火電廠汽輪機(jī)組TSI系統(tǒng)轉(zhuǎn)速測(cè)量回路異常分析

摘

要：介紹了火電廠汽輪機(jī)TSI系統(tǒng)MMS6000超速保護(hù)裝置及其邏輯構(gòu)成，分析了超速保護(hù)信號(hào)異常波動(dòng)的原因及解決方法，可為同類型設(shè)備提供參考借鑒。關(guān)鍵詞：電渦流傳感器；前置器；轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)模塊0引言汽輪發(fā)電機(jī)組是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的緊密系統(tǒng)，容量大，參數(shù)高，熱力系統(tǒng)復(fù)雜，且為了提高機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性，汽輪機(jī)的級(jí)間間隙、軸封間隙設(shè)計(jì)得比較小。因此在汽輪機(jī)啟停和操作控制不當(dāng)時(shí)，便會(huì)發(fā)生汽輪機(jī)動(dòng)靜部件摩擦、葉片損壞、大軸彎曲、推力瓦燒壞、飛車等事故。

發(fā)電公司1、2號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)安全監(jiān)測(cè)儀表系統(tǒng)（TSI），采用德國(guó)Epro系列MMS6000系統(tǒng)，是一個(gè)可靠的多通道監(jiān)視系統(tǒng)，其可以連續(xù)測(cè)量汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子和汽缸的轉(zhuǎn)子偏心、鍵相、軸振、瓦振、軸向位移、差脹、缸脹、轉(zhuǎn)速等重要參數(shù)的狀態(tài)，為計(jì)算機(jī)提供記錄與分析信號(hào)，還可以發(fā)出報(bào)警和停機(jī)保護(hù)信號(hào)，并提供用于機(jī)組故障診斷的各種測(cè)量數(shù)據(jù)。1汽輪機(jī)TSI系統(tǒng)超速保護(hù)組成部分1.1

超速保護(hù)測(cè)量

盤車觸發(fā)齒輪共88齒，轉(zhuǎn)速傳感器沿轉(zhuǎn)子順時(shí)針徑向等距布置，形成連續(xù)脈沖鏈。在機(jī)器旋轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)齒盤的齒頂和齒底經(jīng)過探頭時(shí)，探頭將周期性地改變輸出信號(hào)，即脈沖信號(hào)，模件接收到此脈沖信號(hào)后進(jìn)行計(jì)數(shù)、顯示，與設(shè)定值3

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r/min進(jìn)行比較后，驅(qū)動(dòng)繼電器接點(diǎn)輸出，具體情況如圖1所示。1.2

渦流傳感器及前置器

渦流傳感器采用非鎧裝8m延伸電纜，可通過傳感器端部線圈與被測(cè)物體（導(dǎo)電體）間的間隙變化來完成測(cè)量，它與被測(cè)物之間沒有直接的機(jī)械接觸。傳感器反饋回的電感電壓是有一定頻率（載波頻率）的調(diào)幅信號(hào)，經(jīng)前置器檢波后，才能得到間隙隨時(shí)間變化的電壓波形。從前置器輸出的電壓是正比于間隙d的電壓，如圖2所示，它可分兩部分：一為直流電壓Vde，對(duì)應(yīng)于平均間隙（或初始間隙）；一為交流電壓Vac，對(duì)應(yīng)于機(jī)械量實(shí)際測(cè)量間隙。1.3

MMS6312雙通道轉(zhuǎn)速測(cè)量模件

MMS6312雙通道轉(zhuǎn)速測(cè)量模件獨(dú)立配置、綜合使用，對(duì)輸入頻率范圍1～20kHz的渦流、磁敏式傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)速、零轉(zhuǎn)速、鍵相脈沖信號(hào)測(cè)量，并辨識(shí)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向。模件面板提供四路二進(jìn)制輸出指示報(bào)警、危險(xiǎn)信號(hào)。從轉(zhuǎn)速信號(hào)采集處理到超速保護(hù)動(dòng)作系統(tǒng)總響應(yīng)時(shí)間約17.5ms。2TSI系統(tǒng)轉(zhuǎn)速異常分析及處理2.1

TSI系統(tǒng)超速保護(hù)信號(hào)異常經(jīng)過

2018-10-31T03：41：36，1號(hào)機(jī)組開機(jī)汽機(jī)沖轉(zhuǎn)，汽機(jī)TSI轉(zhuǎn)速OS1、OS2、OS3測(cè)點(diǎn)DCS實(shí)時(shí)顯示值分別為2045.16r/min、2048.52r/min、2047.91r/min，3個(gè)測(cè)點(diǎn)均為好點(diǎn)。此時(shí)DCS系統(tǒng)發(fā)“TSI超速2動(dòng)作”報(bào)警，工作人員查看DCS系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，2018-10-31T04：07：58，TSI轉(zhuǎn)速2跳變至3648.15r/min，保護(hù)輸出繼電器動(dòng)作。誤發(fā)1s階躍信號(hào)，轉(zhuǎn)速測(cè)量模件面板報(bào)警燈未記錄；2018-10-31T04：16：16，轉(zhuǎn)速2跳變至838.27

r/min，與其他轉(zhuǎn)速測(cè)點(diǎn)偏差大。波形如圖3所示。2.2

TSI系統(tǒng)超速保護(hù)邏輯構(gòu)成

TSI系統(tǒng)超速保護(hù)由安裝在4號(hào)瓦盤車附近的3個(gè)電渦流探頭提供轉(zhuǎn)速測(cè)量信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的3路信號(hào)分別送入TSI系統(tǒng)機(jī)柜3塊MMS6312轉(zhuǎn)速模件，在卡內(nèi)進(jìn)行邏輯判斷后，保護(hù)動(dòng)作信號(hào)分別作用柜內(nèi)K10、K11、K12繼電器上，各繼電器分別輸出一對(duì)節(jié)點(diǎn)至ETS系統(tǒng)不同的DI通道，并由ETS系統(tǒng)執(zhí)行三取二邏輯判斷，最后輸出跳機(jī)信號(hào)。轉(zhuǎn)速模擬量信號(hào)為4～20mA電流信號(hào)，通過DCS系統(tǒng)AI卡數(shù)據(jù)采集，在MMI站顯示。2.3

TSI系統(tǒng)超速信號(hào)異常檢查

TSI系統(tǒng)轉(zhuǎn)速OS2電渦流傳感器，在1號(hào)機(jī)組計(jì)劃性檢修期間已成套更換，并經(jīng)湖南省電科院檢驗(yàn)合格。前置器電壓輸出的變化區(qū)間為15～20Vde。

DCS系統(tǒng)端子柜、TSI系統(tǒng)機(jī)柜、現(xiàn)場(chǎng)接線箱、傳感器尾線與延伸電纜熱縮管等處接線牢靠，無松動(dòng)現(xiàn)象。線與線、線與地之間絕緣電阻均大于100MΩ。

采用信號(hào)源模擬信號(hào)，檢查TSI系統(tǒng)至DCS系統(tǒng)，線纜、通道測(cè)試正常。

2.4

TSI系統(tǒng)超速信號(hào)檢查

檢查1號(hào)機(jī)TSI系統(tǒng)機(jī)柜“零轉(zhuǎn)速2、超速2”卡件，卡件狀態(tài)指示燈正常。工作人員查看歷史趨勢(shì)后發(fā)現(xiàn)，TSI轉(zhuǎn)速OS2在DCS系統(tǒng)發(fā)報(bào)警信號(hào)前后曾多次出現(xiàn)階躍變化，持續(xù)時(shí)間均約1s，其后恢復(fù)正常。通過開啟MMS6000組態(tài)程序中大于限值輸出且具有保持功能（Greaterthanlimit,latching），及時(shí)記錄超速保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，通過功能區(qū)Extras＞Commands命令下ResetLatchChannel1/2復(fù)位報(bào)警，分析超速報(bào)警信號(hào)是否由模件發(fā)出。

2.5

TSI系統(tǒng)超速信號(hào)異常結(jié)論

工作人員通過報(bào)警記錄功能發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)為模件發(fā)出，將TSI系統(tǒng)下位機(jī)至模件通信線插入“零轉(zhuǎn)速2、超速2”卡件通信口后（此前該通信線未插入任何卡件），故障現(xiàn)象消失（OS2轉(zhuǎn)速未再出現(xiàn)躍變，K11繼電器也未再無序動(dòng)作），報(bào)警信號(hào)也能通過ETS狀態(tài)監(jiān)視畫面進(jìn)行復(fù)位。

模件面板上（INTERFACE）通信口與下位機(jī)采用RS-232串行數(shù)據(jù)接口，卡籠中各動(dòng)、靜態(tài)模件通過RS-485與通信模件MMS6823交換數(shù)據(jù)。每個(gè)串口能掛接12個(gè)MMS模件，每個(gè)模件有兩個(gè)通道，共占用24個(gè)地址。工作人員打開SME.XML文件，查看Modbus和RS-485通信配置內(nèi)容，檢查COM口、波特率、模件地址、通道使用情況，發(fā)現(xiàn)超速2模件的RS-485地址與波特率設(shè)置為31和38400，地址設(shè)置超出允許范圍，波特率低于57600，不滿足系統(tǒng)工作要求。重新配置各類型模件通信參數(shù)，超速誤發(fā)信號(hào)消失，成功消除因模件參數(shù)設(shè)置不正確導(dǎo)致的設(shè)備故障，具體參數(shù)配置如表1所示