VM600系統在寧海電廠二期的應用

王立文，李俊嶺（神華浙江國華浙能發電有限公司，浙江 寧波 315612）

浙江國華寧海電廠二期工程2×1000MW超超臨界燃煤機組，汽輪機選用上海汽輪機有限公司和西門子聯合設計制造的N1000-26.25/600/600（TC4F）型1000MW超超臨界、中間再熱式、四缸四排汽、單軸、八級給水回熱抽汽、凝汽式汽輪機，TSI系統采用瑞士Vibro Meter的VM600系列產品。5、6號機組分別于2009年10月24日和9月21日建成投產。

1 TSI系統功能原理說明

1.1 TSI系統概述

汽輪機監視儀表TSI（Turbine Supervisory Instrumentation）系統是一種可靠的連續監測汽輪機組轉子和汽缸的機械運行參數的多路監控系統，寧電二期1000MW汽輪機組TSI系統采用瑞士Vibro Meter的VM600系統，用于監視軸向位移、振動、鍵相、汽缸絕對膨脹等參數。

1.2 VM600系統簡介

VM600系統較本特利3500和飛利浦epro 6000系統最大特點是只有一種4+2通道的信號采集卡件MPC4，該卡件可以實現TSI系統中的絕對振動、相對振動、復合振動、軸向位移、脹差、偏心、汽缸絕對膨脹以及轉速和鍵相等參數監測和保護，各通道測量的參數由軟件進行組態和設定。在沒有CPU模塊或CPU模塊出現故障時能正常工作，MPC4卡件具有自檢功能，可以判斷并顯示傳感器、前置器、延伸電纜等故障，模塊允許帶電插拔。

就地傳感器為Vibro Meter公司的TQ400系列，由傳感器、信號放大器及延伸電纜組成。

VM600系列產品已經廣泛用于火電廠主輔機和燃氣輪機TSI監控系統。

2 VM600系統常見的問題和處理方法

VM600系統在實際使用中由于信號接地、系統接地等問題引起的測量回路異常情況較多，包括前置器接地、延伸電纜接地、測量回路絕緣、電纜屏蔽接地不良、發電機碳刷接地不良等；另一類是由于測量回路接線錯誤、卡件邏輯組態錯誤等造成信號異常，這類情況在調試期間常見。下面就收集各電廠實際案例進行說明。

2.1 測量回路接地導致信號異常

（1）山西某新建電廠，在首次汽機沖車時發現部分軸振信號存在鋸齒狀毛刺波動且無規律，初步判定信號干擾，檢查發現前置器存在接地現象。

原因分析：接線盒是不銹鋼制的，前置器裝在接線盒里絕緣膠木板上，由于固定前置器的螺絲過長，直接頂在了接線盒上，導致前置器接地。

處理方法：更換螺絲，前置器和接線盒絕緣，干擾消失，信號恢復正常。

（2）遼寧某電廠在大修中將探頭延長電纜更換為鎧裝的，大修后啟機啟動，發現同一接線盒里的4個軸振信號波動頻繁，且都是鋸齒狀毛刺，初步判定信號受到干擾。現場檢查發現，延長電纜與前置器發生碰觸，導致前置器接地。

原因分析：探頭到接線盒距離較近，延長電纜剩余較多盤在接線盒內，當接線盒蓋上之后延長電纜就會碰到前置器，導致信號接地波動。

處理方法：將多余的延長電纜盤在接線盒外面，避免鎧裝金屬碰到前置器，信號恢復正常。

（3）陜西某電廠首次啟動之前，發現在就地使用對講機，軸振信號會大幅度突變，檢查發現前置接地，當前置器與探頭斷開后，前置器接地現象消失，判斷探頭延長電纜部分存在接地現象。

原因分析：探頭和延長電纜接頭處未作絕緣處理，導致接頭與蛇皮管接觸接地。

處理方法：用生膠帶包裹接頭，然后套上熱縮管絕緣，恢復后再使用對講機干擾，信號正常。

小結：渦流探頭延長電纜采用的同軸電纜，每個接頭處接頭和電纜負極都是接通的，而前置器的外殼又和COM導通，這種情況下接頭、前置器外殼和框架的LO端都在同一個回路里。接頭或前置器外殼接地，如果有干擾信號，就會直接影響框架LO端，對整個測量產生極大的影響，所以接頭和前置器外殼禁止接地。

2.2 測量回路絕緣、電纜屏蔽接地不良導致信號異常

（1）河北某電廠軸位移探頭1突然達到正向跳機值，檢查反饋電壓在-2V左右，OK信號顯示正常（OK信號電壓范圍為-1.6V～17.6V）。解除軸向位移保護后檢查，將這個探頭信號插到另一個軸位移前置器上，信號顯示正常。將前置器拆下接好線，信號恢復正常。檢查前置器絕緣情況，發現這個前置器和軸振的前置器外殼有碰觸，換位置重新安裝前置器后，信號顯示正常。

原因分析：軸位移前置器外殼和LO導通，而LO并不是0電位，反饋電壓不同時LO對地電壓也各不相同，當振動信號反饋為-10V左右時，LO對地電壓在-5V左右，當兩個前置器碰觸，就會互相影響，導致反饋電壓變化。

處理方法：將發生碰觸的前置器重新固定，并且保證所有前置器之間相互絕緣。

（2）河北某電廠瓦振信號總是出現不規則波動，所用探頭為CE680，CE680所用電纜EC318為雙芯帶屏蔽電纜，屏蔽在就地和傳送電纜的屏蔽對接，在機柜側接地，但是EC318又把屏蔽引出來接在航空插頭處，當航空插頭與探頭連接后，屏蔽相當于在機組側又接地，形成雙點接地，導致信號波動。

原因分析：雙點接地會形成環流，避免熱控信號雙點接地。

處理方法：將屏蔽在航空插頭處解開，用絕緣膠帶包好，使屏蔽只在機柜側接地，信號恢復正常。

（3）上海某電廠由于7瓦2個瓦振探頭和1個軸振探頭同時出現NOT OK，觸發振動保護動作導致機組跳閘。

分析分析：7瓦在發電機端，探頭絕緣以及電纜屏蔽存在問題，容易受到強電磁干擾導致。

（4）江蘇某電廠CA202探頭誤發NOT OK信號，觸發振動保護動作導致機組跳閘。

原因分析：檢查發現2個原因，原因一：和上述2.2.3事件原因一樣。

原因二：CA202電流模式在框架端只需接PS和Hi兩個端子，LO端不接線。檢查發現卡件端子接線連接到了柜內端子排上，雖然這根線只有1米的距離，通過試驗這根線起到類似天線的作用，可以將電纜的屏蔽層的干擾信號導入，當感應電壓達到20V以上時，則會導致信號質量判斷出現NOT OK，而模擬量幾乎不變。

處理方法：在發電機端探頭安裝采取絕緣浮空處理，檢查電纜屏蔽接地確保單點接地，另外取消這根不用的信號接線。

2.3 發電機碳刷接地不良，導致周期性放電，使軸振信號周期性跳變

河北某電廠軸振信號出現周期性的跳變，每次都是大的尖脈沖，然后又恢復正常，檢查探頭、前置器和傳送電纜均未發現問題，選擇2個測點更換探頭、前置器和傳送電纜，現象還是存在。最后懷疑碳刷接地不好，周期性放電。重新安裝碳刷接地線，現象消失。

2.4 CA202振動傳感器特性導致

河南某電廠反映CA202只要一碰線信號就會大幅度跳變，嚴重時通道還會顯示NOT OK，現場檢查發現CA202電纜較長，都盤在接線盒里，而且沒有固定，檢修其它信號時，只要碰到CA202電纜，信號就跳變。我們要求CA202電纜每隔200mm左右進行一次固定，把剩余電纜盤成半徑大于100mm的圈固定在接線盒外面，避免觸碰。

原因分析：CA202探頭反饋的是電荷信號。電纜起到電容的作用，當電纜彎曲半徑較小，電容就發生改變。如果碰到電纜，彎曲半徑變化時，電容變化，從而導致信號跳變。

“’互動性’存在于口語交際的各個環節和話語理解的各個層面”，是指參與語言交流的雙方在口語交際中形成聽和說的交互作用。

2.5 測量回路接線及卡件邏輯組態錯誤導致測量異常

測量回路接線錯誤主要包括信號線接反，信號混接、柜內部短接線錯誤、卡件跳線錯誤等；卡件邏輯組態錯誤主要是探頭型號設置錯誤、信號類型錯誤、通道組態錯誤等。此類問題大多發生在安裝調試期間，由于篇幅原因，不再贅述。

圖2 機柜接地方式

后期多個電廠出現7#、8#瓦發生干擾，VM600廠家建議在探頭安裝時增加電木絕緣板，將探頭改為圖2接線方式。

4.2 模擬前置器輸入端測量回路故障：（圖中灰線表示5A“PGA”信號，藍線表示5A質量判斷，紅線表示DEH系統5A絕對振動模擬量）。

（1）5A絕對振動前置器輸入端“+”端“-”端斷線模擬，如圖3、圖4、圖5所示。

3 VM600系統在寧海電廠二期的應用

寧海電廠二期在安裝調試期間以及生產運行中，借鑒了VM600系統在應用中存在問題的解決方法，不斷完善。同時寧海電廠一些好的經驗做法，也可以給同型機組的兄弟單位借鑒。

（1）瓦振探頭由于是多芯線未作處理直接接到多子上，發生過虛接和斷線情況，后將多芯線加冷壓端子接牢。

（2）設計中軸振信號至電子間電纜采用對屏蔽電纜（X、Y向振動信號走同一根對屏蔽電纜），根據玉環電廠6、7、8瓦軸振信號發生過干擾現象，將所有振動信號電纜重新敷設為單獨屏蔽電纜，并且確保所有信號屏蔽單點接地。

（3）調試過程中信號存在接線錯誤，左右側接錯等，在校線過程中及時發現及時改正，所以現場校線、信號傳遞工作尤為重要。

（4）就地接線盒空間狹小的問題利用機組檢修進行了改造，將多余長的延伸電纜盤在盒子外面并且在探頭、接線盒處掛有“禁止敲打”、“禁止觸碰”的警示牌。

（5）利用機組檢修機會，拆除卡件LO端與柜內端子排連接的那根不足1米的接線。

（6）機組調試期間，發現振動探頭與前置器斷開，VM600系統“NOT OK”不會發出報警。德國工程師到現場通過試驗發現“PGA”報警優于“NOT OK”報警，但是“PGA”過于靈敏，容易受到干擾。經過談論，瓦振振動探頭報警選擇了PGA報警，并用于邏輯保護條件中，投產至今未發生任何異常。

4 VM600系統功能測試

2012年4月利用寧海6號機組檢修機會，與浙江電科院一同對VM600系統功能進行測試。其中一項測試內容是針對CA202前置器接地方式不同，進行斷線、接地、加電壓等模擬現場可能出現的異常，進行測試和評價。

4.1 CA202前置器安裝方式如圖1所示。

圖3 就地接地，前置器輸入端“+”、“-”端解線/接線

圖4 機柜接地，前置器輸入端“+”、“-”端解線/接線

圖1 就地接地方式

（2）前置器輸入端“+”端“-”端接地干擾，如圖6、圖7、圖8所示。

圖6 就地接地，前置器輸入端“+”、“-”端接地

圖9 就地接地，前置器輸出端“PS”端“HI”端解線

圖10 機柜接地，前置器輸出端“PS”端“HI”端解線

圖11 就地與機柜浮空，前置器輸出端“PS”端“HI”端解線

圖7 機柜接地，前置器輸入端“+”、“-”端接地

圖8 就地與機柜均浮空，前置器輸入端“+”、“-”端接地

小結：從試驗曲線看無論何種接地方式，在前置器輸入側模擬測量回路故障時，PGA信號每次都出現且不保持，而質量判斷信號并不是每次都出現，模擬量值基本上是變壞值后又恢復正常。

4.3 模擬前置器輸出端測量回路故障：（圖中灰線表示5APGA，藍線表示5A質量判斷，紅線表示DEH系統中5A絕對振動模擬量）。

（1）前置器輸出端“PS”端、“HI”端解線，如圖9、圖10、圖11所示。

（2）前置器輸出“LOW“端對地加電壓干擾，如圖12、圖13、圖14所示。

圖12 就地接地，前置器輸出端“LOW”端加9V電壓

小結：從試驗曲線看無論何種接地方式，在前置器輸出“PS”“HI”端解線與恢復的瞬間PGA信號每次出現且不保持，而質量判斷信號并不是每次都出現，模擬量值基本上是變壞值后又恢復正常，而此時在TSI系統監視軟件中觀察到，在前置器輸出端“PS”“HI”端解線后，TSI信號一直處于壞質量狀態，也就是說如果前置器之后的測量回路出現故障后，DEH顯示的信號是虛假信號。

圖13 機柜接地，前置器輸出端“LOW”端加9V電壓

圖14 就地與機柜浮空，前置器輸出端“LOW”端加9V電壓

4.4 試驗結論

（1）#6機組TSI系統沒有選用OK信號而是選用PGA信號來判斷通道是否正常，無論是前置器之前還是前置器之后的測量回路故障或受到干擾的瞬間，PGA一定會出現而且不保持；

（2）當前置器之前的測量回路出現故障時OK信號不會出現，前置器之后的測量回路故障時OK出現并保持；

（3）當測量回路故障或受到干擾的瞬間模擬量質量判斷的出現并沒有必然性，有時并不出現；

（4）DEH系統模擬量顯示值在前置器之后的測量回路出現故障后，DEH顯示的信號是虛假信號。

5 結語

本文闡述了VM600系統在火電廠安裝、調試和在使用過程中存在的問題及解決辦法以及在寧海電廠1000MW機組應用中，對VM600系統存在的不足進行改進，并且通過浙江電科院進行試驗，希望給同類型機組或是設備相同的電廠提供借鑒和經驗。

[1]王蕙,丁俊宏. 寧海B電廠#6機組TSI系統功能及抗干擾性能檢查測試報告[R].