清水川电厂汽轮机监测系统简介

摘要：汽轮机监测系统（Turbine Supervisory Instrumentation）简称TSI，是一种可靠、连续地不断测量汽轮机发电机转子和汽缸机械工作参数的监控系统，可用于显示机组的运行状况，提供输出信号给记录仪，并在超过设定的运行极限时发出报警。另外，还能提供使汽机自动停机以及用于故障诊断的测量。陕西清水川发电有限公司汽轮机监测系统采用德国epro公司的MMS6000旋转机械监测保护系统，由上汽厂成套提供。

关键词： TSI；MMS6000；保护；检测

中图分类号：TJ765.4文献标识码：A 文章编号：

引言：陕西清水川发电有限公司汽轮机监测系统采用德国epro公司的MMS6000旋转机械监测保护系统。该MMS6000系统的各种测量模件均采用双通道设计，所有运行参数（包括测量方式）均可通过编程软件进行设置，且模块具有保存有相关的运行纪录功能。对模块进行新的组态或是修改原先的组态，均可在运行过程中进行。当修改组态并进行传送时，可新编译运行参数，然后传送给模块；或直接在线连接进行必要的修改。

机组TSI系统安装的测点包括：缸胀、偏心、键相、零转速、轴移、轴振、瓦振、差胀。

1 . 汽轮机监测系统组成及原理

1.1键相、转速监测系统

键相测量就是通过在被测轴上设置一个凹槽称为键相标记（如右图）。当这个凹槽转到探头位置时，相当于探头与被测面间距突变，传感器会产生一个脉冲，轴每转一周，就会产生一个脉冲信号，表明了轴在每转周期的位置。因此通过对脉冲计数，通过将脉冲与轴的振动信号比较，可以确定出振动的相位角。

清水川电厂汽轮机监测系统中转速、键相监测采用测量卡件MMS6312，PR9376/20霍尔效应传感器及CON 021前置器。模块有两个输入为正向或负向的脉冲信号，输入的脉冲在通过一个低通滤波单元后变为一个标准的TTL脉冲，然后进入两个通道共用的微处理器做进一步处理。该模块拥有自动触发限值选择装置以及自动排除干扰纠偏电路，使它适用于各种脉冲传感器。模块内置两个电源极性一致的传感器供电电源，每通道一个，并与模块其它电路之间电隔离。

1.2 差胀、轴位移监测系统

差胀、轴位移监测系统都是利用电涡流传感器的输出电压与其被测金属表面的垂直距离在一定范围内成正比的关系，将位移信号转换成电压信号送至监测仪表，从而实现监测和保护的目的。

清水川电厂汽轮机监测系统中胀差、轴位移监测采用测量卡件MMS6210及CON 021前置器。传感器的输出信号经过MMS6210模块处理并与设置的工作模式成正比转换成标准信号输出。

轴位移采用双通道差值测量方式。每个通道单独组态﹑测量﹑并计算特征值。模块对两个通道特征值间的差进行监测，当差值大于事先设置的百分比时给出报警。此功能既可用于双通道相互独立测量，也可用于多通道的最小/最大值测量。报警采用“或”逻辑，且发出“轴位移报警”信号；保护逻辑输出两个独立的接点信号，在继电器输出接点进行“与”，然后送出一组信号至ETS系统。

1.3 轴振监测系统

机组在实际运行过程中，必将产生振动，为防止事故的发生，将机组振动限制在安全的范围内尤为重要。汽轮机监测系统中轴振监测采用测量卡件MMS6110，PR6423/01涡流传感器及CON021前置器。

传感器的测量范围为-1.0～+1.0mm，测量回路电压范围：-2～-18Vdc。因为输入信号最终取决于由轴的振动所产生的交流信号，信号的直流部分（传感器定位时的前置器电压）在模件内部进行信号处理时将被滤掉。但考虑到涡流传感器的线性度及机械位置等因素，为防止机械偏差造成传感器的机械磨损，又照顾涡流传感器的特性，一般安装时应在－10～12Vdc左右。

轴振的报警信号采用“或”逻辑，任何一个测点的测量值超过设定的报警值后，均可送出一对报警接点。跳机信号的逻辑组合方式为：每个轴承位置的X和Y方向先相“与”送出一对接点信号，然后7个轴承位置送出的接点信号再相“或”最后形成一个总的跳机信号。

1.4 偏心监测系统

机组在启停和变工况运行、特别是机组负荷大幅度变化时，转子的重心和机组的旋转中心不在同一条几何中心时，将可能造成转子偏心，形成轴弯曲。而弯曲可使轴振等增强，因此对偏心的监测尤为重要。清水川电厂汽轮机监测系统中偏心测量安装1个测点，位于前箱位置。使用的测量插件为MMS6220，使用的传感器和前置器分别为PR6423/01和CON0211 。传感器的测量范围为-1.0～+1.0mm，测量回路电压范围：-2～-18Vdc。故而选择-10.00V对应零点。轴偏心测量采用国内普遍使用的偏心测量Spp方式，即特征值正比于轴偏心Spp，偏心测量应在低转速时进行。报警逻辑采用单独送出方式：即主、预“报警信号”各送出一对接点。

1.5轴承振动监测系统

MMS6120 为双通道轴承振动测量模块，可以用电动式速度传感器测量轴承振动来监测和保护各种类型的涡轮机械。清水川电厂轴承振动监测共安装7个测点，使用了4块MMS6120监测模块，使用的传感器为PR9268/20电动式传感器（PR9268/20为垂直方向测量传感器），接安装在缸外的轴承盖上。此外，每个传感器提供一个独立带缓冲的提升线圈电流输出，用来补偿传感器线圈的机械沉降。确保电动式传感器内部的振子在不同安装角度下的初始工作位置总是处于传感器中心位置。如果垂直安装PR9268/20（0°），可以不选择提升电流（off）。

由于传感器的输出信号与轴瓦的绝对振动成正比，所以模块将两个通道的传感器输入信号分别转换成标准信号输出。两个通道相互独立，每个通道可单独设置成监测振动幅值（零-峰值或峰-峰值），本厂采用Spp方式（如上图）。每个通道的参数（量程范围，传感器类型，限值等）单独设置，计算各自的特征值并监测其是否超限。

1.6 缸胀监测系统

清水川电厂使用缸胀测量模块MMS6410，PR 9350/02 LVDT 传感器及CON 021前置器测量缸体的热膨胀，输入信号来自于安装在前箱的2个半电桥结构的电感式传感器的输出。每个通道可以独立使用；两个通道也可以结合使用，将测量值相加或相减。模块可以对位移、角度、力、扭振等参数进行动态和静态的测量。

MMS6410 从一个稳定的振荡器提供给与其连接的电感式传感器一个独立于负载的4 V、5 kHz的载频信号。从传感器接收到的信号首先经过一个低通滤波器，放大后再进入一个解调器。这个信号在两个通道共用的微处理器内做进一步的处理。可提供一个与缸胀成正比的电流和电压信号作为输出。零点可以在整个工作范围（0…100%）内移动，两个输出都可以反向。

PR9350/02传感器安装于SE-9352传感器支架，其测量及传输特性与9350/02完全相同。

2. MMS6000特点

由UES815电源模块为MMS6000系统供给24V DC冗余电源。每块模件双通道，内置微型控制器对进行信号综合的分析。能够存储起机/停机数据，防止临界状况下运转，键相脉冲输入用于系统控制 (倍频分析,起/停机)。带有标准RS 485接口，具备两种通讯方式，与上位机和系统通讯更加方便。RS 232接口用于“读出”和“设置”可用MMS6910组态软件对模件进行设置，如传感器类型、测量范围、测量方式、标尺、报警值和延时、报警方式、工程单位、滤波器、通道地址等。传感器和回路的自检装置：系统供电电压超限、测量范围超限、传感器电缆损坏、传感器电、缆短路模件内部温度超载等。系统在测量回路发生故障(传感器机械损坏、电缆开路或短路)时，只发出“回路故障”信号，不会发出跳机信号。报警信号可通过后部的接口得到，也可以从前面板的红色发光二极管观察。每个通道有两个可调整的独立的报警输出。报警功能可由“通道故障”、线路故障或外部信号所抑制。“通道正常”信号可通过后部的接口得到，可用模件前面板上的绿色发光二极管观察。

3.结束语

清水川电厂TSI所采用的MMS6000系统采用软件设置对于量程、报警和保护限值等运行参数不会造成设置错误。编程软件设有密码，若无软件口令，将无法对运行和保护参数进行设置或修改，提高了系统的安全性。测量模块内的CPU中可对传感器的线性度进行在线补偿可以使轴系的实际位移量与输出指示完全保持一致，提高了系统的准确性。此外，运行参数或曲线可在DCS、DEH、二次仪表或组态工具上显示，与其它在线故障分析诊断系统数据共享，提高了电厂的整体自动化控制水平。