汽輪機振動監測系統的分析與應用

閔兆儉++吳吉

摘 要：結合內蒙古神華國華呼倫貝爾發電有限公司已經投運的600MW超臨界機組，介紹了汽輪機振動監測系統的基本監測原理及保護項目，并對TSI系統歷來的應用情況以及電源升級改造后的情況進行了對比分析，闡明其優缺點，最后對新框架的設計提出一些建議和看法。

關鍵詞：600MW超臨界機組 汽輪機振動監測系統 電源升級 優缺點

中圖分類號：TK264 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（b）-0049-01

內蒙古神華國華呼倫貝爾發電有限公司已經投運的600MW超臨界機組汽輪機采用的是上海汽輪機廠生產的超臨界、一次中間再熱、兩缸兩排汽、單軸、直接空冷凝汽式汽輪機，整個軸系由7個支持軸承支撐，對應安裝7套軸振及瓦振探頭[1]。

汽輪機TSI監測系統采用epro公司生產的MMS6000系列產品，而在2009年艾默生公司收購了epro公司（原菲利普）后，艾默生公司對旗下產品進行了升級和更新換代。原有TSI系統上的框架電源模塊UES815已經停止生產，而且替代產品也不能接入到現有的框架內（管腳定義，安裝槽位不一致）[2]。為了提高系統的安全性和長效性，更換最新的TSI框架和外置電源模塊勢在必行。另外在安裝調試階段也發現新產品同樣存在一些不足之處，該文將給予介紹，并提出建議。

1 TSI振動檢測系統介紹

汽輪機監測儀表系統TSI[2]（Turbine Supervisory Instrumentation）是一種可靠的連續監視汽輪發電機組轉子和汽缸的機械工作參數的多路監控系統，可用于連續顯示機組的啟停和運行狀態，為記錄表提供輸出信號，并在被測參數超出預置的運行極限時發出報警信號，必要時采取自動停機保護。此外，還能提供用于故障診斷的各種測量數據[3]。

2 系統框架升級前功能組成

現有的TSI系統采用框架式電源模塊，每個框架配有型號為UES815，（24V 3.4A）的電源模塊2個，經過外部二極管冗余后給繼電器供電。

現有的TSI系統采用的是48芯插針式框架，該框架內部接線復雜，無法檢查和更改內部線路，需要使用專用工具才能更改接線和修改邏輯，操作極其不方便，給日常維護帶來了諸多不便。

現有的TSI系統的開關量輸出使用的是外置繼電器，每一個開關量輸出都需要從各個模塊自身發出，因此為一一對應型，若要將多個模塊進行邏輯運算后再發出信號則需要通過外部硬接線來實現完成，需增加外部接線，這樣既增加了工作量也降低了可靠性，大大增加了出現事故的幾率。

3 系統框架升級方案及功能組成

將現有的框架電源取消，更換為機柜電源。220V交流強電不再接入到系統框架中，提高了安全性。兩路220V交流電源仍分別由保安段和UPS提供。

對TSI系統供電電源和框架進行升級。將原有的48芯插針式框架替換為最新的系統框架IMR6000/10，該框架為背板式框架，后面為接線端子，接線簡單明了，日常維護極其方便，檢查和更改接線簡單易懂

增加A6824通訊模塊，該模塊通過RMS485方式和系統內所有模塊進行通訊，只需通過CSI6500軟件就可以通過該通訊模塊對TSI系統內任意一個測量模塊進行組態，修改報警及危險值，解除保護等操作。

4 升級前后優劣性對比

升級改造產品后的TSI系統是美國艾默生[5]公司近幾年推出的CSI6500監測系統，原MMS6000系統中的所有模塊在CSI6500系統可正常使用，CSI6500系統主要有以下幾個方面的變化。

重新設計了框架、方便了接線和系統設置：新框架型號為IMR6000/10。框架槽位可安裝的模塊：10個A6000模塊，1個A6740邏輯模塊，1個A6824通訊模塊。外部接線通過專用接插件與框架背板相連，從而避免了因為沒有專用工具及材料而無法更改接線的被動局面。原48芯插針式框架內部接線是裸露的，容易造成各針腳之間的短路，燒壞TSI測量模塊，影響TSI系統的正常工作，存在一定的安全隱患。

A6824通訊模塊插在專用的第14槽位，它通過RS485總線與框架上的其它模塊進行通訊，可方便查看各個模塊的測量狀態、檢查或修改組態數據，方便故障的檢查，較改造前一對一的連接方式有較大改進，原來所有的狀態都需要通過指示燈和傳輸到DCS的實時數據來分析，很是不方便。

有了可編程繼電器后，可滿足用戶各種邏輯輸出的需求，從根本上解決了原TSI系統的上述缺陷。應用起來十分靈活、簡便，只要通過連接筆記本電腦與繼電器模塊或通訊模塊，所有數據狀態便可一目了然[4]。如果有故障，馬上可以有針對性地查找，大大縮短了故障排除的時間，另外通過繼電器模塊來進行邏輯組態，邏輯關系非常明確，易學易懂，更改也方便。

5 結論

1#機的TSI系統升級改造后，通訊模塊A6824與各測量模塊通訊暢通，各測量模塊的通道加信號測試正常，而且繼電器的邏輯完全能滿足機組正常投運的要求，該次系統升級圓滿成功，本次改造后系統具有如下優點：

（1）系統供電穩定可靠。

（2）輸出邏輯通過軟件以邏輯圖方式編程，功能強、直觀、易操作，徹底擺脫了用硬接線搭邏輯的困境。

（3）修改邏輯方便、靈活，能滿足用戶的各種邏輯傳送需求。

（4）信號傳輸快捷、可靠，且具有屏蔽輸出的功能，可以臨時解除部分保護，系統維護時可靈活運用，十分方便、安全。

升級版的幾點不足：

（1）框架底板需要人工做的跳環線過多，容易出錯降低可靠性，考慮能否優化，在電路板上完成。

（2）每塊底板的電源冗余設計，也應考慮集成到底板上，不要靠外部環線來完成，一旦線路松動直接影響可靠性，也給現場施工帶來麻煩。

（3）繼電器卡缺少冗余，尤其是框架1。一旦某個繼電器故障，就要更換掉整個繼電器卡，使得用戶備品備件成本大大提高。

參考文獻

[1] 神華國華發電有限責任公司汽輪機說明書.上海汽輪機廠.

[2] 王鵬，潘維加.基于LabVIEW的汽輪機振動監測系統[J].電站系統工程，2007，23（4）：59-61.

[3] 施圣康.汽輪發電機組振動故障診斷技術的發展現狀[J].動力工程，2001（4）：1298-1298.

[4] 張廣志.汽輪發電機組振動故障的多征兆診斷方法[J].汽輪機技術，2001，43（5）304-305.

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