TSI系統(tǒng)故障分析及維護(hù)

1、 TSI系統(tǒng)故障分析及維護(hù) 關(guān)鍵詞：TSI系統(tǒng)， 故障分析，維護(hù)， 技術(shù)措施 1 概述 汽輪機(jī)本體監(jiān)測保護(hù)系統(tǒng)（以下簡稱TSI系統(tǒng)）是火電機(jī)組最重要的保護(hù)系統(tǒng)之一，但TSI系統(tǒng)在維護(hù)及安裝時存在不少盲點(diǎn)，如軸向位移和差脹零位選取不規(guī)范等。新投產(chǎn)機(jī)組由于安裝的不規(guī)范造成跳機(jī)的事故時有發(fā)生，結(jié)合系統(tǒng)檢修的經(jīng)驗(yàn)，提出了檢修維護(hù)中一些值得注意的問題。隨著汽輪機(jī)組容量的不斷增大和蒸汽參數(shù)的不斷提高，火電廠熱力系統(tǒng)越來越復(fù)雜，為了提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，汽輪機(jī)的級間、軸間間隙都非常小。汽機(jī)本體監(jiān)視系統(tǒng)中，系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確性和保護(hù)邏輯是否合理直接關(guān)系到機(jī)組正常安全運(yùn)行，比如某電廠#3機(jī)組正常運(yùn)行中由于UPS裝置故

2、障切至旁路運(yùn)行人員未能及時發(fā)現(xiàn)，使輸入電源隨廠用電波動，造成TSI裝置因電壓過低重新自檢卡件發(fā)出停機(jī)信號，造成機(jī)組跳機(jī)。類似的還有某電廠新機(jī)組投產(chǎn)初期振動保護(hù)的邏輯設(shè)計(jì)不合理，由于是單點(diǎn)保護(hù)，測量信號受到干擾突然跳變引起停機(jī)信號誤發(fā)使機(jī)組多次跳機(jī)。因此，如何科學(xué)合理地做好汽機(jī)本體監(jiān)視系統(tǒng)的維護(hù)工作，防止汽輪機(jī)重大事故的發(fā)生，提高機(jī)組安全運(yùn)行水平，是熱控工作者面臨的一個重大課題，必須予以高度重視。 2 TSI系統(tǒng)主要故障原因分析 2.1傳感器安裝調(diào)試不當(dāng) 正確地完成TSI系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝和調(diào)試，是保障TSI系統(tǒng)準(zhǔn)確測量、正確動作的先決條件。 某廠#3機(jī)組在大修后機(jī)組啟動帶滿負(fù)荷時軸向位移的指示值與

3、機(jī)組大修前帶滿負(fù)荷時的指示值偏大了0.13mm，經(jīng)檢查分析懷疑探頭安裝校驗(yàn)時大軸未完全推至緊貼推力瓦塊的工作面，后利用機(jī)組小修重新校驗(yàn)，將大軸推至緊貼推力瓦塊的工作面進(jìn)行校驗(yàn)，示值恢復(fù)至大修前的示值。 上述示例是由于安裝環(huán)節(jié)上出錯，對測量結(jié)果產(chǎn)生了直接影響。2.2 裝置的測量部件故障 隨著TSI裝置技術(shù)性能的提高這類故障所占比例不多，這類故障通常表現(xiàn)出來的是示值跳變，示值在一個較大范圍內(nèi)波動：如某廠2機(jī)組2瓦絕對振動在機(jī)組沒有任何操作的情況下示值突然由18m跳變到56m，并發(fā)出報警信號，經(jīng)運(yùn)行人員現(xiàn)場檢查未發(fā)現(xiàn)異常，更換探頭后示值正常，查找該探頭的記錄發(fā)現(xiàn)該探頭已使用將近8年了，探頭的特性曲線

4、已發(fā)生變化，已經(jīng)不能再使用了。 2.3軸振動及軸承振動保護(hù)易誤動 由于TSI系統(tǒng)在電廠運(yùn)行的環(huán)境是一個強(qiáng)電磁場環(huán)境，來自系統(tǒng)裝置內(nèi)部的異常和外部環(huán)境因素產(chǎn)生的電導(dǎo)偶合或電磁輻射等干擾，容易造成一些高低頻干擾信號串入振動信號的檢測回路，引發(fā)單點(diǎn)信號保護(hù)回路的誤動，根據(jù)多年來對TSI系統(tǒng)保護(hù)誤動的情況統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)TSI系統(tǒng)引發(fā)的誤動80是振動類信號，事實(shí)上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，TSI系統(tǒng)的異動，因被監(jiān)控參數(shù)真實(shí)變化導(dǎo)致的少之又少，因TSI裝置本身故障造成的出現(xiàn)不多見，絕大多數(shù)是外部因素誘導(dǎo)下的誤發(fā)信號引起，且其脈沖維持時間很少超過4秒。2.4接線不規(guī)范，干擾信號串入測量回路 不規(guī)范接線沒有引起足夠的重視，使

5、得新機(jī)組或改造機(jī)組在今后的安全運(yùn)行留下了許多不穩(wěn)定的因素。因?yàn)椴煌牡鼐W(wǎng)間會產(chǎn)生電勢差，在屏蔽層產(chǎn)生環(huán)流，疊加在信號上會引起模擬量波動或突變。因此通過可靠的接地和正確的電纜防護(hù)措施來抑制干擾，是提高TSI系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的有效辦法之一，本應(yīng)引起足夠的重視，然而在統(tǒng)計(jì)中，卻發(fā)現(xiàn)TSI系統(tǒng)不少異常情況，都與接地與電纜防護(hù)有一定的關(guān)聯(lián)。例如備用芯沒有包扎好碰到缸體外殼，等同兩端接地，串入干擾信號。 2.5延伸電纜至前置器的接頭松動、油污染 延伸電纜接頭和前置器及機(jī)柜的接線，因安裝檢修時緊固程度不夠，或隨著運(yùn)行時間的推移及氣候、氧化等因素的影響，原先堅(jiān)固的接頭會出現(xiàn)松動而造成接觸不良，使信號波動。 對T

6、SI系統(tǒng)來說，一個探頭對應(yīng)一根延伸電纜和一個前置器，三者是一個測量整體，有相應(yīng)的阻特性曲線。一旦測量系統(tǒng)的阻抗和特性曲線發(fā)生變化，會引起信號異常。如某機(jī)組運(yùn)行過程中，出現(xiàn)5Y振動示值波動大，檢查發(fā)現(xiàn)延伸電纜和前置器的接頭中有雜質(zhì)，將雜質(zhì)清理干凈后，信號恢復(fù)正常。分析其原因，是接頭中的雜質(zhì)或油污，造成測量系統(tǒng)阻抗不匹配，改變了該測量系統(tǒng)的特性而引起信號波動。2.6傳感器周圍環(huán)境影響，導(dǎo)致信號異常 由于TSI系統(tǒng)一次元件主要是電渦流探頭，其測量原理是前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生交變的磁場。當(dāng)有外部磁場影響該線圈產(chǎn)生的磁場時，電渦流的大小就不能正確發(fā)反映探頭與

7、被測物間的間距，引起測量顯示異常。這類故障較隱蔽，不容易檢查發(fā)現(xiàn)也較難判斷信號的真?zhèn)巍?.7卡件的軟件組態(tài)設(shè)置不合理 近年來部分電廠對原TSI系統(tǒng)進(jìn)行改造升級，改造升級為智能型測量裝置后，由于卡件內(nèi)部組態(tài)設(shè)置不合理及日常檢修維護(hù)不及時，導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)誤動。如某機(jī)組TSI系統(tǒng)改造升級為本特利3500系列后，對軸承振動的保護(hù)邏輯進(jìn)行完善將本軸承的保護(hù)信號和前或后軸承的報警信號組成與邏輯，但報警信號在組態(tài)設(shè)置了自保持功能，機(jī)組運(yùn)行中報警信號一旦發(fā)出后如復(fù)位不及時，保護(hù)邏輯又變成了單點(diǎn)保護(hù)，同樣還是發(fā)生了一次保護(hù)誤動。2.8 TSI系統(tǒng)電源裝置故障 這類故障主要是系統(tǒng)外部原因較多，TSI系統(tǒng)的電源卡件極

8、少出現(xiàn)故障，出現(xiàn)較多的是系統(tǒng)電源卡件分配布置不合理或只設(shè)計(jì)單路電源供電，部分機(jī)組雖然設(shè)計(jì)了兩路電源但電源切換時間達(dá)不到TSI系統(tǒng)的要求，這些都可能使系統(tǒng)因失電而失去監(jiān)視及保護(hù)的功能，對機(jī)組的安全運(yùn)行始終是一個隱患。3 TSI系統(tǒng)維護(hù)的若干技術(shù)措施 在機(jī)組容量的不斷增大的同時，對各保護(hù)系統(tǒng)的可靠性也提出了更高的要求，否則機(jī)組一旦出現(xiàn)保護(hù)拒動或誤動都將使企業(yè)蒙受巨大經(jīng)濟(jì)損失，為了確保機(jī)組安全可靠的運(yùn)行，結(jié)合上述的故障原因，從設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試及日常運(yùn)行維護(hù)管理方法等各方面來完善提高TSI系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。3.1 提高TSI的電源可靠性措施 1）TSI系統(tǒng)應(yīng)配置兩路可靠的AC220V電源冗余供電；各檢測

9、卡件用的24V電源盡量采用同層監(jiān)視電源冗余及上下層間監(jiān)視器電源冗余的布置方式，實(shí)現(xiàn)電源無擾切換，并有失電報警輸出。原設(shè)計(jì)一路電源或兩路電源切換時間達(dá)不到要求的，應(yīng)進(jìn)行改造或優(yōu)化。 2）定期做好TSI系統(tǒng)的兩路電源切換（切換時間應(yīng)不大于5ms，保證TSI裝置不會因失電重新初始化），電源切換過程各監(jiān)測回路應(yīng)正常無誤（包括示值無跳變；無報警、跳機(jī)信號輸出）。本特利7200系列在失電后重新上電時各監(jiān)測回路會發(fā)出報警及跳機(jī)信號，機(jī)組運(yùn)行中TSI系統(tǒng)需要停送電時，建議暫時將相關(guān)的保護(hù)退出后在處理。 3）各監(jiān)測卡件報警及跳機(jī)信號擴(kuò)展繼電器的24V控制電源也必須有兩路電源切換，用來防止一路電源失電時擴(kuò)展繼電器

10、無法動作引起保護(hù)拒動。3.2 規(guī)范現(xiàn)場探頭的安裝及調(diào)試 1）探頭的安裝位置要合理（根據(jù)廠家的技術(shù)要求安裝），測量位移類的傳感器如軸向位移及高、低壓缸脹差等，在現(xiàn)場安裝條件允許下盡可能采用高精度活動的剛性拖板來固定探頭，特別是現(xiàn)有MMS6000或本特利3500系統(tǒng)都有智能線性化補(bǔ)償功能，通過高精度的拖板進(jìn)行校驗(yàn)可以將軸向位測量誤差控制在±1范圍內(nèi)，脹差測量誤差控制在±2范圍內(nèi)，使測量裝置系統(tǒng)準(zhǔn)確性大大的提高。 2）軸向位移、脹差等傳感器的安裝校驗(yàn)時，機(jī)務(wù)人員應(yīng)先將大軸推至緊貼推力瓦塊工作面位置時方可進(jìn)行校驗(yàn)（現(xiàn)在也有部分機(jī)組的機(jī)械零位定在推力瓦塊工作面與非工作面中間這需要對大

11、軸進(jìn)行兩次推軸，計(jì)算出工作面與非工作面的間隙），軸向位移校驗(yàn)時測量的指示方向一般以大軸向推力瓦塊工作面方向移動為正；汽輪機(jī)本體各瓦的軸承振動探頭要加裝防護(hù)罩蓋住探頭，防止機(jī)組運(yùn)行中軸封蒸汽調(diào)整時，蒸汽外噴吹到探頭引起信號誤發(fā)；安裝在軸承箱內(nèi)的探頭不能單靠彈簧墊片鎖緊建議都加裝金屬鎖片，防止緊固螺母振松。 3）根據(jù)防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求的第九項(xiàng)防止汽輪機(jī)超速和軸系斷裂事故的要求，機(jī)械液壓型調(diào)節(jié)系統(tǒng)的汽輪機(jī)應(yīng)有兩套就地轉(zhuǎn)速表，有獨(dú)立的變送器（傳感器），并分別裝設(shè)在沿轉(zhuǎn)子軸向不同的位置上。該項(xiàng)要求主要是防止汽輪機(jī)機(jī)械調(diào)速器故障、主油泵齒形聯(lián)軸器對輪損壞、轉(zhuǎn)速開環(huán)失控的情況，提供對轉(zhuǎn)速

12、監(jiān)視和故障判斷的手段，轉(zhuǎn)速探頭不能全部安裝前箱的齒輪盤上，建議在盤車齒輪處或軸系的其它位置安裝一套轉(zhuǎn)速探頭。 4）探頭的延伸電纜、前置器及信號電纜連接要正確、牢固，特別是沒有鎧裝的延伸電纜要注意保護(hù)不要被軸承箱內(nèi)的金屬毛刺磨破損了，造成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地；軸承箱內(nèi)綁扎延伸電纜時建議不要使用塑料扎帶，防止塑料扎帶浸油后脆化松脫，盡可能使用細(xì)金屬絲綁扎，軸承箱內(nèi)的延伸電纜接頭要用熱縮管進(jìn)行絕緣；軸承振動探頭的延伸電纜要用線碼緊固在汽機(jī)本體瓦蓋上，不能有搖晃（特別是本特利3300系列的探頭電纜搖擺會影響測量信號跳變），信號電纜敷設(shè)時要盡可能繞開高溫部位及電磁干擾源，接地線按廠家要求統(tǒng)一在機(jī)柜端接地，并使

13、C0M線和機(jī)柜地相連；TSI框架接地電阻必須小于l。 5）探頭與前置器要配對成套使用，廠家出廠時是成套檢定的，混合使用可能會使部分探頭的靈敏度達(dá)不到要求，智能型TSI系統(tǒng)各卡件靈敏度的設(shè)置也要與探頭對應(yīng)，否則將影響測量精度。 6）TSI系統(tǒng)探頭的安裝環(huán)境較復(fù)雜（高溫且較容易浸油），普通電纜容易老化，建議TSI系統(tǒng)現(xiàn)場的信號電纜全部采用耐高溫屏蔽電纜。 7）探頭校驗(yàn)時要詳細(xì)記錄下安裝調(diào)試中所涉及的所有數(shù)據(jù)并整理存檔，以備日后核查分析。 8）正確設(shè)置各測量卡件的參數(shù)包括量程、報警及危險值等，并將組態(tài)數(shù)據(jù)上傳進(jìn)行備份。3.3 保護(hù)邏輯合理完善 1）建議保護(hù)動作輸出的跳機(jī)信號，采用常開且二路輸出信號（

14、繼電器勵磁跳機(jī)），常閉接點(diǎn)容易誤動。TSI系統(tǒng)的報警信號建議盡量采用硬光字牌報警。 2）合理使用卡件報警及危險信號的自保持功能，防止自保持信號復(fù)位不及時引起的保護(hù)誤動，特別是不同測點(diǎn)間保護(hù)信號串聯(lián)使用時應(yīng)考慮該因素。 3）對單點(diǎn)保護(hù)合理使用延時，可以避免一些因干擾引起的保護(hù)信號誤發(fā)，延時時間要根據(jù)機(jī)組的實(shí)際情況定，要防止延時時間過長起不到保護(hù)作用。 4）軸承振動由于是單點(diǎn)保護(hù)在很多電廠投用的情況都不太好，現(xiàn)建議在每個軸承上安裝雙探頭，通過降低報警定值，兩個探頭的跳機(jī)值分別與上對方的報警值并適當(dāng)加入35秒的延伸作為保護(hù)信號，這樣可以有效單探頭故障時保護(hù)信號誤發(fā)。 5）對新建機(jī)組或改造機(jī)組建議超速

15、保護(hù)可采用兩套，一套是TSI系統(tǒng)的DOPS（數(shù)字超速保護(hù)系統(tǒng)），一套是在DEH系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速3選2保護(hù)；現(xiàn)在還有部分機(jī)組的超速保護(hù)是通過油壓的變化來判斷超速的（即采用一次油壓與總油壓的壓力變化作為超速信號）建議加裝DOPS系統(tǒng)。3.4 TSI各監(jiān)測回路要定期檢查及試驗(yàn) 1）利用機(jī)組停機(jī)備用或大小修的機(jī)會對現(xiàn)場的所有傳感器的螺絲螺母進(jìn)行檢查緊固，緊固前置器與信號電纜的接線端子，檢查各軸承箱內(nèi)的出線孔是否有滲油，并記錄各TSI測點(diǎn)的間隙電壓，作為日后的數(shù)據(jù)分析。 2）振動探頭利用機(jī)組大小修期間送檢，探頭校驗(yàn)合格后，在現(xiàn)場模擬送標(biāo)準(zhǔn)振源對整個測量回路進(jìn)行校驗(yàn)（包括對應(yīng)的指示值、報警值、跳機(jī)值的邏輯組合是

16、否準(zhǔn)確）確保監(jiān)測回路正常，報警及停機(jī)信號能準(zhǔn)確發(fā)出。 3）機(jī)組在A、B類檢修后要利用轉(zhuǎn)速校驗(yàn)臺在現(xiàn)場模擬超速信號，檢驗(yàn)超速保護(hù)三選二的邏輯、定值及輸出接點(diǎn)是否準(zhǔn)確可靠。 4）根據(jù)TSI系統(tǒng)各回路的動作條件及邏輯組合進(jìn)行聯(lián)鎖試驗(yàn)，試驗(yàn)信號應(yīng)盡可能在現(xiàn)場模擬發(fā)送。 5）由于TSI系統(tǒng)在電廠運(yùn)行的環(huán)境是一個強(qiáng)電磁場環(huán)境，來自系統(tǒng)內(nèi)部的異常和外部環(huán)境因素產(chǎn)生的電導(dǎo)偶合、電磁輻射等干擾，使高頻信號較容易串入軸振及軸承振動的測量回路，引起測量信號波動，建議定期檢查運(yùn)行機(jī)組的軸振及軸承振動的歷史曲線，查看信號是否有波動，如測量信號有異常應(yīng)即時采取措施處理。3.5 裝置的傳感器、前置器及監(jiān)測卡件定期更換 TS

17、I系統(tǒng)的每個傳感器、前置器及監(jiān)視卡件都必須詳細(xì)記錄其使用時間，根據(jù)使用的起始時間，對部分由于工作環(huán)境惡劣的探頭、前置器，建議在兩個大修周期內(nèi)更換，部分探頭是裝在本體軸承箱內(nèi)，一旦在機(jī)組運(yùn)行中探頭壞了更換起來較復(fù)雜，部分探頭還需要停機(jī)才能處理；監(jiān)測卡件可根據(jù)外觀檢查及校驗(yàn)數(shù)據(jù)決定是否更換。3.6對TSI裝置進(jìn)行可靠性試驗(yàn) 結(jié)合各機(jī)組的實(shí)際情況，對TSI系統(tǒng)進(jìn)行可靠性技術(shù)試驗(yàn)。以便日后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對系統(tǒng)進(jìn)行有效的維護(hù)管理。應(yīng)定期對機(jī)組TSI系統(tǒng)進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容包括：對講機(jī)電磁波干擾測試、延伸電纜接頭開路測試、延伸電纜接頭短路測試、搖擺延伸電纜測試、帶電拔插卡件測試、瞬間停電在送電測試、模擬輸入電壓波動測試（220V- 190V）。某廠對#2機(jī)組本特利330