基于本特利汽輪機振動檢測系統的可靠性研究與應用

作者簡介：趙艷紅（1988.11-），女，漢，河南省，大專，助理工程師，熱控自動化。

摘要：針對某發電企業汽輪機振動檢測系統引起機組非計劃停運等異常事件，對多次的異常分析和處理進行終結，得出了振動檢測系統軸振、軸向位移、轉速探頭等現場安裝要點、邏輯組態要點以及日常維護的要點和步驟，最后將經驗應用于320MW機組、630MW機組、1000MW機組，驗證了本文所提供的方法的有效性和合理性。

關鍵詞：本特利;汽輪機振動檢測系統;可靠性

1 引言

隨著汽輪發電機組容量的迅速增大，汽輪機需在高參數、高容量下運行，同時一些發電機組還要適應用戶供電、供熱、深度調峰等各種工況的需求，對汽輪機振動檢測系統的可靠性的要求也進一步提高，一方面要求系統能準確的反應出機組的振動、位移情況，另一方面也要求系統本身的穩定性也滿足要求，減少測點、硬件、通訊等異常而引起測點的退出、保護的退出使得測點失去監視的現象發生。但是在實際應用中、測點的安裝不標準、組態的不規范、報警、保護設置的不合理的情況引起各種異常事件時有發生，據統計，某電廠TSI系統發生的異常和缺陷占比全年度缺陷的10%，某電廠5臺機組，在經過大量的實踐總結下，得出了基于本特利汽輪機檢測系統的可靠研究與應用。

2 某電廠630MW機組汽輪機振動檢測系統的運行現狀

某電廠600MW機組主機TSI系統采用BENTELY 3500系統，三個框架，共有42個測點。

3 某電廠630MW汽輪機采用本特利TSI系統的安裝規范

軸向位移、高缸脹差（以一組為例）

3.1 工具準備

3.1.1 測量工具：安裝有本特利3500軟件的筆記本電腦一臺以及與卡件的連接線一條;萬用表3臺（至少有一臺可以測量直流電流）;磁性千分表座和行程≥25mm千分表各一個;塞尺一把;游標卡尺一把;

3.1.2 通訊工具：充滿電的對講機兩對和備用電池2個。

3.1.3 常用工具：6”8”10”開口扳手各一把或與安裝螺絲相對應的梅花或呆頭扳手各一把;試電筆、尖嘴鉗、十字螺絲刀、剪刀、銅片、棉紗、扎帶、Φ20～Φ26蛇皮管、膠帶、電工絕緣膠布等;焊好引出線的鱷魚夾一對，手電筒一把。

3.2 探頭安裝

3.2.1 在確認汽輪機大軸已被頂至工作位置，TSI機柜已經受電后，可以安裝探頭，安裝以推力瓦間隙（0.37mm，由機修人員測量后提供）中間位為探頭零位。

3.2.2 松開探頭鎖定螺絲，將底座支架安裝到位后才可將探頭安裝在底座上，以防止安裝時探頭碰撞靠背輪。（注意：探頭支架的位置固定時，必須保證支架在正、負量程范圍內移動的下限和上限值。為了確保支架在校驗時移動的下限和上限值，在松開探頭鎖定螺絲后，測量探頭移動總位移量;根據試驗室校驗的數據在測量的有效位移量內選擇中間位移量對應的電壓值。）

3.2.3 底座支架固定后，將探頭慢慢旋向靠背輪，使探頭慢慢貼近靠背輪，用塞尺和手電筒光照檢查探頭的整個測量面是否完全、均勻平貼靠背輪;

3.2.4 當探頭不能均勻平貼靠背輪時，可剪些銅片單層或多層塞進安裝螺絲縫隙，調整探頭角度，最后使探頭平貼靠背輪。

3.3 測量工具安裝和設置

3.3.1 用萬用表直流電壓檔測量對應前置器的COM和-VT端子應在-24V左右。將探頭引出線接入前置器，一對鱷魚夾引出線分別綁緊萬用表表筆并用絕緣膠布包好，紅、黑表筆分別夾住前置器的OUT和COM端子，此時萬用表讀數應該≤|-3V|。

3.3.2 根據校驗室對各探頭的靜態校驗結果，此次將高缸脹差（前）前置器輸出電壓-11.949 VDC、高缸脹差（后）前置器輸出電壓-8.051 VDC，軸位移前置器輸出電壓-10.00 VDC定為零位，傳感器靈敏度3.94 VDC/mm，根據以下計算公式可得出推力瓦緊靠工作面時的安裝電壓值：

高缸脹差（前，機頭側）X=VO+F×1/2×△×Sin9.5=-11.829 VDC

高缸脹差（后，電側）" X=VO-F×1/2×△×Sin9.5=-8.171 VDC

軸位移（1、2，機頭側）X=VO-F×1/2×△=-10.729 VDC

軸位移（3、4，電側）" X=VO+F×1/2×△=-9.271 VDC

（注：式中V0-零位安裝電壓，F-傳感器靈敏度，△-推力瓦間隙）

3.3.3 旋轉探頭套管使探頭離開靠背輪，使萬用表讀數變化直至達到各探頭安裝電壓X值（以TSI機柜端子測量到的電壓為準）。

3.3.4 在達到安裝電壓X值后，將磁性表座吸附在汽機本體合適位置并安裝千分表。把千分表調至合適量程（如定為-6～12mm，對于行程為25mm的千分表將有0～25 mm范圍）。

3.3.5 這次某機組的高缸脹差量程范圍為-6～+12mm;探頭趨近測量面為負方向，在調試過程中，探頭向發電機側方向移動為負方向，向機頭側方向移動為正方向。

3.3.6 某機組報警值及危險值的設定：高缸脹差報警值為≥10.3mm或≤-4.0mm ;軸向位移報警值為≥±0.9mm ， 危險值為±1.0mm 。

3.4 調試

3.4.1 用對講機通知同一組的在電子間TSI機柜旁的人員，告知探頭已安裝好并已調整到位，可以開始調試。

3.4.2 按電子間人員要求，以“零位—負—正—零位”或“零位—正—負—零位”任一方式進行調試，脹差每次行程變化2mm，（以就地千分表讀數為準），記錄每次變化后前置器輸出電壓（以TSI機柜端子測量電壓為準，就地前置器的測量電壓報數供參考）。在數值讀取時盡量不使用對講機以免對測量值產生干擾。

3.4.3 當調整完一個來回行程后，記錄數值。

3.4.4 將萬用表直流電流檔接入TSI對應卡件的4～20mA輸出端子，就地按2.4.2" 重復一次，如果輸出電流為非線性，檢查之前記錄數值是否正確。

3.4.5 若輸出電流線性，通知就地人員分別將探頭調至正、負報警值，記錄數值，然后將探頭調到報警值，慢慢向報警值方向調大，當將近達到報警值值時，要非常緩慢的調整，就地人員不要用對講機對話，聽從電子間人員指揮。當報警值正確動作后，觀察BTG盤光字牌是否正確報警（ETS柜要送電，并將軸位移保護開關投入，光字牌才能顯示軸位移報警）。通知就地人員調試完成。

3.5 結束工作

3.5.1 將探頭調整到推力瓦緊靠工作面時的安裝位置，鎖緊鎖定螺絲，觀察片刻，如果前置器輸出電壓不發生變化，拔出探頭到前置器的插頭，綁扎、穿蛇皮管、包扎、理順、盤卷延伸電纜，最后將探頭插頭插回前置器;在穿出汽機本體處用密封橡膠封堵。當前置器輸出電壓基本不變，調試完成。

3.5.2 撤出萬用表，蓋好前置器端子箱蓋，拆卸千分表及磁性表座。收拾工具，清理現場，在探頭引出電纜綁上設備名稱標識牌。

3.5.3 在探頭附近設置醒目文字標示，提醒機修人員此探頭已經調校完畢，勿碰撞損壞！

3.6 渦流探頭（軸振、偏心、轉速、鍵相）

3.6.1 工具：萬用表一臺，8”活動扳手和英制#17呆頭扳手各一把（安裝#6瓦需要兩把40”活動扳手），尖嘴鉗、試電筆、扎帶、棉紗、膠帶、 Φ20～Φ26蛇皮管等。

3.6.2 安裝：測量對應前置器輸出電壓應在-24V左右，紅、黑表筆分別夾住前置器OUT和COM端子，此時萬用表讀數應≥|-22V|。將探頭旋入探頭支架，直到間隙約為1mm，將探頭連延伸電纜接入前置器，調整探頭間隙，使萬用表讀數在-（10.0±0.25V），鎖緊螺帽。

注意：軸振探頭由于伸進軸蓋而看不見，安裝時可用一條約半米長直棒（如銅管、粗單支線等）伸進安裝孔大概量一下深度。當探頭旋進深度差不多時，將探頭引出線接入前置器，測量前置器輸出電壓，當電壓還是≥|-22V|，就再旋進兩三圈測量電壓。當電壓值開始變化，慢慢調整探頭間隙，使萬用表讀數在-（10.0±0.25V），鎖緊螺帽。

3.6.3 結束：撤出萬用表，綁扎、穿蛇皮管、包扎、理順、盤卷延伸電纜，蓋好前置器端子箱蓋，收拾工具，清理現場，在探頭引出電纜綁上設備名稱標識牌。

3.7 現場安裝的注意事項

因為探頭和延伸電纜存在接頭，接頭部分放置在軸承箱內，接頭的檢查周期基本上為一個大修周期，接頭需要百分之百可靠，通常我們將接頭連接后，用尖嘴鉗鎖緊，外面用耐熱膠布纏繞，外層再用熱縮管鎖緊。放置在軸承箱外的接頭，利用每次停機機會對接頭輕微晃動，查看測點是否跳變，測點跳變說明接頭不牢固，需重新處理。此經驗是保證測點長期可靠的重要方法之一。

4 某電廠630MW汽輪機采用本特利TSI系統的保護配置以及邏輯組態規范和注意事項

4.1 某電廠630MWTSI超速保護

保護定值：≥3300rpm

一次元件：TSI轉速1;TSI轉速2;TSI轉速3

保護配置：三路TSI轉速分別進入TSI機柜內3塊54卡內，在模塊內進行邏輯判斷分別輸出三路開關量（DO）進入ETS，在ETS邏輯組態中三路開關量三取二判斷執行跳機。

4.2 號機組軸向位移大保護

保護定值：±1mm

一次元件：軸向位移1;軸向位移2;軸向位移3;軸向位移4

設備安裝位置：

保護配置：四路軸向位移信號分別進入TSI系統RACK2框架的42M卡;在TSI邏輯組態中，軸向位移1和軸向位移2任意一個≥±1mm;與上軸向位移3和軸向位移4任意一個≥±1mm，保護觸發，通過RACK2框架的兩塊32卡和一塊33卡分別輸出一路開關量（DO），三路開關量（DO）進入ETS，在ETS邏輯組態中三路開關量三取二判斷執行跳機。

TSI邏輯組態語言：

（ （ S06C03P01A2 + S07C03P01A2 ） * （ S08C03P01A2 + S09C03P01A2 ） ）

4.3 某電廠630MW軸振大保護

保護定值：≥250um（TSI側）

一次元件：1-8瓦的X項軸振探頭;1-8瓦的Y項軸振探頭。

保護配置：1-8瓦的X項軸振監測信號分別進入TSI機柜RACK1框架的42M卡的1通道。1-8瓦的Y項軸振監測信號分別進入TSI機柜RACK2框架的42M卡的1通道。在TSI邏輯組態中，每一個軸振信號分別判斷，軸振≥250um后通過RACK1和RACK2的33卡和32卡分別輸出開關量（DO）至ETS，在ETS邏輯組態中16路開關量任意一個觸發和ATC任意兩個≥150um的開關量相與保護動作執行跳機。

4.4 本特利TSI組態注意事項

軸振卡件組態的注意事項

卡件設置時振動達到危險值時設置為不保持，防止測點異常引起保護誤動。

軸位移四取二選擇時需選擇正常與（紅色畫圈部分），即測點故障時測點的信號發1。

通常現場TSI轉速均有三個轉速，三個轉速三取二，可以采用三個轉速卡獨立表決方式來實現即卡件分別輸出三路DO，三路DO到ETS系統實現三取二。采用非獨立表決即三取二是通過卡件內部實現的，三路DO要么都是1要么都是0。關于NOTOK或者卡件故障、BYPASS測點是否參與邏輯運算，還需進一步根據選項設定。某電廠三個轉速采用非獨立表決，并且NOTOK或者卡件故障、BYPASS測點發1參與邏輯判斷的選項，在底板通訊異常時引起超速誤動機組非停的事件發生，所以此保護此選項十分重要。

5 總結評價的綜合性結論

汽輪機振動檢測系統的重要性毋庸置疑，該系統的可靠性需要安裝的規范、組態的規范、維護的規范。尤其的是對組態的某些選項的斟酌、思考、驗證才能保證測點的準確、才能使汽輪機振動檢測系統不發生誤動也不發生拒動，滿足電力系統25項反措的要求，避免引起汽輪機動靜發生摩擦等重要設備損壞的事件發生。

參考文獻

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