汽輪機安全監測系統（TSI）應用分析與改進

張勇ZHANG Yong

（山東電力建設第三工程公司，青島 266100）

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

0 引言

在我國大多數火力發電廠生產過程中，汽輪機的轉速、軸振、軸向位移、及偏心等機械工作參數是否正常，直接影響著火力發電的安全運行。如果上述條件不能達到正常范圍，可能會對汽輪機斷葉片、飛車、通流部分動靜摩擦等造成十分嚴重的影響。為確保我國火力發電發揮出最大的價值，汽輪機安全監測系統（TSI）就顯得尤為重要，這是一種能連續監測汽輪電機轉子和氣缸的全方位監督和保護系統，TSI 能顯示汽輪發電機組的狀態，為記錄儀和計算機系統提供必要的輸出信號和測量數據，從而對汽輪機起到一定的監測與保護作用。

1 汽輪機安全監測保護系統（TSI）概述

在火力發電廠中，汽輪機安全監測系統（TSI）主要用于對汽輪機轉速、軸振、軸向位移、偏心、脹差等參數的監測，這樣工作參數對汽輪機運行的安全性和穩定性具有不可或缺的作用，同時也對火力發電量有著重要的影響。在安全監測系統中，每個瓦的復合振動、X 振動以及Y 振動向汽輪機數字電液調節系統（DEH）各輸送一個模擬量信號，通過TSI 進行顯示和報警。在實際的使用過程中，汽輪機安全監測系統出現了較多的故障，如電源裝置過熱、插件板失去彈性等，這都可能使汽輪機失去保護。

隨著我國科學技術的不斷發展，TSI 作為一種以監測狀態為基礎的故障預測與診斷技術在汽輪機安全保護領域中得到了廣泛的應用。汽輪機安全監測系統（TSI）主要包括了傳感器和智能板件，按照傳感器的性能和測試對象的要求，利用各種傳感器組對汽輪發電組的轉速、偏心、軸振動以及脹差等進行準確的監測，這樣可以及時的發現引起汽輪機正常運行故障的所有因素，并有針對性的做好相應的處理措施，把傳統意義上的“事后維修”和“定期維修”轉變成了“預知性維修”，從而大大提高了汽輪機的運行安全性和可靠性，減少了停機維修時間和費用，使火力發電的生產過程不受影響。另外，在汽輪機工作參數發生異常情況時，汽輪機安全監測系統（TSI）會發出報警信號，TSI系統顯示汽輪發電機組的狀態，為計算機系統和汽輪機故障診斷監測系統提供必要的信號和測量數據輸出，然后TSI 系統再將信號輸送至汽輪機ETS（危急遮斷系統），ETS 完成汽輪發電機組的跳閘動作，使機組自動停止運轉，防止汽輪機斷葉片、飛車等事故的發生，從而對汽輪機起到一定的保護作用。

2 汽輪機安全監測系統（TSI）問題的改進措施

2.1 硬件方面 傳感器作為汽輪發電機組主要保護裝置，其通常采用信號三取二做的跳閘輸出保護模式，這樣既避免保護誤動，又防止保護拒動。汽輪機TSI 系統振動傳感器往往X、Y 軸方向軸振和復合振動傳感器都只有一支，這樣大大增加了系統保護誤動和拒動的概率。另外，汽輪機安全監測系統（TSI）的繼電器板集中了全部的振動保護輸出信號，沒有多余的DO 口，為汽輪發電機組的正常運作造成了嚴重的影響。

針對以上問題可以在汽輪機安全監測系統（TSI）中增加相應的繼電器輸出卡件和DO 口，同時把振動保護信號的數量分散到卡件上，使TSI 保護功能得到分散，這樣就大大減小了因單個DO 口故障造成的保護拒動情況。在增加繼電器板和DO 口，以及分散信號完畢后，相關技術人員和檢修人員應該對汽輪機振動檢測傳感器的電纜、信號線、端子排/箱進行定期檢查，以確保此系統能發揮出最大的監測功能。

2.2 軟件方面 傳統汽輪機安全監測系統（TSI）振動跳閘原理是：瓦蓋振值及其相對應Y 方向振動值的矢量和達到規定的跳閘值后，那么就會振動跳機信號就會相應輸出。這樣的邏輯設計可能會使得任意瓦蓋振動值達到跳閘值，從而引起汽輪機跳閘。在系統硬件中已經說明X、Y方向軸振和復合振動傳感器都只有1 個，如果復合振動或者Y 方向軸振傳感器信號誤發，那么就增加了復合振動保護誤動的概率，影響汽輪機運行的穩定性和安全性。

因此可以對系統軟件方面進行改進，使X 和Y 方向的軸振保護跳閘邏輯不變，對復合振動保護邏輯進行修改。修改后的復合振動跳閘保護主要結合了任意軸瓦蓋振值和對應瓦Y 方面振動跳閘值的矢量和的跳閘值與對應瓦Y 方向振動報警值、蓋振報警值。操作人員可以對修改后復合振動畫面進行監視，如果發現復合振動有較大的波動，就必須對其進行檢查，并聯系維修部進行確認和處理，確保汽輪機安全監測系統（TSI）能正常運行，從而對汽輪發電組起到較大的保護作用。

3 汽輪機安全監測系統（TSI）控制調試中的注意事項

在對汽輪機安全監測系統（TSI）安裝調試中，如果對某些細節進行特別關注，就可以大大降低系統發生故障的頻率，提高汽輪機設備的穩定性，并延長其使用壽命。

①汽輪機DEH 控制系統在運行過程中，其轉速很難控制在3000r/min，有±25r/min 的波動，對并網帶來一定的難度。因此在熱工信號對系統調節造成擺動的情況下，注意將現場的信號進行屏蔽，所以信號接地線都接到信號地SG，并與電源地CG 分開。

②在TSI 系統將信號傳輸至汽輪機危急遮斷系統時，為了防止汽輪機發生斷油燒瓦惡性事故，就需要對ETS保持一定的潤滑油壓力。當汽輪機發生故障時，該保護能根據潤滑油壓力下降的情況及時進行聯動交、直流潤滑油直到汽輪機停止運行，避免汽輪機軸承因缺油而燒瓦。

③傳感器、延伸電纜應該同類型進行匹配安裝，同時根據傳感器類型，監測模塊正確的設置跳線。

4 總結

本文對汽輪機安全監測系統（TSI）進行了分析，為了最大可能保證汽輪機運行的穩定性和安全性，對其硬件和軟件保護裝置進行了改進，不斷完善汽輪機安全監測系統（TSI），使其為汽輪機工作進行全面監測，并提供準確的測量數據，為汽輪發電機組的安全經濟提供強有力的保證。

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