汽輪機TSI系統(tǒng)軸向位移故障原因分析與改造

賀志中

（江蘇大唐國際呂四港發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇 啟東226246）

0 引言

江蘇大唐國際呂四港發(fā)電有限責(zé)任公司為4×660MW超超臨界機組，汽輪機TSI系統(tǒng)軸向位移共四個測點，均安裝在汽輪機前箱內(nèi)。由于種種原因軸向位移數(shù)值在正常運行中出現(xiàn)一些偏差，使得無法判斷其準(zhǔn)確性且易造成機組非停。為了避免機組誤動，應(yīng)將軸向位移探頭、前置器、卡件等進(jìn)行改造。

1 汽輪機TSI系統(tǒng)軸向位移故障原因分析

通過軸向位移運行情況，我簡略統(tǒng)計出影響軸向位移數(shù)值偏差或造成機組非停的主要原因。

1.1 軸向位移測量一次元件故障導(dǎo)致機組非停

機組正常運行中，軸向位移其中一個數(shù)值突然跳變，超過軸向位移定值誤發(fā)信號，過段時間自己自動恢復(fù)為正常值。這種情況并不多見，一般為軸向位移測量一次元件故障，如果遇到這種情況，可以等到機組具備檢修條件或者機組停機時，對有問題的軸向位移測點探頭及前置器進(jìn)行更換。

1.2 電纜接地不規(guī)范

電纜的屏蔽層在敷設(shè)時未做好防護(hù)，電纜在機組運行時有磨損，造成有兩點及以上接地情況。不同的地網(wǎng)間會產(chǎn)生電勢差，在屏蔽層內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，從而造成軸向位移數(shù)值的波動。因此我們安裝時就必須做好接地和電纜屏蔽層的防護(hù)工作，這也是保證軸向位移測點準(zhǔn)確的重要措施之一。

1.3 延長電纜至前置器接頭松動

對于軸向位移來說，軸向位移探頭、延長線及前置器為一個測量整體，它們有相應(yīng)的阻抗和特性曲線。隨機組運行時間、氣候及金屬氧化的影響，原來的接頭和接線會出現(xiàn)松動，這樣會使它們相應(yīng)的阻抗和特性發(fā)現(xiàn)一定的變化，導(dǎo)致軸向位移測點的波動。為了避免此類現(xiàn)象的發(fā)生，我們可以根據(jù)軸向位移的使用壽命，在大、小期間對軸向位移進(jìn)行整體的更換。

另外軸向位移探頭與前置器之間盡量減少中間接頭的使用，讓故障點減到最低。如使用有中間接頭的軸向位移探頭時，對軸向位移中間接頭應(yīng)正確安裝，切勿將小lemo頭插緊后旋轉(zhuǎn)，這樣會使lemo頭松動。只需將lemo插緊后用熱縮套管熱縮后即可。

圖1 軸向位移中間接頭正確安裝方法

1.4 周圍環(huán)境因素，導(dǎo)致信號跳變

軸向位移的一次元件主要是一個電渦流探頭，在探頭中有一線圈，前置器中的高頻振蕩電流通過延伸電纜流入該線圈，產(chǎn)生一個軸向磁場；當(dāng)被測金屬體靠近這個磁場時切割磁力線而產(chǎn)生電渦流，電渦流的大小隨探頭與被測體表面間的間距變化，并經(jīng)延伸電纜送至前置器檢波、放大，轉(zhuǎn)化成隨機械位移(間隙)變化的電壓信號。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地反映探頭與被測物間的距離，引起測量顯示異常。

除了外部磁場影響軸向位移測量，還有另一個重要的隱患存在就是測量回路電纜的老化。由于軸向位移的一次元件是裝在汽輪機前箱之內(nèi)，所以測量回路電纜很容易受高溫影響迅速老化，造成絕緣層開裂。測量回路電纜應(yīng)遠(yuǎn)離高溫環(huán)境或采用高溫電纜來避免迅速老化的惡果。

1.5 單點保護(hù)易勿動

為保證軸向位移信號觸發(fā)保護(hù)系統(tǒng)的及時性，火電機組軸向位移輸出的觸發(fā)保護(hù)信號，原設(shè)計多采用單點測量信號且不加延時。但由于軸向位移在電廠運行的環(huán)境是一個強電磁場環(huán)境，包括來自系統(tǒng)內(nèi)部的異常（測量一次元件、前置器、裝置等）和外部環(huán)境因素產(chǎn)生的干擾（電導(dǎo)耦合、電磁輻射等），這些干擾都可能引發(fā)單點信號保護(hù)回路的誤動。根據(jù)我廠及其他火電廠長期運行的經(jīng)驗，軸向位移因為真實變化導(dǎo)致跳機的情況很少見，由于它本身一次元件、前置器及卡件損壞造成停機的也是少之又少，最常見的就是外部因素誘導(dǎo)下的誤發(fā)信號造成停機。這樣我們就很有必要的將軸向位移的單點保護(hù)更換為三取二邏輯，或者限于現(xiàn)場條件改為二選二，或者增加一點點延時，那么由于軸向位移測點誤動次數(shù)都將大大減少。

1.6 單電源供電造成機組非停

目前有些機組TSI系統(tǒng)采用單電源供電，或雖采用了雙路電源但電源模塊仍為單個。如果這路電源失去軸向位移等重要保護(hù)參數(shù)將失去監(jiān)視，所以正常運行時必須有可靠的兩路獨立的供電電源，應(yīng)優(yōu)先考慮單路獨立運行就可以滿足TSI系統(tǒng)容量要求的二路不間斷電源（UPS）供電，正常運行時各帶一半負(fù)荷同時工作，確保電源切換對系統(tǒng)不產(chǎn)生擾動?；蛘卟捎靡宦稶PS、一路保安電源供電，如果保安電源電壓波動較大，應(yīng)增加一臺穩(wěn)壓器以穩(wěn)定電源。

圖2 TSI系統(tǒng)雙電源冗余配置

1.7 軸向位移測點在同一卡件造成機組停運

我廠軸向位移的一次元件與卡件沒有實現(xiàn)一一對應(yīng)的關(guān)系，單一卡件故障極易造成軸向位移保護(hù)誤動。

2 汽輪機TSI系統(tǒng)軸向位移故障的改造方法

前面對軸向位移一次元件故障、電纜接地、延長線至前置器接頭、周圍環(huán)境、單點保護(hù)和單電源供電等因素造成機組非停的處理方法已做了簡要的闡述。下面我們主要對軸向位移的一次元件與卡件沒有實現(xiàn)一一對應(yīng)的關(guān)系，單一卡件故障極易造成軸向位移保護(hù)誤動這一故障進(jìn)行改造分析。

以我廠軸向位移為例，原系統(tǒng)和設(shè)備的基本情況如下：

江蘇大唐國際呂四港發(fā)電有限責(zé)任公司為4×660MW超超臨界機組，其中2-4號機組汽輪機TSI系統(tǒng)軸向位移共四個測點，均安裝在汽輪機前箱內(nèi)，其中測點1、2接入位于汽機電子間的TSI機柜的R6位置MMS6210卡件上，同樣，測點3、4接入R7位置MMS6210卡件上，保護(hù)的動作方式為測點1、2同時達(dá)到跳機值±1mm,或者測點3、4同時達(dá)到跳機值±1mm，則觸發(fā)TSI機柜內(nèi)ZJ7繼電器，送兩路閉合接點到DCS中的ETS系統(tǒng)中，觸發(fā)汽輪機ETS動作。

因為測點1、2接在R6位置的MMS6210卡件上，測點3、4接在R7位置的MMS6210卡件上，兩個測點接在一個卡件上，如果卡件故障則軸向位移必然會動作，導(dǎo)致機組誤跳。針對這種情況，我們制定了詳細(xì)的改造措施：利用檢修期間，TSI系統(tǒng)具備停電條件，汽機電子間TSI機柜剩余卡槽增加兩塊軸向位移卡件MMS6210。使軸向位移1接到R6卡槽位置，軸向位移2接到R7卡槽位置，軸向位移3接到R24卡槽位置，軸向位移4接到R25卡槽位置，后面配線插頭隨探頭挪動，保護(hù)動作接線保持不變。連接調(diào)試電腦，對R6、R7、R24、R25位置的卡件重新組態(tài)，刪除每個卡件無用的通道2上的組態(tài)。下裝完組態(tài)后調(diào)試，保證動作正常，并做好實驗記錄。調(diào)試完畢，軸向位移保護(hù)具備投運條件。這樣每一個軸向位移的一次元件和MMS6210卡都一一對應(yīng)，即使某一塊MMS6210卡件故障，也不會對機組安全運行造成威脅。

圖3 改造后軸向位移獨立卡件位置

3 結(jié)束語

為了保證軸向位移在正常運行的系統(tǒng)中安全穩(wěn)定的運行，以上幾點影響軸向位移的因素是應(yīng)該徹底消除的，優(yōu)良的設(shè)備和環(huán)境是保證軸向位移安全穩(wěn)定運行的先決條件。本文對汽輪機TSI系統(tǒng)軸向位移故障原因和改造方法進(jìn)行了探討，從而得出了提高軸向位移的安全穩(wěn)定運行的措施。

［1］EPRO軸向位移說明書[Z].

［2］振動測試與動態(tài)分析[M].航空工業(yè)出版社,1992.

［3］設(shè)備故障診斷手冊[M].西安交通大學(xué)出版社,1998.