汽機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)故障原因及運(yùn)行可靠性的技術(shù)要求

河北大唐國(guó)際王灘發(fā)電股份有限公司 郭迎賓 楊勇波 周世盼

汽機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)故障原因及運(yùn)行可靠性的技術(shù)要求

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熱工控制邏輯的完善性和合理性、熱工保護(hù)信號(hào)的取信方式和配置，還存在不盡如人意之處，引發(fā)熱工保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)時(shí)有發(fā)生，尤其是汽輪機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)，因其保護(hù)的不可靠性，易導(dǎo)致運(yùn)行機(jī)組跳閘。筆者對(duì)汽輪機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)（TSI）運(yùn)行情況進(jìn)行了調(diào)研，通過對(duì)異動(dòng)案例的統(tǒng)計(jì)和故障原因的歸類分析，提出提高汽輪機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的若干技術(shù)措施，供同行在檢修運(yùn)行維護(hù)中參考。

一、TSI系統(tǒng)故障原因分析與處理

通過對(duì)近2臺(tái)機(jī)組汽輪機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)，將引起測(cè)量顯示異常甚至導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)的主要原因、處理措施以及可能存在的主要隱患?xì)w納如下。

1. TSI信號(hào)測(cè)量部件故障。這類故障所占比例不多，通常表現(xiàn)為信號(hào)逐漸增大或突然上跳，維護(hù)數(shù)秒時(shí)間后很快下降至某一值后在一定范圍內(nèi)波動(dòng)（也有的一段時(shí)間后恢復(fù)正常顯示）。

2. 單點(diǎn)信號(hào)保護(hù)邏輯易誤動(dòng)。為保證TSI信號(hào)觸發(fā)保護(hù)系統(tǒng)的及時(shí)性，火電機(jī)組TSI系統(tǒng)輸出的觸發(fā)保護(hù)信號(hào)，原設(shè)計(jì)多采用單點(diǎn)測(cè)量信號(hào)且不加延時(shí)。但由于TSI系統(tǒng)在電廠運(yùn)行的環(huán)境是一個(gè)強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境，來自系統(tǒng)內(nèi)部的異常（測(cè)量部件、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），都可能引發(fā)單點(diǎn)信號(hào)保護(hù)回路的誤動(dòng)。事實(shí)上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，TSI系統(tǒng)的異動(dòng)，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也不多見，絕大多數(shù)是外部因素誘導(dǎo)下的誤發(fā)信號(hào)引起，且其脈沖維持時(shí)間很少超過4 s。

3. 接地不規(guī)范，干擾信號(hào)串入。不同的地網(wǎng)間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，在屏蔽層產(chǎn)生環(huán)流，疊加在信號(hào)上會(huì)引起模擬量波動(dòng)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。

4. 延伸電纜至前置器的接頭松動(dòng)、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(shí)緊固程度不夠，或隨著運(yùn)行時(shí)間的推移及氣候、氧化等因素的影響，原先緊固的接頭和接線會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)而造成接觸不良，使信號(hào)波動(dòng)。如某電廠3#機(jī)組的軸承振動(dòng)，其測(cè)量值瞬間跳變后又自行恢復(fù)，且反復(fù)出現(xiàn)。經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)異常原因?yàn)樘筋^延伸電纜與前置器的接頭松動(dòng)引起，將其擰緊后信號(hào)恢復(fù)正常。另一機(jī)組檢修結(jié)束恢復(fù)安裝，在盤車裝置未啟動(dòng)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子靜止的情況下，TSI超速信號(hào)跳變，測(cè)量直流間隙電壓在DC12 V到DC15 V之間波動(dòng)（安裝間隙電壓應(yīng)為DC12 V），經(jīng)查原因是測(cè)速探頭1米線末端的接頭存在接觸不良引起，處理后恢復(fù)正常。

5. 周圍環(huán)境影響，導(dǎo)致信號(hào)異常。TSI系統(tǒng)一次元件主要是電渦流探頭，探頭中有一線圈，前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入該線圈，產(chǎn)生一個(gè)軸向磁場(chǎng)。當(dāng)有外部磁場(chǎng)影響該線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)，電渦流的大小就不能正確地反映探頭與被測(cè)物間的間距，引起測(cè)量顯示異常。

6. 電源系統(tǒng)故障。目前，TSI系統(tǒng)的供電基本上采用雙電源供電。雖然到目前為止，還沒出現(xiàn)過因電源失去，使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓的情況，但對(duì)于TSI系統(tǒng)的可靠運(yùn)行來說，電源供電對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行始終也是個(gè)安全隱患。

二、提高TSI裝置運(yùn)行可靠性的若干技術(shù)要求

為了減少機(jī)組的誤動(dòng)作，根據(jù)上述的分析歸納，應(yīng)從優(yōu)化TSI系統(tǒng)電源及保護(hù)邏輯，減少單點(diǎn)信號(hào)保護(hù)引起機(jī)組誤動(dòng)的概率著手，通過全面核查TSI系統(tǒng)連接線路的規(guī)范性，完善系統(tǒng)的安裝檢修和運(yùn)行維護(hù)管理方法，來提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。筆者提出以下技術(shù)措施以供參考。

1. 提高TSI電源的可靠性。TSI系統(tǒng)應(yīng)配置兩路可靠的AC220 V電源冗余供電（切換時(shí)間應(yīng)不大于5 ms，保證TSI裝置不會(huì)初始化）；應(yīng)配置至少兩塊電源模塊實(shí)現(xiàn)裝置電源間的無隙切換。原設(shè)計(jì)二路電源切換時(shí)間達(dá)不到要求的，應(yīng)進(jìn)行改造或優(yōu)化。

2. 保護(hù)邏輯及定值優(yōu)化。

（1）保護(hù)動(dòng)作輸出的跳機(jī)信號(hào)增加1 s延時(shí)。

（2）采用軸承的相對(duì)振動(dòng)作為振動(dòng)保護(hù)的信號(hào)源。并將邏輯優(yōu)化為本軸承的X向相對(duì)振動(dòng)達(dá)到跳機(jī)值且相鄰任一軸承達(dá)到報(bào)警值時(shí)，本軸承振動(dòng)保護(hù)信號(hào)動(dòng)作。

（3）機(jī)組的給水泵汽輪機(jī)，若振動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)以前為單點(diǎn)信號(hào)保護(hù)，改為二取二邏輯輸出。

3. 安裝與線路連接。連接線路問題是影響TSI系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的另一個(gè)重要原因。安裝、檢修、運(yùn)行和維護(hù)中，注意滿足以下要求。

（1）新安裝或檢修更換傳感器時(shí)，確保傳感器尾線與延伸電纜接頭處絕緣（當(dāng)接頭在汽機(jī)機(jī)殼內(nèi)部時(shí)要用熱縮管絕緣），延伸電纜的固定與走向不應(yīng)存在損傷電纜的隱患。

（2）軸向位移、差脹傳感器的檢修、調(diào)試應(yīng)在機(jī)務(wù)的配合下進(jìn)行，并在傳動(dòng)記錄中簽字。

（3）前置放大器應(yīng)安裝在金屬箱中，箱體須妥善接地。對(duì)VM600系統(tǒng)可通過斷開COM與地的短接線來實(shí)現(xiàn)。TSI供電的電源地仍然保留以保證安全，但此時(shí)電源地只作安全地，不再兼做儀表地。

4. 運(yùn)行維護(hù)管理。

（1）TSI探頭第一次安裝前和校驗(yàn)周期到期后的檢修安裝前，應(yīng)提交有資質(zhì)的檢定機(jī)構(gòu)出具的正式校驗(yàn)合格報(bào)告。

（2）振動(dòng)探頭處應(yīng)貼有警示牌，嚴(yán)禁磁性物體接近探頭，在離探頭5 m處嚴(yán)禁使用步話機(jī)通話。

（3）TSI系統(tǒng)的渦流探頭、延長(zhǎng)電纜和前置器，須成套校驗(yàn)并隨機(jī)組大修進(jìn)行，但瓦振探頭的校驗(yàn)周期不宜超過2年。運(yùn)行時(shí)，定期檢查振動(dòng)等信號(hào)的歷史曲線，若有信號(hào)波動(dòng)現(xiàn)象，應(yīng)引起高度重視，及時(shí)檢查傳感器的各相應(yīng)接頭是否有松動(dòng)或接觸不良，電纜絕緣層是否有破損或接地，屏蔽層接地是否符合要求等。

（4）連鎖實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)TSI系統(tǒng)的每個(gè)保護(hù)進(jìn)行一一確認(rèn)（對(duì)既有硬邏輯又有軟邏輯的保護(hù)系統(tǒng)，連鎖實(shí)驗(yàn)單上要特別注明，并分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）。

（5）汽機(jī)啟動(dòng)或運(yùn)行中，一旦出現(xiàn)TSI信號(hào)異變，應(yīng)立即通知熱工人員檢查原因并保存異常現(xiàn)象曲線，注明相關(guān)參數(shù)后歸檔。

（6）如果存在卡件故障，在重新下載組態(tài)前，應(yīng)確認(rèn)系統(tǒng)可以自動(dòng)更新組態(tài)，否則應(yīng)人工確認(rèn)組態(tài)參數(shù)的版本正確。

三、結(jié)論

為保證TSI系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，合理的邏輯和可靠的回路環(huán)境是基礎(chǔ)，及時(shí)的檢修和維護(hù)是保證。本文，筆者提出的上述技術(shù)措施包含了對(duì)二者的要求。