某电厂330MW机组TSI系统中轴振的改造

摘 要：对330mw机组的汽轮机监测保护系统（tsi）中轴振的保护逻辑和硬件分配进行较详细的介绍，在提高机组轴振保护的可靠性和测量的稳定性方面取得明显的效果。

关键词：TSI；轴振；改造

1 TSI系统概述

汽轮机监测保护系统（TSI）能连续、准确、可靠地监视汽轮发电机组在起动、运行和停机过程中的重要参数变化，如：汽机转速、轴位移、轴振、绝对振动、偏心、绝对振动、膨胀等，并在机组异常及危急工况时，能准确判断并发出保护动作指令，以确保机组的安全。TSI测量信号的保护逻辑组合方式应合理，既要防止误动作，又要避免拒动，TSI的测量数据必须准确可靠，真实的反应实际情况，尽可能避免虚假信号的输出。

TSI系统采用本特利3500监测系统，轴振测量的探头为电涡流传感器。汽机共有八个轴瓦，每个轴振的测量为双探头布置（即X和Y方向，±45°）。

2 TSI系统中轴振改造的必要性

某厂300MW火电机组运行时间不长，TSI系统逐步暴露出一些问题，隐患较多，TSI系统测量值时有波动、突变等异常发生，容易导致机组误跳闸，严重威胁机组的安全稳定运行。并且TSI保护逻辑不完善，当汽机转速小于2900rpm时，任意轴振大就跳机；当汽机转速到达3000rpm时无轴振保护。为了保证TSI系统测量的准确性、稳定性，解决TSI系统引起的误动作、误跳闸以及无保护动作问题，对TSI系统进行了升级改造。

3 改进方案

3.1 逻辑的优化

汽机#1～#8瓦轴振的保护取消转速的约束，跳闸逻辑改为当前瓦的X方向或者Y方向的保护值与上该瓦左右临近瓦相对振动的任意报警值作为触发跳机保护的条件。

假设X方向轴振报警信号为XA1，X方向轴振跳闸信号为XA2，Y方向轴振报警信号为YA1，Y方向轴振跳闸信号为YA2，逻辑输出信号为Lout。以3瓦轴振为例，逻辑保护输出为：

3Lout=（3XA2+3YA2）×2XA1+2YA1+4XA1+4YA1）

按机组振动规律，当发生轴振大时当前瓦X、Y方向均会有较大反应；按轴瓦的布置来考虑，每个瓦的X、Y方向轴振的测量装置是布置在一起的，即延长电缆、前置器和信号电缆，当发生干扰时，当前瓦X、Y方向也会同时有较大反应。综合考虑，按图1所示的保护逻辑可保证保护测点可靠性的同时明显降低误动的可能性。同时把汽机振动跳闸出口和报警出口延时时间均改为1秒。

3.2 硬件的修改

通过合理的设计，分散3500/32四通道继电器输出模块中的保护动作逻辑，减小了因某一块卡件或某一DO口故障导致保护拒动情况的发生。具体布置如下：

地址为10的3500/32继电器模块1通道中的逻辑为1、2、3、4瓦A路的保护。

地址为11的3500/32继电器模块1通道中的逻辑为1、2、3、4瓦B路的保护。

地址为12的3500/32继电器模块1通道中的逻辑为5、6、7、8瓦C路的保护。

地址为13的3500/32继电器模块1通道中的逻辑为5、6、7、8瓦B路的保护。

地址为14的3500/32继电器模块1通道中的逻辑为1、2、3、4瓦C路的保护，2通道中的逻辑为5、6、7、8瓦A路的保护。

A、B、C三路分别送到ETS系统三取二逻辑判断，实现停止汽轮机运行的指令。

3.3 抗干扰性能改造

主要采取了以下措施来提高TSI系统的抗干扰能力。

当探头与延长电缆的接头有杂质或油污时，会导致测量系统阻抗不匹配，信号波动。因此，对接前均用专用清洗剂清洗干净后再对接，最后在接头处用绝缘胶带缠绕。

延伸电缆与前置器的端子排接头松动。随着时间的推移，延伸电缆以及前置器原有的接线和紧固接头，在氧化、气等一些因素的影响下而产生接触不良，甚至松动，进而出现信号波动。因此，首先拆除就地的端子排，将信号电缆线直接接到前置器上，尽可能减少中间环节，减少发生故障的可能；其次将前置器放于就地保护盒子内，固定好与前置器相接的延长线和信号线，避免信号线受力，最后将保护盒子接地，达到屏蔽的作用。

采用3芯带绝缘外皮软信号线，每种测点信号使用独立的电缆，信号线的敷设走向须与高电压电缆垂直，走不同电缆桥架。进TSI系统时，信号线与电源分开捆扎。

TSI系统接地必须可靠，各种信号采用单端接地，接地方在TSI机柜处。接地电阻满足设计，电源地与信号地共地，减少干扰。

对于延长线与探头的金属接头可能受到蒸汽和油的侵蚀导致信号波动的情况，采取套上热缩套管的方法，增加了一层保护。然后用金属丝将延长线固定牢固。

4 轴振测量的调试

轴振测量使用的是电涡流传感器。此时测量的振动位移是转子轴表面相对于涡流传感器探头间的位置变化，因此又称作相对振动测量，即轴振。从前置器输出的电压是正比于传感器与测量表面间隙的。

通过模拟前置器送过来的现场振动信号，对TSI系统进行模件调试和保护传动，以检验TSI系统模件及其内部逻辑组态和继电器回路的正确性。

根据测量原理可知，前置器的输出为交流分量叠加在直流分量上的一个电压值。这样就可通过信号发生器来仿真。直流分量可采用在回路中串联一个9V干电池的方法来满足要求；交流分量使用信号发生器的频率输出信号，通过改变频率信号的交流电压幅值来仿真汽机轴系的振动幅度，这样就可定量模拟出某个振动的报警值、保护值。

5 结束语

本次TSI系统振动的改造，在原基础上未增加任何成本，但是通过合理的设计优化以及多项有效的整改措施，既有效的抑制了干扰信号，又完善了保护的逻辑。消除了影响机组安全稳定运行的隐患，避免了故障停机造成的经济损失，确保了汽轮机运行参数的正确监视，给机组的安全、经济、稳定运行提供了保障。同时，大大减轻了检修和维护的劳动强度。

参考文献

[1]张朝阳，李雄伟，王潇.汽轮机TSI系统的测量与调试[J].华北电力技术，2008（4）：9-11+9.

[2]王浩森，景效国，张国荣，等.浅析TSI振动测量信号的保护逻辑组合[J].热力发电，2007（10）.

[3]李建忠，鱼凤萍.汽轮机安全监测系统（TSI）应用分析与改进[J].宁夏电力，2007（4）：47-49.

作者简介：姜英伟（1987-），男，辽宁丹东人，本科，助理工程师，主要从事热控检修维护工作。