電廠TSI系統故障分析及處理

張宏國

摘要：TSI系統在火電廠機組中占據著關鍵性地位，對于保障機組安全發揮著重要作用。TSI系統發生故障，將影響機組的安全穩定運行。對此，有必要分析TSI系統故障及其原因，并采取有效措施，實現對TSI系統故障的預防處理。本文簡述了電廠TSI系統的概念，淺析了電廠TSI系統故障，探究了電廠TSI系統故障的處理應用措施，以期為電廠TSI系統故障處理提供借鑒。

關鍵詞：TSI系統;故障分析;處理措施

PowerPlantTSISystemFaultAnalysisandTreatment

ZhangHongguo

（StatePowerInvestmentCorporationChongqingHechuanPowerPlantCo.，Ltd401536）

Abstract：TheTSIsystemoccupiesakeypositioninthethermalpowerplantunit，andplaysanimportantroleinensuringthesafetyoftheunit.FailureoftheTSIsystemwillaffectthesafeandstableoperationoftheunit.Inthisregard，itisnecessarytoanalyzeTSIsystemfailuresandtheircauses，andtakeeffectivemeasurestoachievepreventivetreatmentofTSIsystemfailures.ThisarticlebrieflydescribestheconceptofpowerplantTSIsystem，analyzespowerplantTSIsystemfaults，andexploresthetreatmentandapplicationmeasuresofpowerplantTSIsystemfaults，inordertoprovideareferenceforpowerplantTSIsystemfaulthandling.

Keywords：TSIsystem;Faultanalysis;Treatmentmeasures

前言：

TSI系統，即汽輪機監測保護系統是電廠汽輪機的監測保護系統。為有效保障汽輪機組運行的安全性和經濟性，必須確保TSI系統動作可靠。但在實際中，電廠TSI系統極易產生各類故障，導致其保護信號出現異動情況，造成TSI系統出現誤動，由此引發跳機事件，對發電機組運行的安全性和穩定性造成不良影響。對此，要深入分析電廠TSI系統故障，并立足于實踐，積極探究有效措施對TSI系統故障進行解決。

一、電廠TSI系統概述

TSI系統，是電廠汽輪機配置的安全監視系統，具備保護機組的功能，且能實時監測機組狀態，還能儲存監視機組啟動、運行、停止等各項環節涉及的轉速、脹差、振動等重要參數，能如實記錄機組輸出信號，并能顯示機組運行狀態和自動停機等。另外，TSI系統能整理機組故障信息，便于快速診斷故障。TSI系統會直接影響機組運行的整體安全性。TSI系統涉及諸多方面的內容，極易受系統控制、測量探頭安裝以及信息傳輸等因素影響而產生故障，并導致機組跳閘等事故。雙槐電廠300MW機組TSI系統使用EPRO公司產品，其包括對汽輪發電機和兩臺汽動給水泵的安全監視，由轉速、偏心、軸位移、脹差、軸振動、蓋振、熱膨脹、超速、零轉速監視器組成。除熱膨脹監視器外，其余都采用MMS6000監控系統。

二、TSI系統工作原理

TSI系統中應用得最多的傳感器是電渦流傳感器，常用于對汽輪機振動、脹差、偏心、健相、軸位移、轉速等檢測，為汽輪機的安全運行提供了可靠保障。如MMS6000系統由系統框架，就地探頭裝置和延長電纜組成。就地探頭裝置由電渦流探頭、延長電纜、前置器組成。它通過探頭感應探頭與被測金屬端面間的間隙變化來反映被測各參數的變化。前置器將探頭與被測金屬面的間隙轉變為0-24VDC信號。前置器與探頭通過延長電纜連接。前置器與框架內的功能模塊通過連接電纜相連。如圖1為典型的TSI系統工作原理圖

1、電渦流傳感器的基本工作原理

電渦流傳感器是利用電渦流效應工作的。如圖2所示，一個通有交變電流I1的傳感器線圈，由于電流的變化，在線圈周圍會產生一個交變磁場H1。當被測導體置于該磁場范圍之內時，則被測導體內便產生電渦流I2，同時也將產生一個新磁場H2，H2與H1方向相反，因而抵消部分原磁場，從而導致線圈的電感量、阻抗和品質因數Q發生變化。這個變化不但與導體的幾何形狀、電導率、導磁率有關，也與線圈的幾何參數、電流的頻率以及線圈到被測導體的距離間隙有關。一旦有關尺寸、材料確定后，其所產生的電渦流大小僅與被測導體的距離成單一函數關系。

2、振動信號的測量原理

振動信號是汽輪機發電機組最重要的參數之一。振動信號一般通過非接觸式電渦流傳感器測量振動的位移量，由于此時測量的振動位移量是轉子軸表面相對于渦流傳感器探頭間的位置變化，因此又稱作相對振動測量。它由測量探頭、高頻信號發生器和濾波器等組成，從前置器輸出的電壓正比于傳感器與測量表面間隙的電壓，因此只要可靠測出輸出電壓大小就能間接反映機組的振動大小情況。

三、電廠TSI系統故障分析

1、缺乏完善的保護邏輯和硬件配置

TSI系統需對接收的現場信號進行統一的系統處理和邏輯運算，確保最終信號有效進入DCS系統或者ETS系統，并發揮報警或者信號保護功能。因此，需對邏輯保護條件進行合理設置，確保系統實現正確的邏輯“判斷”，并保障系統的可靠運行。缺乏完善的保護邏輯和硬件配置，會導致機組發生異常[1]。

2、缺乏妥善的運維管理

在對TSI系統實施日常維護時，突發事件的發生，會伴有明顯標識或報警。對此，應及時采取有效措施進行處理。部分連接介質出現老化，各類系統元件發生故障，或者其他因素影響周圍環境，造成系統指標出現下降，并超出系統工作相應的允許范圍，導致故障產生。人為因素引發的故障，會影響系統運行的可靠性。上述情況的隱蔽性較高[2]。對此，需加強維護管理，及時查找原因，減少各類故障的發生。然而，在實際中，缺乏妥善的運維管理，將導致故障加重。

3、缺乏對現場傳感器的牢固規范安裝

汽輪機組在轉換機械量的具體過程中，主要通過傳感器輸出振動、蓋振以及轉數等電參數，輸出的參數信號能通過現場連線，對監測系統及時傳送。在安裝傳感器時，各類測量對象具有不同的要求。只有對傳感器進行合理安裝，其輸出信號參數，才能有效保障TSI系統實現正常良好運行。在現場安裝傳感器時，若未能將傳感器安裝牢固，或者未遵循安裝規定實施規范操作，將導致機組運行發生異常。

4、測量系統受到電磁干擾

電磁干擾產生的原因可能有2點，一是信號傳輸電纜的屏蔽效果不好，使外部電磁信號對測量信號或者測量信號內部之間產生干擾;另一個是就地前置器和測量模件的抗干擾能力不強。經測試前置器的抗干擾性能較好，而具有數據采集功能的測量模件由于安裝在控制室內，附近有變頻器、電源柜等大功率設備，電磁環境比較差，會對測量信號的處理造成一定的干擾。

四、電廠TSI系統故障的處理應用

1、優化保護邏輯和硬件配置

必須對TSI系統配置兩路可靠性較高的AC220V冗余電源，并控制切換時間不超過5ms，在硬件配置上，應將電源模塊配置于TSI裝置內。為實現對全程冗余配置的更好保護，應設置三取二保護的信號回路，并合理分配信號將信號分部于不同的卡件防止卡件損壞導致誤動。例如，各配置三塊轉速信號和軸向位移信號卡件。對于輸出的所有保護信號，應同時常開兩路將信號輸出。在TSI系統中，應對保護邏輯配置閉鎖條件，據此提升邏輯保護系統。

2、對TSI系統加強運維管理

為增強機組運行的安全性和可靠性，要增強系統配置和邏輯配置的合理性，并使用較為可靠的現場設備，在此基礎上，對TSI系統加強巡視，檢修維護，始終保障系統實現正常運轉。另外，對TSI系統裝置、電纜以及部件運行過程中存在的異常情況，要及時進行檢修和維護管理。

3、對現場設備進行規范安裝和調試

為保障機組運行的可靠性，應對TSI系統涉及的現場設備進行規范安裝和調試。在安裝傳感器的過程中，應確保支架剛性充足，并在支架間運用具有較高可靠性的放松措施。例如，對支架添加防滑墊。將合適的底座配套與螺紋配置在振動探頭中，不同規格的螺紋，極易造成振動探頭松動。在選擇傳感器時，應盡量對一體化傳感器進行選取。此類傳感器實現了對傳感器與延伸電纜的一體化結合。如果帶有中間接頭，需確保傳感器尾線的絕緣具有較高的可靠性。固定延伸電纜，并確定其走向，應避免電纜損失。另外，在安裝傳感器前，應科學選擇其前置器，確保前置器與傳感器的良好配套，據此實現對系統線性的有效提升。

4、加強電磁干擾問題防范

前置器到測量模件的電纜一定要采用計算機屏蔽電纜，每一套軸振測量系統用一根獨立的電纜。電纜屏蔽層采用單端接地，一般前置器處的電纜頭屏蔽層不接地，所有電纜屏蔽層集中到機柜里接地，再接至DCS網絡或單獨的總接地。這樣可以防止屏蔽層因兩端電勢差產生電流引起干擾。測量模件要安裝在密封的金屬機箱里，機箱接地接入DCS網絡或單獨的總接地，機柜和電纜布置要盡量遠離大功率用電設備，這樣可基本消除附近其他設備帶來的電磁干擾。

結語

TSI系統作為安全監視和保護系統，能有效保障電廠汽輪機運行的安全性和穩定性。對此，要重視對TSI系統故障的總結，并采取有效措施進行解決。電廠TSI系統常見的故障體現在缺乏完善的保護邏輯和硬件配置、缺乏妥善的運維管理、缺乏對現場傳感器的牢固規范安裝。對此，要通過優化保護邏輯和硬件配置、對TSI系統加強運維管理、對現場設備進行規范安裝和調試等措施實現對TSI系統故障的有效預防和解決，以實現發電機安全、可靠運行。

參考文獻：

[1]李維敏.TSI系統故障原因及可靠性分析[J].山東工業技術，2016（03）：

31-32.

[2]陳羽，高文儉.提高TSI系統可靠性優化措施[J].云南電力技術，2020，48（02）：66-67+74.

[3]劉國輝，胡劍波，董偉.TSI系統在西柏坡電廠中的應用及故障分析[J].現代信息科技，2018，2（09）：126-129.