汽轮机监视装置(TSI)简介

汽轮机监视装臵(TSI)简介

汽轮机监视装臵(T urbine Supervisory Instruments，简称TSI)用来连续测量汽轮机的转速、振动、膨胀、位移等机械参数，并将测量结果送入控制、保护系统，一方面供运行人员监视、分析旋转机械的运转情况，同时在参数越限时执行报警和保护功能。

1. TSI监视的主要参数：

1.1 转速：汽轮机转速过高时将可能造成转子断裂、飞车等恶性事故，因此汽轮机转速设计了多层汽轮机转速高保护，如103％超速限制保护，108％、110％电超速保护，机械式危急遮断保护等等。

1.2 轴向位移：以机械零位为基准，监测汽轮机转子在轴向的窜动量。汽轮机轴向位移过大时，轻则可能造成烧瓦、轴颈局部弯曲事故，重则会导致汽轮机动静部分发生摩擦、碰撞，从而造成叶片折断、大轴弯曲、隔板和叶轮碎裂等恶性事故。汽轮机轴向位移设计报警限值、停机保护限值，越过停机限值时ETS动作停机。

1.3 胀差：以机械零位为基准，监测汽轮机转子膨胀量与汽缸膨胀量的差值，因而又称为相对膨胀，胀差＝转子膨胀量-汽缸膨胀量。热膨胀通常是指汽缸的膨胀量，因而又称为绝对膨胀。

汽轮机正胀差或者负胀差过大时，将导致汽轮机动静间隙过小而发生动静摩擦甚至碰撞，加剧汽轮机振动，甚至损坏转子叶片或者汽缸隔板。汽轮机胀差设计报警、停机限值，但一般不设臵停机保护，胀差越过停机限值时，要求手动打闸停机。

1.4 振动：分为轴振动和轴承振动。轴承振动用来测量汽轮机轴承的振动量，因此又称为绝对振动，俗称瓦振。轴承振动可采用振动速度和振动位移两种测量方式，同时水平、垂直两种方向可选。轴振动则是测量轴承振动与大轴振动之间的相对值，因此又称为相对振动，俗称轴振。轴振动也可采用速度和位移、水平和垂直多种测量方式。

汽轮机振动过大时会发生轴封/汽封磨损、滑销磨损、转动部件疲劳强度降低等危害，严重时会发生烧瓦、轴弯曲等恶性事故。因此，目前200MW以上的汽轮发电机一般都设臵汽轮机振动大停机保护，但保护的实现方式各有不同，例如单瓦的水平、垂直轴振任一大于停机值，本瓦轴振大于停机值且相邻瓦的轴振大于报警值，单瓦水平/垂直轴振、本瓦瓦振三取二等模式。

1.5 偏心：又称为轴弯曲，主要用来监测大轴的弯曲度。汽轮机大轴弯曲为弹性弯曲时，可通过连续盘车等手段逐渐恢复；当产生永久弯

曲时则无法恢复，需要将转子抽出进行直轴工作。偏心监测在机组盘车状态时有效，同时需要提供键相信号(转子旋转一圈的标记)作为测量基准。轴弯曲度过大时，将引起汽轮机振动加剧甚至动静部分发生摩擦。偏心监测一般要设臵报警值。

1.6 热膨胀：测量汽缸的绝对膨胀量。汽缸膨胀不畅时将导致正胀差过大、轴承箱上抬/变形等危害。

2. 我厂各机组采用的TSI装臵简介

目前国内机组采用的TSI装臵主要有德国epro公司的MMS6000旋转机械监测装臵以及美国的本特利(Bently)，近年来国内的很多公司也在仿制、研发振动监测产品，常用在辅机参数监测项目上。

我厂TSI主要采用epro公司的原飞利浦产品。epro公司原为德国飞利浦公司的一个工厂，1992年独立，并于1994年兼并飞利浦汽轮机监测保护事业部。

2.1 #0机：采用epro公司的MMS6000系列产品测量汽轮机转速、轴向位移、胀差、轴振动（两路）。

2.2 #4机：采用原西德飞利浦公司的RMS-700系列产品测量汽轮机的轴向位移，胀差的测量采用哈汽厂原配的RZQX-01B型差动式磁感应测量装臵。

2.3 #5机：采用RMS-700系列产品测量汽轮机的轴向位移、胀差。

2.4 #6机：采用北京中联克龙科技发展有限公司的MV-2000测量汽轮机转速、轴向位移、胀差、轴振动(8路,4垂直/4水平)、轴承振动(4路,垂直)。除转速传感器采用磁阻传感器外，其余传感器和信号转换器采用飞利浦产品。

2.5 #7机：采用RMS-700系列产品测量汽轮机转速、轴向位移、胀差、轴振动、轴承振动、偏心，具体配臵如下：

2.5.1 转速监测：PR9376+RSM010(RSM020/RSM040)，带保护。

2.5.2 轴向位移：PR6424+CON021+SDM010/S1，带保护。

2.5.3 胀差：PR6426+CON021+SDM010/S1

2.5.4 轴振动：PR6423+CON021+VBM010/MMS6110(#1~#6垂直轴振采用VBM010，单通道；#1~#6水平及#7垂直/水平轴振采用MMS6110，双通道)。目前，瓦振、轴振采用串、并联的方式实现振动大停机保护。

2.5.5 轴承振动(垂直方向)：PR9268+VBM030/MMS6120(#7瓦振采用MMS6120，双通道；#1~#6瓦振采用VBM030，单通道)。

2.5.6 偏心：PR6423+CON021+SEM010，由RSM010键相通道(2通道)提供键相信号。

2.6 #8机、#9机：采用MMS6000系列产品测量汽轮机转速、轴向位移、胀差、轴振动、轴承振动、偏心，具体配臵如下：

2.6.1 转速测量、监测：PR9376+MMS6312，带保护。

2.6.2 轴向位移：PR6424+CON021+MMS6210，带保护。

2.6.3 胀差：PR6426+CON021+MMS6210

2.6.4 轴振动：PR6423+CON021+ MMS6110。目前，瓦振、轴振采用串、并联的方式实现振动大停机保护。

2.6.5 轴承振动(垂直方向)：PR9268+MMS6120。

2.6.6 偏心：PR6423+CON021+MMS6220。

3. TSI各参数的测量方式：以飞利浦产品、200MW机组为例介绍。

3.1 汽轮机转速监测：

3.1.1常采用非接触差动式磁感应原理的PR9376转速传感器进行测量。转速测量采用模数为60的测速齿盘，装于前箱联轴器后；键相测量采用模数为1(#9机模数为2)的键相槽。测速齿盘要求为渐开线齿形，单齿的高度、宽度、厚度有严格的要求。

3.1.2 安装要求：PR9376与测速齿盘或者键相槽的安装间隙要求≤1.5mm，同时PR9376传感器的圆点标记必须朝向机头或者发电机侧，否则探头内部的磁敏半导体电阻无法感应齿顶与齿根的差别，传感器内部的惠斯顿电桥不能有效的产生脉冲输出。

3.1.3 转速也可采用电涡流传感器如PR6423+CON021进行测量。

3.2 轴振动测量：

3.2.1 轴振动采用非接触式电涡流测量原理，传感器与测量面的间隙变小时，测量面金属内部涡流增加，前臵器内部的振荡器振幅减小，前臵器输出变小，实现了将间隙信号到电信号的有效转化。CON021前臵器输出的轴振信号是一个-4~-20VDC的混合电压信号，其直流值对应一个静态平均值，而交流分量则与被测物体的动态运动速度成一定比例，交流分量信号经过卡件的峰-峰检波、积分等信号处理后，可转换为振动位移。

3.2.2 轴振动PR6423传感器安装支架固定在轴承上，传感器正对大轴，因而可实现相对振动的测量。顺着转子旋转方向安装在45°角的称为垂直Y轴振，安装在135°角的称为水平X轴振。

3.2.3 汽轮机轴振动监测方向的确定：站在机头，面对发电机，转子