汽轮机监测保护系统安装要点及示值异常的鉴别
汽轮机监测保护系统(以下简称TSI系统)是火电机组最重要的保护系统之一。机组在正常运行时,偶然会出现TSI系统参数显示异常。运行人员出于对机组安全的考虑,往往通知检修人员进行“消缺”处理。然而,检修人员对相关测量通道进行慎密的检查后,仍然未发现问题所在。随着时间的推移,出现异常显示的测点又恢复正常。这使检修人员感到困惑,对此,本文向TSI系统检修人员介绍TSI系统的安装要点及参数指示异常的鉴别方法。
1 TSI系统的安装调试过程
正确地完成TSI系统的现场安装和调试,是保障TSI系统准确测量、正确动作的先决条件。在系统的安装和调试过程中,要做到：(1)合理准确地安装和定位测量传感器和传感器支架;(2)规范连接测量线路;(3)正确设置运行、报警和保护参数;(4)在整个安装和调试过程中,要记录每1个作业环节,真正做到有据可查、有章可循,确保各个工作环节均正确无误。
安装和调试需要进行以下工作：
(1)传感器的安装位置要合理,以求最大限度地反映出机组轴系在此处变化的真实情况。
(2)传感器安装支架的刚性、机加工精度、移动和固定方式等既要满足测量要求,又要便于安装、定位和检修。
(3)对于新购置的传感器,初次安装可免去校验过程(根据条件,也可以进行校验,保存原始数据)。对原先使用过的传感器,安装前最好进行常规检验,以便做到心中有数。对于线性或频率响应较差的传感器,安装前要进行线性调校,或进行更换。
(4)系统安装前,对各测量模块的各个通道功能要进行常规检验。有条件的可以利用标准信号源进行定量校验。
(5)传感器延长电缆、前置器、测量链路的线路连接要正确、牢固,屏蔽和接地良好。
(6)对于电涡流传感器,最好同与其配对的前置器成套安装。
(7)对有源转速传感器,除注意合理的安装间隙外,更要注意正确的安装方向。
(8)对于轴位移、胀差和缸胀传感器,安装定位时要注意与运行人员习惯的测量指示方向相一致。
(9)传感器准确定位后,可以利用推轴(有条件的情况下)或塞尺对各测量回路进行定性和定量检验。
(10)对测量链路进行自监测功能的检验。
(11)对冗余电源系统进行掉电或切换试验。
(12)正确设置运行、报警和保护参数。
(13)有条件的情况下,可利用模拟信号对整个测量系统进行功能性测试。
(14)要详细记录安装调试中所涉及的所有数据并整理存档,以备日后核查。
2 TSI系统参数指示异常的鉴别
2.1 静止阶段
TSI系统安装调试结束、系统带电后,所有安装的测量通道均应指示出正确的运行参数。此时,轴位移测量、胀差测量、转速测量、键相测量、偏心测量、缸胀测量输出指示均应为“;轴振测量和瓦振测量应有微小的输出值。该输出值由以下方面引起：(1)传感器测量特性;(2)模块测量方式;(3)相邻运行机组的主辅机设备引起的振动传递;(4)本台机组启动前辅机设备运行(上水操作等)引起的振动传递;(5)DCS(或DEH)系统对来自TSI系统的模拟信号进行数字转换偏移。一般来说,此时各振动测点的输出不应出现较大范围的波动。如果在此阶段某测点(或几点)出现较大的输出波动,可以确定为测量回路受到外来干扰(机组大的动力设备启动、线间干扰、测量回路屏蔽或接地不良等)。这时监视该通道的输入波形和FFT输出,可以发现干扰频率大多为工频。
2.2 盘车阶段
随机组进入油循环和盘车,轴系位置发生了改变,TSI系统的参数输出也因此会发生明显变化。轴位移、胀差输出呈现自由状态(缸胀输出不变),转速和键相输出值为机组盘车转速值,偏心值在轴系安装正常情况下应接近于主机设备出厂参数,轴振和瓦振测量输出较静止阶段也会有所变化,但变化的幅度不大(一般盘车装置附近瓦振值变化会略大些)。在此阶段,要注意轴位移、胀差输出值的变化方向,它们应与轴系实际位置改变方向和运行人员习惯的方向相匹配。同时注意监视各振动测点有无突变现象。如果个别测点出现突变,在确定测量回路无接线松动、瓦振传感器无安装松动的情况下,重点检查和排除系统间的干扰问题。
2.3 机组起动阶段
机组起动后,一般要经历升速、暖机以及机组常规的试验(电气试验、超速试验等)。在此阶段,由于机组各自不同的特性、轴系检修和安装的水平等,TSI系统会出现各种各样的参数指示。由于缸内温升及压力的变化,轴位移、胀差、缸胀的输出指示会有显著变化(注意变化的方向)。这时转速和键相应指示轴系实际的转速值;偏心值输出的变化范围与传感器的安装位置和安装角度有关;轴振和瓦振的输出则与稳速暖机、过第一、第二临界点的运行过程相关。
由于所有的主、辅机设备至此均已进行了相应的操作,系统间干扰问题理应暴露无遗。轴位移、胀差、缸胀等参数在此阶段变化范围不会太大(变化趋势应一致),但轴振和瓦振会出现较大的变化。出现的轴振、瓦振大范围波动,主要是过临界转速、轴系存在某些缺陷(不平衡、摩擦、局部松动等)造成的,待消除轴系的缺陷后,轴振、瓦振大范围波动的现象即可消失。
2.4 正常运行阶段
当机组带负荷运行后,正常情况下,轴位移、胀差、缸胀、轴振、偏心和瓦振的输出参数,会随机组负荷的变化呈缓慢变化趋势。
此阶段,尽管轴位移、胀差和缸胀参数的变化量值不相等,但变化趋势应是一致的。在机组带负荷正常运行下(3000r/min),输出的偏心值接近或等于在同位置安装的轴振测点的输出值。同样,尽管在相同位置处的轴振和瓦振测点的输出变化量值不相等,但变化趋势也应是一致的。
如果在机组正常运行阶段出现个别测点输出异常参数的现象(主要是某些测点的输出值大于运行人员记忆和记录的数据),可参考以下处理方法解决。这里要强调指出的是,在处理和解决这类问题前,检修人员必须对各测点安装和调试过程中的每1个环节心中有数,并确信测量通道和测量回路是正确的。
(1)轴位移、胀差、缸胀测量中,某1测点的输出值较改造前的数值偏大 排除传感器支架刚性、安装位置松动的原因后,这类问题主要是由于传感器的线性引起的。这类测量方式的输出与传感器的灵敏度和线性度直接相关。由于电涡流传感器,特别是测量范围较大的涡流传感器很难保证在整个测量范围内的每1点都保持线性关系,因此,原先测量输出的结果(采用模拟信号处理电路的TSI系统)直接取决于传感器的灵敏度和线性(例如,传感器的灵敏度为4V/mm,也就是说,只有当前置器输出的电压在原基础上变化了4V,测量模块才认为是在原基础上变化了,但这往往与轴系实际位移量不相符)。而新的TSI系统,则完全按与轴系实际位移量相等的数值输出(最大误差可测到千分表的读数误差),即现在的测量较以前更精确。因此,对TSI系统进行改造前和改造后存在某些读数上的差异就不足为奇。
(2)轴振测量中某土点的测量值发生突变,但同位置瓦振测量值变化不大 遇到这类问题时,检修人员不必紧张。在确信测量通道和测量回路正确的前提下,可密切关注该点的变化趋势。一般情况下,随时间的推移,这种突变会自行消失。这类突变主要是由于机组轴系某些外界原因引起的随机谐振(油膜振荡、汽激振荡)所致。随调速汽门及运行工况等的变化,这类突变也会因谐振条件的消失而使轴振输出变得平稳。
(3)瓦振测量中某1点的测量值发生突变,但同位置轴振测量值变化不大 造成这种现象主要有以下原因：1)由于瓦振传感器直接安装在机体表面,很容易触及或者由于机械振动使固定传感器的螺丝发生松动;2)由于凝汽器操作变化速率快引起凝汽器低频振动传递。发生这类低频振动对机组的安全危害不大,但可能会引起瓦振保护动作。此时,可借助TSI系统组态软件中的FFT功能进行分析和判断。读出FFT画面中的振幅和频率值,可发现在振幅处的频率一般处在低频段。而机组正常情况下的振动频率应远远大于此值。
(4)轴振、瓦振测量中某一点(或几点)的测量值同时发生突变 这种现象在机组起动过程中(尤其是过临界点时)经常遇到,但在机组正常带负荷工况下,对大多数机组来说出现的机会较少。当然,随着负荷的变化,基于某些机组本身的特性,在一些特定的机组上也可能出现这种现象。
发生这种问题时,首先要比照机组原先的运行记录。如果机组原先的运行记录(大多发生在改变负荷或调整运行工况时)就是如此,可密切关注一段时间;如果所发生的这种现象在原先机组的运行中从未有过,应及时报告,运行方面应采取必要的安全措施(适当减负荷等)。此时对振动测量的保护必须投入。
3 结语
为使TSI系统准确测量、正确动作,检修人员要熟悉TSI系统的测量原理,熟练掌握传感器安装、调试和模块参数设置,并要记录它们的全过程。当系统发生异常参数指示时,要根据日常维护工作中积累的经验,迅速判断出大致的原因所在,以便向相关部门做出合理的解释
汽轮机监测保护系统安装要点及示值异常的鉴别
汽轮机监测保护系统安装要点及示值异常的鉴别
汽轮机监测保护系统(以下简称TSI系统)是火电机组最重要的保护系统之一。机组在正常运行时,偶然会出现TSI系统参数显示异常。运行人员出于对机组安全的考虑,往往通知检修人员进行“消缺”处理。然而,检修人员对相关测量通道进行慎密的检查后,仍然未发现问题所在。随着时间的推移,出现异常显示的测点又恢复正常。这使检修人员感到困惑,对此,本文向TSI系统检修人员介绍TSI系统的安装要点及参数指示异常的鉴别方法。
1 TSI系统的安装调试过程
正确地完成TSI系统的现场安装和调试,是保障TSI系统准确测量、正确动作的先决条件。在系统的安装和调试过程中,要做到：(1)合理准确地安装和定位测量传感器和传感器支架;(2)规范连接测量线路;(3)正确设置运行、报警和保护参数;(4)在整个安装和调试过程中,要记录每1个作业环节,真正做到有据可查、有章可循,确保各个工作环节均正确无误。
安装和调试需要进行以下工作：
(1)传感器的安装位置要合理,以求最大限度地反映出机组轴系在此处变化的真实情况。
(2)传感器安装支架的刚性、机加工精度、移动和固定方式等既要满足测量要求,又要便于安装、定位和检修。
(3)对于新购置的传感器,初次安装可免去校验过程(根据条件,也可以进行校验,保存原始数据)。对原先使用过的传感器,安装前最好进行常规检验,以便做到心中有数。对于线性或频率响应较差的传感器,安装前要进行线性调校,或进行更换。
(4)系统安装前,对各测量模块的各个通道功能要进行常规检验。有条件的可以利用标准信号源进行定量校验。
(5)传感器延长电缆、前置器、测量链路的线路连接要正确、牢固,屏蔽和接地良好。
(6)对于电涡流传感器,最好同与其配对的前置器成套安装。
(7)对有源转速传感器,除注意合理的安装间隙外,更要注意正确的安装方向。
(8)对于轴位移、胀差和缸胀传感器,安装定位时要注意与运行人员习惯的测量指示方向相一致。
(9)传感器准确定位后,可以利用推轴(有条件的情况下)或塞尺对各测量回路进行定性和定量检验。
(10)对测量链路进行自监测功能的检验。
(11)对冗余电源系统进行掉电或切换试验。
(12)正确设置运行、报警和保护参数。
(13)有条件的情况下,可利用模拟信号对整个测量系统进行功能性测试。
(14)要详细记录安装调试中所涉及的所有数据并整理存档,以备日后核查。
2 TSI系统参数指示异常的鉴别
2.1 静止阶段
TSI系统安装调试结束、系统带电后,所有安装的测量通道均应指示出正确的运行参数。此时,轴位移测量、胀差测量、转速测量、键相测量、偏心测量、缸胀测量输出指示均应为“;轴振测量和瓦振测量应有微小的输出值。该输出值由以下方面引起：(1)传感器测量特性;(2)模块测量方式;(3)相邻运行机组的主辅机设备引起的振动传递;(4)本台机组启动前辅机设备运行(上水操作等)引起的振动传递;(5)DCS(或DEH)系统对来自TSI系统的模拟信号进行数字转换偏移。一般来说,此时各振动测点的输出不应出现较大范围的波动。如果在此阶段某测点(或几点)出现较大的输出波动,可以确定为测量回路受到外来干扰(机组大的动力设备启动、线间干扰、测量回路屏蔽或接地不良等)。这时监视该通道的输入波形和FFT输出,可以发现干扰频率大多为工频。
2.2 盘车阶段
随机组进入油循环和盘车,轴系位置发生了改变,TSI系统的参数输出也因此会发生明显变化。轴位移、胀差输出呈现自由状态(缸胀输出不变),转速和键相输出值为机组盘车转速值,偏心值在轴系安装正常情况下应接近于主机设备出厂参数,轴振和瓦振测量输出较静止阶段也会有所变化,但变化的幅度不大(一般盘车装置附近瓦振值变化会略大些)。在此阶段,要注意轴位移、胀差输出值的变化方向,它们应与轴系实际位置改变方向和运行人员习惯的方向相匹配。同时注意监视各振动测点有无突变现象。如果个别测点出现突变,在确定测量回路无接线松动、瓦振传感器无安装松动的情况下,重点检查和排除系统间的干扰问题。
2.3 机组起动阶段
机组起动后,一般要经历升速、暖机以及机组常规的试验(电气试验、超速试验等)。在此阶段,由于机组各自不同的特性、轴系检修和安装的水平等,TSI系统会出现各种各样的参数指示。由于缸内温升及压力的变化,轴位移、胀差、缸胀的输出指示会有显著变化(注意变化的方向)。这时转速和键相应指示轴系实际的转速值;偏心值输出的变化范围与传感器的安装位置和安装角度有关;轴振和瓦振的输出则与稳速暖机、过第一、第二临界点的运行过程相关。
由于所有的主、辅机设备至此均已进行了相应的操作,系统间干扰问题理应暴露无遗。轴位移、胀差、缸胀等参数在此阶段变化范围不会太大(变化趋势应一致),但轴振和瓦振会出现较大的变化。出现的轴振、瓦振大范围波动,主要是过临界转速、轴系存在某些缺陷(不平衡、摩擦、局部松动等)造成的,待消除轴系的缺陷后,轴振、瓦振大范围波动的现象即可消失。
2.4 正常运行阶段
当机组带负荷运行后,正常情况下,轴位移、胀差、缸胀、轴振、偏心和瓦振的输出参数,会随机组负荷的变化呈缓慢变化趋势。
此阶段,尽管轴位移、胀差和缸胀参数的变化量值不相等,但变化趋势应是一致的。在机组带负荷正常运行下(3000r/min),输出的偏心值接近或等于在同位置安装的轴振测点的输出值。同样,尽管在相同位置处的轴振和瓦振测点的输出变化量值不相等,但变化趋势也应是一致的。
如果在机组正常运行阶段出现个别测点输出异常参数的现象(主要是某些测点的输出值大于运行人员记忆和记录的数据),可参考以下处理方法解决。这里要强调指出的是,在处理和解决这类问题前,检修人员必须对各测点安装和调试过程中的每1个环节心中有数,并确信测量通道和测量回路是正确的。
(1)轴位移、胀差、缸胀测量中,某1测点的输出值较改造前的数值偏大 排除传感器支架刚性、安装位置松动的原因后,这类问题主要是由于传感器的线性引起的。这类测量方式的输出与传感器的灵敏度和线性度直接相关。由于电涡流传感器,特别是测量范围较大的涡流传感器很难保证在整个测量范围内的每1点都保持线性关系,因此,原先测量输出的结果(采用模拟信号处理电路的TSI系统)直接取决于传感器的灵敏度和线性(例如,传感器的灵敏度为4V/mm,也就是说,只有当前置器输出的电压在原基础上变化了4V,测量模块才认为是在原基础上变化了,但这往往与轴系实际位移量不相符)。而新的TSI系统,则完全按与轴系实际位移量相等的数值输出(最大误差可测到千分表的读数误差),即现在的测量较以前更精确。因此,对TSI系统进行改造前和改造后存在某些读数上的差异就不足为奇。
(2)轴振测量中某土点的测量值发生突变,但同位置瓦振测量值变化不大 遇到这类问题时,检修人员不必紧张。在确信测量通道和测量回路正确的前提下,可密切关注该点的变化趋势。一般情况下,随时间的推移,这种突变会自行消失。这类突变主要是由于机组轴系某些外界原因引起的随机谐振(油膜振荡、汽激振荡)所致。随调速汽门及运行工况等的变化,这类突变也会因谐振条件的消失而使轴振输出变得平稳。
(3)瓦振测量中某1点的测量值发生突变,但同位置轴振测量值变化不大 造成这种现象主要有以下原因：1)由于瓦振传感器直接安装在机体表面,很容易触及或者由于机械振动使固定传感器的螺丝发生松动;2)由于凝汽器操作变化速率快引起凝汽器低频振动传递。发生这类低频振动对机组的安全危害不大,但可能会引起瓦振保护动作。此时,可借助TSI系统组态软件中的FFT功能进行分析和判断。读出FFT画面中的振幅和频率值,可发现在振幅处的频率一般处在低频段。而机组正常情况下的振动频率应远远大于此值。
(4)轴振、瓦振测量中某一点(或几点)的测量值同时发生突变 这种现象在机组起动过程中(尤其是过临界点时)经常遇到,但在机组正常带负荷工况下,对大多数机组来说出现的机会较少。当然,随着负荷的变化,基于某些机组本身的特性,在一些特定的机组上也可能出现这种现象。
发生这种问题时,首先要比照机组原先的运行记录。如果机组原先的运行记录(大多发生在改变负荷或调整运行工况时)就是如此,可密切关注一段时间;如果所发生的这种现象在原先机组的运行中从未有过,应及时报告,运行方面应采取必要的安全措施(适当减负荷等)。此时对振动测量的保护必须投入。
3 结语
为使TSI系统准确测量、正确动作,检修人员要熟悉TSI系统的测量原理,熟练掌握传感器安装、调试和模块参数设置,并要记录它们的全过程。当系统发生异常参数指示时,要根据日常维护工作中积累的经验,迅速判断出大致的原因所在,以便向相关部门做出合理的解释