給水泵汽機軸位移保護相關邏輯分析及優化

梁旭東

（神華廣東國華粵電臺山發電有限公司，廣東 臺山529228）

1 TSI系統簡介

TSI是英文 Turbine Supervisory Instrumentation的縮寫，直譯為汽輪機監視儀表，TSI系統常被稱為汽輪機安全監視系統。TSI系統主要對汽輪機整個軸系在高速運轉下的各個參數進行監測和保護，向DCS系統及DEH系統提供汽輪機軸系監測的實時狀態數據，并向ETS系統（汽機危急遮斷系統）提供振動大和軸位移大跳機保護信號，以實現對汽輪機安全運行的保護。

2 TSI系統的應用

國華臺電＃1～＃5汽輪發電機組為上海汽輪機有限公司生產的引進型單軸、四缸四排汽、中間再熱凝汽式汽輪機組，機組型號為 N600－16.7／537／537。汽輪發電機組由汽輪機、發電機、勵磁機三大部分組成。軸系是由高壓轉子、中壓轉子、低壓轉子Ⅰ、中間軸、低壓轉子Ⅱ、發電機轉子、勵磁機轉子采用鋼性聯軸器連接成的多跨轉子支承系統。汽輪機監測系統（TSI）為上海汽輪機廠配套設備，采用美國GE BENTLY公司的3500系統，該系統主要由本特利3500監測儀表（包括現場探頭、前置器、接口模塊、功能模塊）、數據采集箱TDXnet及配套的組態、分析軟件（SYSTEM1）等組成。

我廠單臺機組汽輪機設計一套系統，給水泵小汽輪機設計兩套獨立的系統。汽輪機監測11個軸瓦的振動、軸向位移、轉速、高低壓缸脹差、高壓缸熱膨脹、偏心及鍵相。給水泵汽機監測4個軸瓦的振動、軸向位移、零轉速及鍵相。兩臺機組共用一套SYSTEM1系統，對數據進行采集、處理和保存，系統下位機和SYSTEM1系統共用一臺服務器級的計算機；給水泵汽機數據未進入SYSTEM1系統。

3 給水泵汽機軸位移保護邏輯分析

TSI系統的保護邏輯中，給水泵汽機軸向位移1與軸向位移2信號大于0.8mm，聯鎖停小汽輪機。在系統傳動過程中，已確認軸向位移通道故障時（含傳感器解除、前置器延伸電纜損壞、卡件故障），TSI系統的32繼電器卡件DO點輸出信號診斷為1，送至DCS系統后直接聯鎖停小汽輪機。而我廠軸向位移1、2信號存放于同一塊模擬量42卡件上，當該卡件故障損壞時，TSI系統會自動判定為軸向位移大，從而導致給水泵汽機跳閘。為防止給水泵汽機軸位移保護誤動，決定重新分配卡件通道及優化該保護邏輯。

4 優化過程

4.1 卡件通道分配

Bentley 3500系統中42模擬量卡分為channel1、channel2、channel3、channel4四個通道，其中channel1、channel2實現一個單獨功能，channel3、channel4實現一個單獨功能，振動、軸位移信號不能同時出現于channel1、channel2或者channel3、channel4。對此，需要重新分配框架中所涉及的42模擬量卡件通道，并布置電纜接線。

首先將小機TSI系統框架卡件4中的channel3（小機后軸振動2X）的數據拷貝到channel2（空）中，為軸向位移2信號空出可用通道。然后將卡件4中的channel3（原小機后軸振動2X）信號改為軸向位移2信號。從而實現軸向位移1、2信號分別存放于獨立的兩塊42模擬量卡，防止因為卡件損壞的信號誤判導致小汽輪機跳閘。

4.2 組態更改

模擬量42卡件組態更改：取消卡件3中的channel3（原軸向位移2）通道功能；卡件4中的channel2（原空通道）定義為機后軸振動2X信號；卡件4中的channel3（原機后軸振動2X）定義為軸向位移2信號。

4.3 相關邏輯修改

卡件7（振動繼電器32卡）中的后軸振動報警條件2X由S04C03A1改為S04C02A1，遮斷條件2X由S04C03A2改為S04C02A2；將卡件8（軸向位移繼電器32卡）中的位移報警條件軸向位移2進行修改，由S03C03A1改為S04C03A1，遮斷條件軸向位移2由S03C03A2改為S04C03A2。

4.4 通訊卡件定義

通訊92卡件重新定義：將機后軸振動2X信號通訊由S04C03改為S04C02，軸向位移2由S03C03改為S04C03。

4.5 保護傳動

4.5.1 振動保護傳動

用FLUCK744信號發生器＋9V干電池＋1.5V干電池串聯后引線分別連接1X振動42M卡件，輸入信號端子排COM和SINGNAL，用來模擬1X電渦流傳感器（直流10.5V模擬傳感器間隙電壓，信號發生器加交流60Hz頻率信號模擬傳感器振動信號）；用電科院函數發生器（或者再按前述方法加一組744串聯干電池）連接1Y振動42M卡件，輸入信號端子排COM和SINGNAL，用來模擬1Y電渦流傳感器。FLUCK744加信號1X振動到60μm（交流電源需要加0.5V左右），觸發振動大報警，32繼電器卡件振動大報警燈亮；FLUCK744加信號1X振動到80μm（交流電源需要加0.6V左右），函數發生器加信號1Y振動到60μm（交流電源需要加0.5V左右），觸發振動大遮斷，32繼電器卡件振動大遮斷燈亮。

4.5.2 軸位移保護傳動

用FLUCK744信號發生器＋9V干電池串聯后引線分別連接軸位移42M卡件，軸位移1輸入信號端子排COM和SINGNAL，用來模擬軸位移電渦流傳感器（直流電壓模擬軸位移信號）；用電科院函數發生器（或者再按前述方法加一組744串聯干電池）連接42M卡件，軸位移2輸入信號端子排COM和SINGNAL，用來模擬電渦流傳感器（直流電壓模擬軸位移信號）。FLUCK744、函數發生器加信號1／2軸位移到±0.56mm（直流電壓需要加到12.5V和7.5V），觸發軸位移大報警，32繼電器卡件軸位移大報警燈亮；FLUCK744、函數發生器加信號1A／1B軸位移到±0.8mm（直流電壓需要加到13.2V和6.8V），觸發軸位移大遮斷，32繼電器卡件軸位移大遮斷燈亮。

5 結語

通過對給水泵汽機軸位移保護邏輯的分析，發現系統存在的安全隱患，及時提出解決方案并順利完成優化，這是熱控人員必須具備的能力。熱控人員只有熟練掌握各個設備的邏輯，才能分析整個系統的流程，發現設計中的不合理之處，及時對邏輯進行優化修改，并能快速解決機組運行過程中遇到的問題，達到使機組安全、穩定、經濟運行的目的。

［1］谷俊杰，丁常富.汽輪機控制、監視和保護［M］.北京：中國電力出版社，2002.

［2］華東六省一市電機工程（電力）學會.熱工自動化［M］.北京：中國電力出版社，2000.

［3］張文溥.程序控制與熱工保護［M］.北京：水利電力出版社，1991.