羅瑩瑩

摘 要： 汽輪機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)（TSI）是電廠最為重要的組成，在電力生產(chǎn)、輸送中發(fā)揮不可替代的作用。本文主要對電廠TSI的安裝及調(diào)試進(jìn)行探討，并分析并處理常見的問題，以期為機(jī)組汽輪機(jī)熱工儀表安裝提供一定參考。

關(guān)鍵詞： 電廠機(jī)組；TSI；安裝調(diào)試；常見問題

當(dāng)前，隨著電力需求的不斷增加，電廠汽輪機(jī)組容量也相應(yīng)擴(kuò)大，運(yùn)行參數(shù)要求也不斷提高，整個(gè)熱力系統(tǒng)越發(fā)復(fù)雜，同時(shí)汽輪機(jī)及其配套設(shè)備需監(jiān)測參數(shù)及保護(hù)項(xiàng)也大大增加。為確保汽輪機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，須對其重要參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)密、持續(xù)的監(jiān)視[1]。TSI的應(yīng)用，可連續(xù)、動(dòng)態(tài)地監(jiān)測汽輪機(jī)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，比如：轉(zhuǎn)速、軸振、脹差等，當(dāng)這些參數(shù)超出額定極限值時(shí)，會(huì)做出相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，保障機(jī)組設(shè)備安全?，F(xiàn)筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)對TSI安裝調(diào)試及此過程中常見問題進(jìn)行探討。

1.TSI的安裝與調(diào)試

1.1軸向位移傳感器

在安裝軸向位移探頭之前，須仔細(xì)檢查，確保探頭完好、無損傷，然后進(jìn)行性能測試。具體操作：把兩個(gè)探頭裝在位移測試臺(tái)上，然后將各個(gè)傳感器接線與對應(yīng)輸入端相連，應(yīng)用百分表測定位移值，再用萬用表測定對應(yīng)位移值的模擬量輸出和報(bào)警、停機(jī)等輸出情況，以保證探頭性能完好[2]。測試完成后進(jìn)行安裝，將兩個(gè)軸向位移傳感器探頭裝置在2號(hào)軸承處，位于大軸同側(cè)，探頭向低壓缸。大軸相對汽缸設(shè)計(jì)零點(diǎn)作為止推軸承靠于運(yùn)行瓦面作為大軸零位，同時(shí)把轉(zhuǎn)子膨脹向視作軸向位移正向。安裝前，先要將大軸推至機(jī)械零位，再依照規(guī)定流程、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)安裝，將兩個(gè)軸向位移探頭，固定裝在軸位移支架上。然后進(jìn)行調(diào)試，兩個(gè)探頭同步安裝位距離軸上止推法蘭必須控制305.0mm內(nèi)，倘若過大，會(huì)因熱膨脹存在間隙，無法準(zhǔn)確測定軸上法蘭和止推軸承的間隙。

1.2高、低壓缸脹差傳感器

電廠汽輪機(jī)在啟、停過程中，由于轉(zhuǎn)子與汽缸的熱交換條件不同，使得它們你在膨脹和收縮時(shí)出現(xiàn)差別，這些差別稱為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和汽缸的相對膨脹差，簡稱脹差。TSI系統(tǒng)中的高、低壓缸脹差探頭均朝發(fā)電機(jī)方向裝置的，應(yīng)讓高、低壓缸脹差探頭測量控制在線性范圍內(nèi)，依照探頭線性中點(diǎn)及量程（-2～10mm）予以定位。將百分表頂在傳感器支架上合適的地方（要能隨手輪調(diào)節(jié)前后移動(dòng)），根據(jù)量程調(diào)節(jié)百分表，定零。對于探頭零位安裝電壓通過該式算出：安裝電壓=線性中點(diǎn)電壓-探頭靈敏度X4。把轉(zhuǎn)子膨脹方向視為脹差正向。

1.3絕對熱膨脹傳感器

在掌握汽輪機(jī)汽缸的膨脹及脹差基礎(chǔ)上，就能夠確定轉(zhuǎn)子與汽缸膨脹率。將LVDT傳感器鐵芯和汽缸相連，在膨脹時(shí)，鐵芯會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，并發(fā)出比例特性的電信號(hào)，然后輸?shù)綔y量板件行線性處理，會(huì)顯示輸出信號(hào)。在進(jìn)行安裝時(shí)，需要在機(jī)組冷態(tài)下將兩只熱膨脹傳感器牢穩(wěn)妥裝在熱膨脹支架上，以傳感器指針?biāo)浮傲恪弊鳛榱泓c(diǎn)位。

1.4轉(zhuǎn)速探頭

轉(zhuǎn)速值主要用于反映汽輪機(jī)組開啟、停機(jī)及運(yùn)行時(shí)的參數(shù)。零轉(zhuǎn)速則是預(yù)先設(shè)定的軸旋轉(zhuǎn)速，當(dāng)汽輪機(jī)需停運(yùn)時(shí)，讓其轉(zhuǎn)速快速達(dá)到零轉(zhuǎn)速點(diǎn)，作出繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，讓盤車齒輪嚙合，讓轉(zhuǎn)軸持續(xù)慢速運(yùn)行，以免彎曲。轉(zhuǎn)速探頭通常安裝在距離距齒端0.8～1.0mm處（如圖3），在安裝時(shí)可應(yīng)用塞尺測量。其中，轉(zhuǎn)速測量范圍為0～5 000rpm；零轉(zhuǎn)速為4rpm以內(nèi)；轉(zhuǎn)速報(bào)警值設(shè)定為3240rpm。用該式算出轉(zhuǎn)速：（脈沖頻率/齒數(shù)）X60rpm。

實(shí)際上，轉(zhuǎn)速信號(hào)仿真原理與振動(dòng)是相同的，不同在于前者是基于調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的交流電壓頻率輸出模擬實(shí)際轉(zhuǎn)速的。可通過以下公式算出頻率調(diào)整量：

Hz= Rpm×N

其中，Hz表示所要顯示的頻率值；Rpm表示每1min的轉(zhuǎn)速；N表示被測齒輪盤齒數(shù)。

例如：某電站汽輪機(jī)超速保護(hù)定值是3300 r/min，齒輪盤齒數(shù)是88，那么所要顯示頻率值就是：

Hz= 50×88=4. 4kHz

同時(shí)，信號(hào)發(fā)生器的交流電壓所增加的值是依照組態(tài)內(nèi)門檻電壓設(shè)定的，只需要高于門檻電壓就可以。

1.5大軸偏心傳感器

偏心度測量主要為監(jiān)視大軸彎曲情況，一般應(yīng)用偏心探頭及鍵相探頭一同完成。偏心探頭安裝在偏心支架上，零點(diǎn)應(yīng)設(shè)定在前置器電壓是-12V DC處。汽輪機(jī)組偏心測量范圍設(shè)定在0～100μm；報(bào)警原始值為30μm。

鍵相探頭安裝間隙空在0.8～1.0mm，在安裝時(shí)，不得正對槽位。其安裝調(diào)試如圖1。

1.6軸承振動(dòng)傳感器

渦流傳感器與前置器形成一個(gè)振蕩器，振幅隨著傳感器探頭與金屬被測物的接近而衰減，衰減的幅度與傳感器和被測物之間的距離成正比。使用渦流傳感器的輸出測量軸徑向的相對振動(dòng)，信號(hào)由一個(gè)與靜態(tài)間隙成正比的靜態(tài)分量和一個(gè)與軸振動(dòng)成正比的動(dòng)態(tài)分量疊加而成。將探頭分別裝置在1～6號(hào)軸承處，每處安裝兩個(gè)，且互成90°，與軸承垂直，探頭和水平向成45°夾角，分別監(jiān)測橫縱兩向的振動(dòng)。對于安裝間隙電壓需要根據(jù)傳感器輸出特性曲線形成的線形中點(diǎn)位確定，通常在-9.75V或1.2mm左右。

通過調(diào)整頻率信號(hào)直流電壓的幅值能仿真汽輪機(jī)軸系振動(dòng)幅度，如此就能夠定量模擬出某一個(gè)振動(dòng)的報(bào)警、保護(hù)兩個(gè)值?？赏ㄟ^此公式來算出直流電壓調(diào)整量：

△V= L× Lv

其中，△V表示所要增加的直流電壓值（mV）；L表示振動(dòng)幅值（μm）；LV表示單位振動(dòng)幅值對應(yīng)的電壓值（mV/μm）。

譬如：某一臺(tái)汽輪機(jī)給水泵2號(hào)瓦X向軸振動(dòng)保護(hù)值設(shè)定為100μm，單位振動(dòng)幅值對應(yīng)的電壓值是8mV/μm（已經(jīng)設(shè)好模件組態(tài)）?？梢运愠觯琕=100×8=800mV，將直流電壓調(diào)到0.8V時(shí)，就能夠有效模擬出100μm保護(hù)動(dòng)作值。

1.7瓦振探頭

用電動(dòng)式速度傳感器測量軸承振動(dòng)。安裝在軸瓦上的傳感器與軸瓦的絕對振動(dòng)成正比。

2.TSI安裝調(diào)試中常見的問題

2.1軸向位移測試不準(zhǔn)

在軸向位移安裝后進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)不準(zhǔn)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。在安裝時(shí)注意機(jī)械零位的確定，然后再根據(jù)大軸的實(shí)際位置和探頭的靈敏度確定安裝間隙電壓。再根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整相應(yīng)監(jiān)視器的參數(shù)設(shè)置，保證盡可能地正確測量與顯示。

2.2高、低壓缸脹差偏離零位

高、低壓缸脹差探頭安裝后，發(fā)現(xiàn)高、低壓缸脹差和零位有所偏離，對現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)低壓缸存在輕度過熱，但高壓缸差漲偏離過大，屬于異常情況。原因可能是探頭安裝不緊固，松動(dòng)引起；大軸零位發(fā)生移動(dòng)。通過檢查，對高壓缸脹差探頭安裝位進(jìn)行調(diào)整，重新調(diào)回到安裝零位后，高壓缸脹差恢復(fù)到正常值。

2.4振動(dòng)信號(hào)干擾

在實(shí)際運(yùn)行中，通常會(huì)出現(xiàn)汽輪機(jī)振動(dòng)信號(hào)劇烈波動(dòng)，峰值高達(dá)報(bào)警值甚至達(dá)到跳閘值，進(jìn)而導(dǎo)致汽輪機(jī)的保護(hù)裝置誤動(dòng)、機(jī)組跳閘，直接影響到整個(gè)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行， 使運(yùn)行和維護(hù)負(fù)擔(dān)增大，也使運(yùn)行成本及設(shè)備損壞性增大。原因在于TSI系統(tǒng)運(yùn)行使會(huì)受振動(dòng)信號(hào)干擾，或高電壓電機(jī)啟停，或高電壓電纜鋪設(shè)走向和振動(dòng)信號(hào)線保持一致。可通過以下方法進(jìn)行解決：（1）絕對保證TSI系統(tǒng)有效接地，且接地電阻必須設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求；（2）應(yīng)用屏蔽性能良好的電纜、線進(jìn)行接地；（3）TSI系統(tǒng)適當(dāng)增加濾波和延時(shí)，以減少保護(hù)誤動(dòng)發(fā)生率。就是要嚴(yán)格依照TSI安裝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行接線，盡量不用渦流式振動(dòng)探頭，以便減少磁場信號(hào)產(chǎn)生的干擾。

3.結(jié)語

總之，TSI安裝和調(diào)試是一個(gè)系統(tǒng)工程，為保證TSI系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全、有效運(yùn)行，需要在掌握相關(guān)探頭及配件性能基礎(chǔ)上，結(jié)合電廠機(jī)組容量、設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格依照程序進(jìn)行安裝，進(jìn)而對電廠汽輪機(jī)組進(jìn)行安全、有效監(jiān)測和保護(hù)?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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[2]馮燈.海南核電TSI、TDM系統(tǒng)的安裝與調(diào)試[J].設(shè)備管理與維修，2015，（S2）：142-144.