王 偉

（山西國金電力有限公司， 山西 呂梁 032100）

1 TSI 系統(tǒng)概況

某電廠2 號機組為350 MW 超臨界燃煤汽輪發(fā)電機組，分散控制系統(tǒng)（DCS）采用Emerson 公司的Ovation 系統(tǒng)，汽輪機組為CCJK350/260-24.2/1.0/0.4/566/566 型汽輪機為超臨界、一次中間再熱、三缸兩排汽、表面式間接空冷凝汽式機組[1]。

TSI 系統(tǒng)采用韋伯瑞華生產(chǎn)的VM600 振動監(jiān)視1 號～8 號（包括發(fā)電機）軸承端面的左右側(cè)距水平面45°處各裝有1 個傳感器，以測量轉(zhuǎn)子相對于軸承的振動，加入鑒相脈沖后可通過示波器觀察到軸心軌跡。

2 項目提出的背景及改造的必要性

汽輪機監(jiān)測儀表（TurbineSupervisoryInstruments，簡稱TSI）被廣泛用來測量汽機本體的振動、轉(zhuǎn)速、位移等非電量信號，并將其轉(zhuǎn)化為電信號后供遠傳顯示，向保護系統(tǒng)提供跳閘信號。因此，TSI 對于汽輪發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行具有至關(guān)重要的作用。一套可靠的TSI 監(jiān)控系統(tǒng)，既要做到一旦需要立即動作，又要防止因系統(tǒng)本身異常引起的誤動。

某電廠2 號機組運行2 年多，2 號機組TSI 系統(tǒng)使用的是2014 年12 月韋伯瑞華生產(chǎn)的VM600，出廠邏輯設(shè)計理念為設(shè)備優(yōu)先，邏輯保護設(shè)定為軸振單點跳機保護，即任意一點軸振滿足跳機值即發(fā)出跳機開關(guān)信號指令，輸出1 路繼電器到DCS 系統(tǒng)觸發(fā)停機保護邏輯。由DEH 控制機組停機，投產(chǎn)前與主機廠協(xié)商變更為軸振單點跳機“與”同任意其他方向的軸振測點報警后輸出跳機開關(guān)指令進行機組安全保護。例：1 號軸瓦X 向軸振達到高高值250 μm 輸出停機指令給DCS，由DCS 停機。

某電廠TSI 設(shè)備保護監(jiān)測卡件通道布置為每塊卡件分布2 塊瓦的4 個軸振測點，如表1 所示。

表1 軸振測點卡件通道

3 技改原因

從TSI 邏輯的發(fā)展和完善，由于電子設(shè)備故障無法判斷什么時候出現(xiàn)，假設(shè)Slot3 槽的模塊故障或異常時，該塊卡件的1 號軸瓦和2 號軸瓦上的4 個軸振測點均無法監(jiān)測，這時候就會導致1 瓦和2 瓦的振動狀態(tài)和振動大小無法監(jiān)測，無法監(jiān)測機組運行時1 號軸瓦和2 號軸瓦是否安全運行，給汽輪機組正常運行帶來很大隱患，嚴重時可能會產(chǎn)生機組保護的誤動或拒動，從而可能導致產(chǎn)生汽輪機組設(shè)備損壞的重大風險。

根據(jù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》（“防止分散控制系統(tǒng)控制、保護失靈事故”中9.1.4 要求重要參數(shù)測點、參與機組或設(shè)備保護的測點應(yīng)冗余配置，冗余I/O 測點應(yīng)分配在不同模件上）[2]，順應(yīng)TSI的技術(shù)發(fā)展，應(yīng)將每塊軸瓦上的測點排布在不同卡件上，避免某塊卡件故障該卡件4 個通道全部無法監(jiān)測保護，即使某一模塊故障也可以監(jiān)測任何一個軸瓦，從而為維護更換模塊贏得寶貴時間，減少安全隱患。

設(shè)備系統(tǒng)穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)有效性要求逐步提高，近年來各地技術(shù)監(jiān)督局開始對在線TSI 設(shè)備的穩(wěn)定性、安全性提出更高要求。所以很多企業(yè)為了避免因儀器故障而間斷數(shù)據(jù)傳輸，采用了通道分散式的系統(tǒng)排布。

4 技術(shù)改造方案與實施

4.1 硬件安裝

本次技術(shù)改造內(nèi)容為增加4 套TSI MPC4 卡件，通過盤柜內(nèi)部變更TSI 通道排布，原系統(tǒng)中的卡件位置不變，最終位置如表2 所示（灰色部分為新添加卡件）。

表2 改造后軸振測點卡件通道

增加1 塊智能繼電器卡件IRC4 先進的16 位微控制器驅(qū)動繼電器卡?？商幚韽腣M600 框架來的復雜方程邏輯（最高達86 離散輸入），其非常適合處理的2 或3 的投票邏輯。接線變更，最終位置見圖1。

圖1 卡件接線位置

4.2 組態(tài)變更

4.2.1 完成框架組態(tài)

首先，設(shè)定IRC4 的槽位地址：然后打開MPS1軟件，目前只能使用RLC16（可以是多塊）作為IRC4 的替身完成組態(tài)。

例如本工程中IRC4 安裝在SLOT15，為了要完成振動邏輯組態(tài)，在SLOT1/2/15 都使用了RLC16。邏輯組態(tài)的原則就是要讓IRC4 要用到的信號名稱獨占一條OC BUS 或者RAW BUS，這樣在總線組態(tài)時就必須要手動分配總線。

組態(tài)完成后，在MPS1 組態(tài)目錄下，找到對應(yīng)的組態(tài)文件。如1000 MW.db 文件夾下的VM600.rck文件，使用DisplayRaw.exe 軟件生成總線清單[3]。

4.2.2 編寫邏輯組態(tài)

IRC4 的邏輯組態(tài)要用EXCEL 軟件按照既定的規(guī)則完成，VM 提供了文件樣本，只需要往里面填寫內(nèi)容就可以了。這里需要主要的是：繼電器邏輯組態(tài)也是有限制的，執(zhí)行編譯以后的單條邏輯長度不能超過512 字節(jié)。EXCEL 文件如圖2 所示。

圖2 EXCEL 文件邏輯

EXCEL 文件邏輯說明：保護邏輯為某個軸振的高高報警250 μm“與And”其他測點的150 μm 高報警，同時滿足2 個條件觸發(fā)保護動作，同時繼電器模塊冗余輸出2 路停機指令。

具體邏輯如下：

{1X 高高+（1Y 高報or2X 高報or2Y 高報or3X高報or3Y 高報or4X 高報or4Y 高報or5X 高報or5Y 高報or6X 高報or6Y 高報or7X 高報or7Y 高報or8X 高報or8Y 高報）}，條件滿足輸出停機指令。

{1Y 高高+（1X 高報or2X 高報or2Y 高報or3X高報or3Y 高報or4X 高報or4Y 高報or5X 高報or5Y 高報or6X 高報or6Y 高報or7X 高報or7Y 高報or8X 高報or8Y 高報）}，條件滿足輸出停機指令。

IRC4 Configurator 完成組態(tài)

點擊“Settings”，設(shè)置缺省文件夾和組態(tài)串口號，設(shè)置完成，點擊“Save”。

導入文件：點擊“Import Files”，彈出對話框，再點擊“Choose VM600 Excel File”，選擇前面準備好的邏輯組態(tài)文件，如SLOT15.xls。軟件會分析組態(tài)，如果有問題會報錯。

然后點擊“Choose MPS Rack File”，如VM600.rck導入完成后，點擊“OK”。分析文件點擊“File Analyse”，成功后如果邏輯有錯，會有紅字提示。需要重新修正Excel 文件，再重頭來過。

生成邏輯代碼：點擊“LI Code Generator”，成功后代碼顯示在“LI Code”框內(nèi)，同時“Logic Simulation”按鈕點亮，就可以驗證邏輯組態(tài)的正確性了。如果有錯，如Code Size 超過512 字節(jié)等，會有紅字提示。需要重新修正Excel 文件，再重頭來過。

3.4 下裝組態(tài)：選中要下裝的槽位號如SLOT15，點擊“Start Download”，完成后點擊“Quit”。

5 整體測試

使用模擬信號發(fā)生器挨個通道測試組態(tài)的正確性，保證組態(tài)無誤，下裝后模擬量信號正常，保護信號能夠正確動作。直流分量可采用在回路中串聯(lián)一個9 V 干電池的方法來滿足要求, 交流分量使用信號發(fā)生器的頻率輸出信號, 通過改變頻率信號的交流電壓幅值來仿真汽機軸系的振動幅度，這樣就可定量模擬出某個振動的報警值保護值[4]。

6 應(yīng)用效果分析

1）“任一軸振的高高值250 um+”與“上任意一個軸振的高報150 um”同時滿足發(fā)出停機保護指令，較原保護方案提高了防范誤動的可能性，減少了機組誤動，保護生產(chǎn)設(shè)備的安全運行。

2）每個卡件僅使用2 個通道，備用2 個通道，每個卡件只接入1 個軸承瓦的X 向和Y 向軸振測點。

7 結(jié)語

提高TSI 設(shè)備穩(wěn)定性，軸振監(jiān)測保護動作可靠，運行監(jiān)視安全有效。而本次技術(shù)改造可有效減少某卡件故障而中斷機組振動保護的可能性，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。能很大程度上減少因為系統(tǒng)維護而導致的數(shù)據(jù)傳輸間斷。降低備件購買和運行維護成本，保證機組安全穩(wěn)定的運行，對機組發(fā)電效益的影響無法估算。若由于保護信號誤動非停一次，不考慮機組非停對設(shè)備的損失，只從機組非停影響電量、兩個細則考核、啟停機消耗方面至少影響效益上百萬元。改造后原卡件也給其他測點提供了備用通道，節(jié)省下的通道也相當于減少企業(yè)的支出。