馮 燈

（海南核電有限公司 海南昌江）

一、TSI/TDM系統(tǒng)概述

汽輪機安全監(jiān)測分析系統(tǒng)（TSI/TDM）是保證汽輪發(fā)電機組安全高效運行的重要裝置，它能連續(xù)、準確、可靠地監(jiān)視汽輪發(fā)電機組在啟動、運行和停機過程中的重要參數(shù)變化，如汽機轉速、軸位移、相對膨脹、熱膨脹、偏心、振動、閥位等。可以檢測到許多機械問題，保護機組的安全，為機械方面的故障診斷、分析和解決提供重要的數(shù)據(jù)源。系統(tǒng)結構見圖1。

整個系統(tǒng)由二路220V AC/50Hz電源供電，當一路電源發(fā)生故障時，自動無擾切換到另一路電源上，并發(fā)出報警信號。

1.汽機安全監(jiān)測系統(tǒng)（ TSI）

汽機安全監(jiān)測系統(tǒng)（TSI）充當著對設備監(jiān)測和保護的角色。TSI通過對機組的相對振動、絕對振動、軸承振動、轉速、偏心、絕對膨脹、相對差脹、軸向位移等信號的監(jiān)測，真實地反應汽輪發(fā)電機組旋轉機械的運轉狀況，當所監(jiān)測的信號參數(shù)異?；虺较拗禃r，能準確及時地發(fā)出報警或停機信號給DCS分散控制系統(tǒng)以及 ETS緊急跳閘等外部系統(tǒng)，對機組進行保護和聯(lián)鎖，MMS6000監(jiān)測裝置輸出4～20 mA標準信號至DCS。海南核電的TSI系統(tǒng)采用MMS6000系統(tǒng)和Epro傳感器，由分布在機組的傳感器、前置器和安裝于電子間機柜中的測量模塊等組成。

2.故障診斷與分析系統(tǒng)（TDM）

圖1 系統(tǒng)結構總圖

故障診斷與分析系統(tǒng)（TDM）充當著對設備分析和預處理的角色。TDM分析診斷主要包括主監(jiān)視圖、棒圖、振動表格、過程量表格、波形、頻譜、軸心軌跡、軸系仿真、軸心位置圖、波特圖、極坐標圖、級聯(lián)圖、瀑布圖、相關趨勢圖及列表。點擊對應分析模塊的快捷鍵，可在屏幕上顯示相應的圖形。海南核電的TDM采用阿爾斯通創(chuàng)為實S8000故障診斷與分析系統(tǒng)。S8000是新一代在線監(jiān)測分析系統(tǒng)，采用全新設計理念，系統(tǒng)主要由監(jiān)視分站（PWR8000）、WEB8000服務器、打印機和顯示器構成。

圖2 Epro傳感器安裝布置圖

二、TSI、TDM系統(tǒng)硬件和軟件介紹

1.TSI、TDM 系統(tǒng)硬件

（1）TSI系統(tǒng)硬件。汽輪機組Epro傳感器和前置器：Epro傳感器布置在汽輪機本體上，前置器布置在汽輪機本體接線盒中。圖2為Epro傳感器在汽輪機本體的安裝布置圖。

（2）監(jiān)測模塊。監(jiān)測模塊為MMS6000系列，各監(jiān)視模塊分布于電子間機柜1GME001AR內的3個儀表框架中。

（3）TDM系統(tǒng)硬件。TDM系統(tǒng)硬件集成在機柜1GME002AR中，主要由監(jiān)視分站（PWR8000）、WEB8000服務器、打印機、顯示器、信號接線端子模塊等構成。

2.TSI、TDM 系統(tǒng)軟件

TSI采用MMS6000系統(tǒng)，使用組態(tài)軟件MMS6910對MMS6000系列監(jiān)測模塊進行在線組態(tài)。TDM 采用阿爾斯通創(chuàng)為實旋轉機械狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)S8000，系統(tǒng)主要由監(jiān)測分站（PWR8000）和Web8000服務器構成。監(jiān)測分站的系統(tǒng)采用Linux操作系統(tǒng)，其振動采集、分析和通信軟件采用Java語言編寫。

三、TSI、TDM現(xiàn)場安裝與調試

1.TSI系統(tǒng)現(xiàn)場安裝與調試

（1）現(xiàn)場監(jiān)測探頭安裝方法和注意事項。軸振、偏心傳感器PR6423系列渦流傳感器的安裝。該系列探頭的靈敏度為8 V/mm，Epro說明書建議：探頭的零點定位安裝在傳感器工作電壓范圍的中點，在昌江項目上，渦流傳感器及其配套前置器的工作電壓為-20～-4 V DC，相應的工作電壓中性點為-12 V。所以此類探頭安裝定位時，要以反饋電壓-12 V為準，誤差±0.05 V。安裝時要注意垂直、對中，不可依靠安裝間隙（clearance）來定位。

在安裝探頭時，需在機柜1GME001AR側通過TSI組態(tài)軟件監(jiān)視傳感器的反饋電壓，當反饋電壓顯示-12±0.05 V時，通過對講機告訴就地安裝人員固定探頭，就地萬用表測得的反饋電壓值只用于參考，以機柜側軟件監(jiān)視的電壓為準。偏心探頭安裝被測面一圈不能有凹槽，必須平整。軸振動理論值=（軸轉一圈最大電壓絕對值-最小電壓絕對值）/8 V/mm。

零轉速、轉速、鍵相探頭為PR9376系列。Epro公司建議安裝時探頭和測速齒的距離（探頭監(jiān)測面要對著測速齒的峰面，而不能對著凹槽處）為1 mm左右（0.8～1.2 mm），使用塞尺確定安裝間隙。

PR9376有安裝方向，要保證探頭上的方向標志（orientation mark）朝向機頭或機尾。

就地轉速和DEH轉速探頭型號為ZS-04，磁阻式探頭，建議安裝時探頭和測速齒的距離（探頭監(jiān)測面要對著測速齒的峰面，而不能對著凹槽處）為1 mm左右（0.8～1.2 mm），使用塞尺確定安裝間隙。

ETS轉速探頭型號為DSE1210.00SHZ，磁阻式探頭。建議安裝時探頭和測速齒的距離（探頭監(jiān)測面要對著測速齒的峰面，而不能對著凹槽處）為1 mm左右（0.8～1.2 mm）。探頭安裝前提條件是軸承外蓋已蓋好（此時無法用塞尺確定安裝間隙）；汽輪機頂軸油已投用；盤車能手動控制。

使用百分表確定安裝間隙，先讓工藝手動盤車，將軸上的齒峰面正對探頭安裝的孔，再將探頭檢查面貼緊齒峰的面（一定要確定這兩個面已接觸），然后安裝百分表，讓百分表刻度為零，最后慢慢將探頭向外退出，退出距離就是探頭檢測面與被測面的間隙。

軸位移PR6424傳感器，電渦流型傳感器，靈敏度為4 V/mm。安裝時也要采用電壓定位，如果推軸后，恢復到零位，安裝電壓為-12 V，如果推軸后，沒有恢復零位，就按以下公式計算安裝電壓：定位公式：安裝間隙電壓值=-12V±（U推軸位移/2）×4 V/mm；間隙越大，電壓絕對值越大（+：推軸方向往發(fā)電機方向時，靠近探頭測量表面，電壓絕對值越??；-：推軸方向往汽輪機機頭方向時，遠離探頭測量表面，電壓絕對值越大）。

在安裝探頭時，調試人員要在機柜側通過TSI組態(tài)軟件監(jiān)視傳感器的反饋電壓，就地萬用表測得的電壓值只能用于參考，以機柜側軟件監(jiān)視的電壓為準。如果探頭檢測面的安裝方向的朝向與機組的正方向相反（正方向為往發(fā)電機方向移動），則在組態(tài)中要勾取反向。

差脹采用Epro公司的PR9350/02-S1傳感器，安裝過程。先在MMS6910軟件中組態(tài)，并下裝到對應的MMS6410模塊中；選擇線性化輸入：以高壓差脹為例，選擇-25～+25 mm范圍進行線性化采樣，將-25 mm對應在標尺的0 mm刻度處，+25 mm對應在標尺的50 mm刻度處，每隔5 mm采樣一次，擬合出一條直線；將擬合完的直線下裝到卡件中，并按照采樣的刻度點重新檢測一下反饋值和量程方向是否與理論值相同，如果不相同，則重復進行線性化輸出，直到滿足要求；當線性化滿足要求后，將探頭的圓柱固定塊的面緊貼推力盤，將膨脹方向的圓柱固定塊的面與推力盤面間隔0.1～0.2 mm的間隙固定；

絕對膨脹探頭PR9350/02的安裝與差脹探頭安裝步驟相同，只是沒有負方向。進行線性化時，將0對應在標尺的0刻度處，50對應在標尺的50刻度處，每隔5 mm采樣一次，擬合出一條直線。

軸承振動（瓦振）PR9268系列探頭。只需按照各自的安裝位置用螺栓固定，再到TSI組態(tài)監(jiān)視畫面中看是否有反饋值即可。

（2）電子間機柜1GME001AR安裝和信號電纜端接。1GME001AR按設計位置進行固定安裝，并完成機柜的220V AC電源端接和接地線端接。信號電纜端接按照設計院端接圖紙進行。

（3）信號通道正確性驗證。信號通道驗證主要是驗證現(xiàn)場監(jiān)測儀表的電纜是否正確端接在1GME001AR機柜對應的信號通道上，TSI送DEH通道，TSI送 DCS通道，TSI送TDM 通道，主要通過對信號電纜芯線單根對地測量電阻確認并做好記錄。

（4）調試規(guī)程執(zhí)行。調試規(guī)程主要依據(jù)“CJ TP 1 GME 10汽輪機檢測儀表報警試驗”執(zhí)行，該規(guī)程介紹了如何模擬現(xiàn)場探頭信號，并將該信號送至對應的MMS6000監(jiān)測卡件，再從MMS6000監(jiān)測卡件輸出至DEH、DCS、TDM系統(tǒng)，并在這些系統(tǒng)中確定信號的正確性。

（5）MMS6312轉速和鍵相通道檢查方法。在-12 V直流電平基礎上，加正弦波信號，幅值不變（5 V DC），改變頻率信號（Hz）。頻率信號數(shù)值即為轉速或鍵相數(shù)值。

（6）MMS6220偏心測量卡件通道檢查方法。鍵相加5 V/5 Hz正弦波，-12 V偏置；偏心加50 Hz正弦波，-12 V偏置，改變峰峰值。此處，因鍵相5 V/50 Hz對應3000 r/min，而偏心值在＞600 r/min時即不再顯示，故將5 V/50 Hz改為5 V/5 Hz。偏心理論值（ um）=模擬峰峰值（ V）/靈敏度（ 8 V/mm）。

（7）MMS6110軸振動X向測量卡件通道檢查方法。-12 V DC偏置，50 Hz正弦波，改變峰峰值。振動理論值（μm）=模擬峰峰值（ V）/靈敏度（ 8 V/mm）。

（8）MMS6120軸承振動（瓦振）測量卡件通道檢查方法：加交流電壓信號（f=45 Hz），改變峰峰值。振動理論值（μm）=模擬峰峰值（mV）x1000/（靈敏度×2×45），靈敏度為28.5 mv/（mm/s））。

（9）MMS6140軸的復合振動測量卡件通道檢查方法：將瓦振的引出線接至端子，瓦振探頭靜態(tài)放置，此時絕對振動的值應等于相應Y方向的軸振值。直接對Y方向加-12 V DC偏置，100 Hz正弦波，改變峰峰值。振動理論值（um）=模擬峰峰值（V）/靈敏度（ 8 V/mm）。

（10）MMS6210軸向位移測量卡件通道檢查方法。加直流電壓信號，改變電壓值。位移理論值（mm）i=-[模擬直流電壓（V）+12]/靈敏度（ 4 V/mm）。

（11）MMS6410差脹及絕對膨脹卡件通道檢查方法。每隔5 mm撥動標尺，在TSI組態(tài)軟件中查看測量值與理論值是否一致，如偏差較大，則重新進行線性化。

2.TDM系統(tǒng)現(xiàn)場安裝與調試

TDM系統(tǒng)安裝調試包括電子間機柜1GME002AR安裝、信號電纜端接、信號通道正確性驗證、調試規(guī)程執(zhí)行。1GME002AR按設計位置進行固定安裝，并完成機柜的220 V AC電源端接和接地線端接；信號電纜端接按照設計院端接圖紙進行；信號通道正確性驗證在TSI調試中已驗證；調試規(guī)程主要依據(jù)“CJ TP 1 GME 10汽輪機檢測儀表報警試驗”執(zhí)行，在TSI系統(tǒng)中先模擬現(xiàn)場信號，再在TDM對接收的信號進行相應設置，保證TDM信號與TSI信號一致。

四、TSI、TDM系統(tǒng)常見問題及處理方法

（1）在沒有現(xiàn)場探頭信號輸入卡件（信號進線拆掉或未安裝探頭），但卡件仍輸出4 mA左右的電流給其他系統(tǒng)，導致其他系統(tǒng)無法判斷該信號的好壞。通過激活輸出通道的組態(tài)參數(shù)"Current suppression電流抑制"，當無現(xiàn)場信號輸入時，卡件輸出0 mA。

（2）振動跳機設置引發(fā)誤跳機。 將振動跳機輸出通道的組態(tài)設置的“Latching鎖定”處于“Deactivate閉鎖”狀態(tài)；將振動跳機輸出通道的組態(tài)設置的“Delav延遲”時間設置為3 s。

（3）輸出通道輸出4～20 mA電流不準時（例如：理論電流輸出值為4 mA，而實際電流輸出值為4.03 mA），調整對應輸出通道的參數(shù)“Current output responese校驗電流輸出”值。

（4）首次盤車時無偏心信號。偏心的測量是通過偏心探頭和鍵向探頭共同完成的，鍵相器探頭監(jiān)測軸上一個凹槽，當軸每轉一周，在探頭上產 生一個脈沖電壓，提供計算偏心峰一峰值的頻率，也就是必須要有鍵相信號存在；偏心探頭安裝的監(jiān)測表面一圈平整無凹槽。

（5）TDM信號接線端子模塊設計通道故障。先將信號電纜端接至備用通道，再對備用通道進行組態(tài)設置，并在主監(jiān)視畫面更改圖形鏈接。

五、總結

準確可靠的汽機監(jiān)測保護系統(tǒng)是汽機安全運行的重要條件之一 ，它能及時發(fā)現(xiàn)設備出現(xiàn)的故障并采取應急措施（報警、聯(lián)動相應設備或停機）以保護主設備不受損壞或使事故不擴大。本文主要根據(jù)現(xiàn)場實際調試情況介紹了Epro系列傳感器安裝調試方法和注意事項，如何模擬現(xiàn)場監(jiān)測探頭信號來測試MMS6000監(jiān)測卡件通道、S8000系統(tǒng)的安裝調試情況，以及這些系統(tǒng)常見問題和處理方法，旨在為相同系統(tǒng)的安裝調試提供借鑒方法。