600MW 機組汽輪機高壓缸差脹波動大原因分析及解決

許斯頓 肖榕輝

（廣東珠海金灣發電有限公司，廣東 珠海519000）

汽輪機安全監視系統（TSI-Turbine Supervisory Instrument）是一種集保護和檢測功能于一身的監視系統，可以對汽輪機振動、軸位移、差脹等進行監視和保護，是大型旋轉機械必不可少的保護系統。金灣發電公司2×600MW 機組汽輪機配置一套TSI 裝置，采用美國本特利公司生產的3500 系列汽輪機組安全監視儀表，由儀表組件和傳感器、前置器以及預制電纜等組成。其中有一臺機組的高壓差脹在機組運行期間出現波動情況，后來檢查信號測量回路，找出了高壓差脹波動的原因，在機組運行期間采取了臨時措施，確保機組高壓差脹顯示正常，在機組檢修期間徹底解決了該問題。3500 系統在汽輪機上有廣泛的應用，成功解決這個問題具有很大的參考價值。

1 存在現象

1.1 汽輪機高壓缸差脹波動情況

3 號機組高壓缸差脹1 和3 號機組高壓缸差脹2 顯示值出現波動，由當前值突然波動到0mm，又快速恢復到當前值3.0mm，波動次數比較頻繁。波動情況如表所示。

高壓缸差脹值顯示值波動參數

1.2 汽輪機高壓缸差脹測量回路簡介

汽輪機高壓缸差脹采用補償式輸入脹差（CIDE）測量，有兩套高壓缸差脹測量裝置，每一套高壓缸差脹測量回路使用兩個3300XL-25mm 的電渦流探頭，探頭靈敏度為0.787V/mm（20mV/mil），靠近調閥端的為DEHA，發電機端的為DEHB，安裝方式如圖1 所示。兩個探頭以補償式的方式布置用來擴大測量的范圍，可以將測量范圍擴大到單個探頭量程的兩倍。高壓缸差脹的測量量程為－8-12mm。（我廠高壓缸差脹信號回路示意圖如圖1 所示）。

2 問題分析

2.1 3 號機組高壓缸差脹信號波動為0mm 原因檢查

（1）用筆記本電腦與本特利3500 系統相連接，對汽輪機高壓缸差脹回路對應的框架組態進行上傳，并且在線打開了3500軟件的SOE 記錄，發現汽輪機高壓缸差脹1 和汽輪機高壓缸差脹2 的4 個采集通道都在高壓缸差脹信號波動的時間段都出現了NOT OK 信號，但馬上又自己恢復正常。通過3500 軟件的SOE 報警信息可判斷汽輪機高壓缸差脹信號波動原因在TSI 機柜卡機到探頭回路中，與DCS 卡件回路無關。

圖1 汽輪機高壓缸差脹信號回路示意圖

圖2 汽輪機高壓缸差脹安裝位置圖

（2）檢查汽輪機高壓缸差脹前置器接線端子、高壓缸差脹TSI 機柜接線端子無松動。

（3）檢查汽輪機高壓缸差脹探頭延伸電纜（汽輪機前箱以外部分）、汽輪機高壓缸差脹前置器均沒有發現異常。

（4）對高壓缸差脹前置器到TSI 機柜的屏蔽電纜進行了絕緣檢測，發現對地電阻都是兆歐級，無異常。

（5）汽輪機補償式高壓缸差脹組態檢查，檢查補償式高壓缸差脹組態文件，發現有兩種情況可以導致汽輪機高壓缸差脹顯示為0mm。

第一種情況為：傳感器處于截止過電壓（COV）時候，截止過電壓（COV）是監測器利用該電壓進行兩個傳感器間的切換，傳感器的截止過電壓（COV）定義為組合滿量程的中間值。例如：當兩個探頭都處于截止截止過電壓（COV）時，組合讀數為中間刻度值。汽輪機高壓缸差脹量程為－8-12mm，中間刻度就是0mm，所以當傳感器處于截止過電壓（COV）時候，汽輪機高壓缸差脹信號顯示為0mm。

第二種情況為：當汽輪機高壓缸差脹信號在NOT OK 狀態下，高壓缸差脹顯示為通道設置的鉗定值（Clamp Value），目前鉗定值設置為0mm，當輪機高壓缸差脹信號在NOT OK 狀態下，汽輪機高壓缸差脹信號顯示為0mm。

結合圖4 的3500 軟件的SOE 記錄,汽輪機高壓缸差脹1 和汽輪機高壓缸差脹2 的4 個采集通道都在高壓缸差脹信號波動的時間段都出現了NOT OK 信號, 所以確定由于卡件通道產生了NOT OK 信號,導致汽輪機高壓缸差脹信號顯示為0mm。

2.2 汽輪機高壓缸差脹NOT OK 原因檢查

（1）汽輪機高壓缸差脹監測卡件故障，也有可能導致卡件通道產生了NOT OK 信號，測量汽輪機高壓缸差脹監測卡件輸出電壓正常，無波動，并且更換新的汽輪機高壓缸差脹監測卡件，還是會出現汽輪機高壓缸差脹NOT OK 信號，汽輪機高壓缸差脹監測卡件故障原因排除。

（2）在TSI 機柜處用高精度數字示波器對高壓缸差脹信號進行采集，發現高壓缸4 個信號采集通道都有0.3 毫秒的5-7V的干擾信號。

通過以上檢查基本確認，汽輪機高壓缸差脹1 和汽輪機高壓缸差脹2 顯示值由當前值波動到0mm, 是由于在正常高壓缸差脹信號回路中（正常信號為-9--11v）疊加了-5--7V 的干擾信號，導致高壓缸差脹信號電壓短時間超出了正常的OK 電壓設置范圍（-1.35--12.55V），處在NOT OK 狀態下（高壓缸差脹OK 電壓設置范圍如圖3 所示）。在高壓缸差脹組態中設置了當差脹信號在NOT OK 狀態下，高壓缸差脹顯示為通道設置的鉗定值（Clamp Value），目前鉗定值設置為0mm。

2.3 3 號機組高壓缸差脹干擾信號檢查情況

（1）在高壓缸差脹前置器處用高精度數字示波器對高壓缸差脹信號進行采集，發現高壓缸4 個信號采集通道同樣有0.3毫秒的5-7V 的干擾信號。

（2）在高壓缸差脹前置器用信號發送器模擬高壓缸差脹正常信號（為-9--11v），在TSI 機柜處用高精度數字示波器對高壓缸差脹信號進行采集，未發現高壓缸4 個信號采集通道有干擾信號。

通過以上檢確認高壓缸差脹信號的干擾信號存在于由汽輪機前箱部分，基本判斷為汽輪機軸承接地絕緣不好，導致軸承放電，汽輪機軸承上安裝的TSI 探頭中，汽輪機高壓缸差賬探頭的直徑最大為25mm，所以汽輪機軸承上產出的電壓被大直徑的汽輪機高壓缸差脹渦流探頭拾取，產生了干擾信號，導致汽輪機高壓缸差脹卡件出現NOT OK 信號。

3 問題的解決方案

3.1 臨時方案措施

由于3 號機組還在正常運行，無法對高壓缸差脹信號存在于汽輪機前箱部分進行徹底檢查處理，為了3 號機組的安全運行，采取了以下臨時措施。

（1）退出3 號機組高壓缸差脹高保護。

（2）臨時將3 號機組高壓缸差脹1 和高壓缸差脹2 的OK電壓設置范圍由-1.35--12.55V，修改為-1.35--21V，修改參數界面如圖3 所示。

圖3 高壓缸差脹OK 電壓修改后范圍

采取了以上措施后，3 號機組運行期間沒有再次出現高壓缸差脹顯示值波動情況，運行情況如圖4 所示。

圖4 3 號機組汽輪機高壓缸差脹顯示值

3.2 根本解決措施方案

3 號機組停機檢修期間，電氣專業更換了發電機汽端的絕緣碳刷，杜絕了汽輪機軸承接地絕緣不好，汽輪機軸承放電現象，高壓缸差脹測量回路沒有發現毛刺信號。所以將3 號機組高壓缸差脹1 和高壓缸差脹2 的OK 電壓設置范圍改回正常電壓范圍。

4 結論

汽輪機高壓缸差賬監視保護回路，作為防止汽輪機軸系與缸體因為膨脹不同步而造成動靜碰磨等嚴重機組損害事故的重要保護回路，其測量的精確度與可靠性，是汽輪發電機組安全運行的一道重要屏障。通過對汽輪機高壓缸差賬測量回路的仔細分析，及時發現原因，通過臨時措施和根本措施的執行保證了汽輪機高壓缸差脹的可靠運行。