机组汽轮机配置一套TSI 装置，采用美国本特利公司生产的3500 系列汽轮机组安全监视仪表，由仪表组件和传感器、前置器以及预制电缆等组成。其中有一台机组的高压差胀在机组运行期间出现波动情况，后来检查信号测量回路，找出了高压差胀波动的原因，在机组运行期间采取了临时措施，确保机组高压差胀显示正常，在机组检修期间彻底解决了该问题。3500 系统在汽轮机上有广泛的应用，成功解决这个问题具有很大的参考价值。

1 存在现象

1.1 汽轮机高压缸差胀波动情况

3 号机组高压缸差胀1 和3 号机组高压缸差胀2 显示值出现波动，由当前值突然波动到0mm，又快速恢复到当前值3.0mm，波动次数比较频繁。波动情况如表所示。

高压缸差胀值显示值波动参数

1.2 汽轮机高压缸差胀测量回路简介

汽轮机高压缸差胀采用补偿式输入胀差（CIDE）测量，有两套高压缸差胀测量装置，每一套高压缸差胀测量回路使用两个3300XL-25mm 的电涡流探头，探头灵敏度为0.787V/mm（20mV/mil），靠近调阀端的为DEHA，发电机端的为DEHB，安装方式如图1 所示。两个探头以补偿式的方式布置用来扩大测量的范围，可以将测量范围扩大到单个探头量程的两倍。高压缸差胀的测量量程为－8-12mm。（我厂高压缸差胀信号回路示意图如图1 所示）。

2 问题分析

2.1 3 号机组高压缸差胀信号波动为0mm 原因检查

（1）用笔记本电脑与本特利3500 系统相连接，对汽轮机高压缸差胀回路对应的框架组态进行上传，并且在线打开了3500软件的SOE 记录，发现汽轮机高压缸差胀1 和汽轮机高压缸差胀2 的4 个采集通道都在高压缸差胀信号波动的时间段都出现了NOT OK 信号，但马上又自己恢复正常。通过3500 软件的SOE 报警信息可判断汽轮机高压缸差胀信号波动原因在TSI 机柜卡机到探头回路中，与DCS 卡件回路无关。

图1 汽轮机高压缸差胀信号回路示意图

图2 汽轮机高压缸差胀安装位置图

（2）检查汽轮机高压缸差胀前置器接线端子、高压缸差胀TSI 机柜接线端子无松动。

（3）检查汽轮机高压缸差胀探头延伸电缆（汽轮机前箱以外部分）、汽轮机高压缸差胀前置器均没有发现异常。

（4）对高压缸差胀前置器到TSI 机柜的屏蔽电缆进行了绝缘检测，发现对地电阻都是兆欧级，无异常。

（5）汽轮机补偿式高压缸差胀组态检查，检查补偿式高压缸差胀组态文件，发现有两种情况可以导致汽轮机高压缸差胀显示为0mm。

第一种情况为：传感器处于截止过电压（COV）时候，截止过电压（COV）是监测器利用该电压进行两个传感器间的切换，传感器的截止过电压（COV）定义为组合满量程的中间值。例如：当两个探头都处于截止截止过电压（COV）时，组合读数为中间刻度值。汽轮机高压缸差胀量程为－8-12mm，中间刻度就是0mm，所以当传感器处于截止过电压（COV）时候，汽轮机高压缸差胀信号显示为0mm。

第二种情况为：当汽轮机高压缸差胀信号在NOT OK 状态下，高压缸差胀显示为通道设置的钳定值（Clamp Value），目前钳定值设置为0mm，当轮机高压缸差胀信号在NOT OK 状态下，汽轮机高压缸差胀信号显示为0mm。

结合图4 的3500 软件的SOE 记录,汽轮机高压缸差胀1 和汽轮机高压缸差胀2 的4 个采集通道都在高压缸差胀信号波动的时间段都出现了NOT OK 信号, 所以确定由于卡件通道产生了NOT OK 信号,导致汽轮机高压缸差胀信号显示为0mm。

2.2 汽轮机高压缸差胀NOT OK 原因检查

（1）汽轮机高压缸差胀监测卡件故障，也有可能导致卡件通道产生了NOT OK 信号，测量汽轮机高压缸差胀监测卡件输出电压正常，无波动，并且更换新的汽轮机高压缸差胀监测卡件，还是会出现汽轮机高压缸差胀NOT OK 信号，汽轮机高压缸差胀监测卡件故障原因排除。

（2）在TSI 机柜处用高精度数字示波器对高压缸差胀信号进行采集，发现高压缸4 个信号采集通道都有0.3 毫秒的5-7V的干扰信号。

通过以上检查基本确认，汽轮机高压缸差胀1 和汽轮机高压缸差胀2 显示值由当前值波动到0mm, 是由于在正常高压缸差胀信号回路中（正常信号为-9--11v）叠加了-5--7V 的干扰信号，导致高压缸差胀信号电压短时间超出了正常的OK 电压设置范围（-1.35--12.55V），处在NOT OK 状态下（高压缸差胀OK 电压设置范围如图3 所示）。在高压缸差胀组态中设置了当差胀信号在NOT OK 状态下，高压缸差胀显示为通道设置的钳定值（Clamp Value），目前钳定值设置为0mm。

2.3 3 号机组高压缸差胀干扰信号检查情况

（1）在高压缸差胀前置器处用高精度数字示波器对高压缸差胀信号进行采集，发现高压缸4 个信号采集通道同样有0.3毫秒的5-7V 的干扰信号。

（2）在高压缸差胀前置器用信号发送器模拟高压缸差胀正常信号（为-9--11v），在TSI 机柜处用高精度数字示波器对高压缸差胀信号进行采集，未发现高压缸4 个信号采集通道有干扰信号。

通过以上检确认高压缸差胀信号的干扰信号存在于由汽轮机前箱部分，基本判断为汽轮机轴承接地绝缘不好，导致轴承放电，汽轮机轴承上安装的TSI 探头中，汽轮机高压缸差账探头的直径最大为25mm，所以汽轮机轴承上产出的电压被大直径的汽轮机高压缸差胀涡流探头拾取，产生了干扰信号，导致汽轮机高压缸差胀卡件出现NOT OK 信号。

3 问题的解决方案

3.1 临时方案措施

由于3 号机组还在正常运行，无法对高压缸差胀信号存在于汽轮机前箱部分进行彻底检查处理，为了3 号机组的安全运行，采取了以下临时措施。

（1）退出3 号机组高压缸差胀高保护。

（2）临时将3 号机组高压缸差胀1 和高压缸差胀2 的OK电压设置范围由-1.35--12.55V，修改为-1.35--21V，修改参数界面如图3 所示。

图3 高压缸差胀OK 电压修改后范围

采取了以上措施后，3 号机组运行期间没有再次出现高压缸差胀显示值波动情况，运行情况如图4 所示。

图4 3 号机组汽轮机高压缸差胀显示值

3.2 根本解决措施方案

3 号机组停机检修期间，电气专业更换了发电机汽端的绝缘碳刷，杜绝了汽轮机轴承接地绝缘不好，汽轮机轴承放电现象，高压缸差胀测量回路没有发现毛刺信号。所以将3 号机组高压缸差胀1 和高压缸差胀2 的OK 电压设置范围改回正常电压范围。

4 结论

汽轮机高压缸差账监视保护回路，作为防止汽轮机轴系与缸体因为膨胀不同步而造成动静碰磨等严重机组损害事故的重要保护回路，其测量的精确度与可靠性，是汽轮发电机组安全运行的一道重要屏障。通过对汽轮机高压缸差账测量回路的仔细分析，及时发现原因，通过临时措施和根本措施的执行保证了汽轮机高压缸差胀的可靠运行。