汽轮机安全监视系统设备存在的问题及防范措施

汽轮机安全监视系统设备存在的问题及防范措施

发表时间：2019-02-25T14:47:09.930Z 来源：《电力设备》2018年第25期作者：赵海刚

[导读] 摘要：内蒙古上都发电有限责任公司汽轮机安全监视(TSI)系统中存在直流24V电源模块温度过高以及振动传感器延长线插头接触不良等问题，通过分析，提出了更换高稳定性电源模块、优化传感器接头方式以及分散布置振动测点等措施，提高了TSI系统测量和保护的可靠性。

（内蒙古上都发电有限责任公司内蒙古呼和浩特 027200）

摘要：内蒙古上都发电有限责任公司汽轮机安全监视(TSI)系统中存在直流24V电源模块温度过高以及振动传感器延长线插头接触不良等问题，通过分析，提出了更换高稳定性电源模块、优化传感器接头方式以及分散布置振动测点等措施，提高了TSI系统测量和保护的可靠性。

关键词：汽轮机；安全监视系统;直流电源;振动传感器

1机组概况

汽轮机安全监视(TSI)系统集检测和保护功能于一体，对汽轮机转速、偏心、轴振、盖(瓦)振、轴向位移、胀差、热膨胀等参数进行连续监测，可以实现数值越限报警，达到危险值时自动发出停机信号。内蒙古上都发电有限责任公司一、二期工程4×600MW汽轮发电机组，汽轮机为东方汽轮机厂引进日立公司的技术设计和制造的，型号为NZK600-16.67/538/538,形式为亚临界、一次中间再热，单轴、三缸四排气、直接空冷凝汽式汽轮机）

2汽轮机安全监视系统概述

2.1汽轮机安全监视系统功能

汽轮机安全监视系统即ＴＳＩ（Ｔｕｒｂｉｎｅ ＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）系统，可实现对轴振、盖振、轴位移、零转速、转速、超速、偏心、键相、胀差、热膨胀等汽轮机本体各种运行参数的连续测量和在线监测功能。以上各种测量数值也可以通过输出420ｍＡ信号到DCS系统实现数据实时监视。汽轮机安全监视系统对汽轮机各种关键性设备提供保护，即在运行参数达到报警值时，通过报警系统提醒运行人员改变运行状态以维持设备正常运转，在运行参数达到危险值时通过汽轮机保护系统自动停机，从而保证设备的安全。

2.2汽轮机安全监视系统组成

汽轮机安全监视系统即TSI系统采用本特利公司的3500系统。此系统包括各种电涡流探头和磁阻式探头及其相应的前置器、延伸电缆、框架组件等。

2.2.1传感器系统

电涡流探头与相对应的前置器配套使用，输出正比于探头端部与被测导体表面之间的距离的电压信号，可以测量静态（位移）和动态（振动）值。系统主要用于滑动轴承机械的振动和位移测量，以及键相和转速测量，现场采集的信息送至ＴＳＩ系统控制盘柜框架组件，进行判断分析[1]。

2.2.2框架组件

全尺寸３５００框架采用19’’IA导轨安装形式，框架最左端是专为２个电源模块和１个框架接口模块预留的位置。框架中的其余１４个插槽用于监测器、显示模块、继电器模块、键相器模块和通信网关模块的任意组合。所有模块插入到框架的底板中，由主模块和相关的Ｉ／Ｏ模块组成。框架组件接收现场信号后，由相应模块进行采集和处理，最终通过继电器卡件输出报警或者停机信号。

3汽轮机安全监视系统设备问题的提出

日常巡检中发现，#2机组B小机TSI系统的#2电源模块电源指示灯不亮，用万用表测量该电源模块输出电压为0V。由于该机架中的#1电源模块工作正常，所以该故障没有造成机架内所有的卡件失电，没有导致小机跳闸和事故的进一步扩大。#2机组大修后不到一个月，大机TSI系统的3Y方向振动测点就变为坏点。后序停机检修时，对拆下的旧探头进行检查，发现该振动探头与延长线之间的Lemo接头存在明显的松动。

4汽轮机安全监视系统设备问题的原因分析和现状调查

小机TSI系统提供24V直流电源的是模块化电源UES815，2台小机各有2块，分别给各自卡件提供24V电源，主要存在以下安全隐患。

(1)运行中电源模块温度过高，用红外测温枪测量其表面温度在50℃以上，长时间的高温会大大降低电子元器件的使用寿命。(2)#1机组A小机TSI电源#2模块也曾经出现过故障，无法提供24V直流电源输出。咨询Epro厂家技术人员和有相同型号TSI设备的电厂同行，得到的答复是UES815电源模块自身发热量大，散热性能较差，使用5年以后容易出现故障。(3)由于UES815电源模块故障频繁，该型号的电源模块已经停产，Epro厂家已不再提供该产品的备品服务。现场安装的epro振动传感器系列产品，在探头与延长线之间、延长线与前置器之间多采用Lemo插头，主要存在以下安全隐患。(1)由于使用年限较长，在历次检修的拆装和校验时都要进行多次插拔，有可能造成屏蔽层断裂，随后的机组运行中，传感器不定期出现尖波脉冲、电压跳变甚至坏点[2]。(2)机组运行时，轴承箱内高速旋转的对轮螺栓产生的鼓风，会引起TSI探头延长线的高频轻微振动，插头处的长期振动加剧了接触不良情况的发生。内蒙古上都发电有限责任公司小机的振动大停机保护，是由TSI先将模拟量送至分散控制系统(DCS)，再由DCS通过逻辑判断后送出停机信号。同一台小机的振动信号在DCS端子板上没有进行可靠的风险分散。例如，A小机的振动测点分布在7A，8A两块端子板上;B小机的振动测点都分布在6B一块端子板上。如果某一块端子板或卡件出现问题，该卡件上所有的测点都会出现异常，可能导致保护停机信号误发，严重影响机组的安全，不符合《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》的相关条款要求。

5改进措施

(1)利用机组停机检修的机会，在小机TSI机柜内安装2块稳定性较好的SIEMENSSITOP电源模块，替代原来的4块UES815模块，柜内电源线路的布置及电源分配遵循原设计原则[3]。每块直流24V电源模块都能分别给A小机和B小机TSI系统机架供电，确保任意一路24V电源模块失电后，不会导致系统失电，保证了小机TSI供电系统和各卡件的安全运行。Epro公司建议更换的电源模块是艾默生的OVATION电源，2个电源模块共需要15余万元。内蒙古上都发电有限责任公司通过自己绘制电源电路图，在确保安全可靠的前提下，使用更加便宜但性能非常稳定的SIEMENSSITOP电源模块，每块电源模块仅需约4000元，共计节约费用14余万元。(2)根据每次机组大、小修时TSI振动传感