電廠TSI系統(tǒng)故障分析及處理

張宏國(guó)

摘要：TSI系統(tǒng)在火電廠機(jī)組中占據(jù)著關(guān)鍵性地位，對(duì)于保障機(jī)組安全發(fā)揮著重要作用。TSI系統(tǒng)發(fā)生故障，將影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)此，有必要分析TSI系統(tǒng)故障及其原因，并采取有效措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)TSI系統(tǒng)故障的預(yù)防處理。本文簡(jiǎn)述了電廠TSI系統(tǒng)的概念，淺析了電廠TSI系統(tǒng)故障，探究了電廠TSI系統(tǒng)故障的處理應(yīng)用措施，以期為電廠TSI系統(tǒng)故障處理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：TSI系統(tǒng);故障分析;處理措施

PowerPlantTSISystemFaultAnalysisandTreatment

ZhangHongguo

（StatePowerInvestmentCorporationChongqingHechuanPowerPlantCo.，Ltd401536）

Abstract：TheTSIsystemoccupiesakeypositioninthethermalpowerplantunit，andplaysanimportantroleinensuringthesafetyoftheunit.FailureoftheTSIsystemwillaffectthesafeandstableoperationoftheunit.Inthisregard，itisnecessarytoanalyzeTSIsystemfailuresandtheircauses，andtakeeffectivemeasurestoachievepreventivetreatmentofTSIsystemfailures.ThisarticlebrieflydescribestheconceptofpowerplantTSIsystem，analyzespowerplantTSIsystemfaults，andexploresthetreatmentandapplicationmeasuresofpowerplantTSIsystemfaults，inordertoprovideareferenceforpowerplantTSIsystemfaulthandling.

Keywords：TSIsystem;Faultanalysis;Treatmentmeasures

前言：

TSI系統(tǒng)，即汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)是電廠汽輪機(jī)的監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)。為有效保障汽輪機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，必須確保TSI系統(tǒng)動(dòng)作可靠。但在實(shí)際中，電廠TSI系統(tǒng)極易產(chǎn)生各類故障，導(dǎo)致其保護(hù)信號(hào)出現(xiàn)異動(dòng)情況，造成TSI系統(tǒng)出現(xiàn)誤動(dòng)，由此引發(fā)跳機(jī)事件，對(duì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性造成不良影響。對(duì)此，要深入分析電廠TSI系統(tǒng)故障，并立足于實(shí)踐，積極探究有效措施對(duì)TSI系統(tǒng)故障進(jìn)行解決。

一、電廠TSI系統(tǒng)概述

TSI系統(tǒng)，是電廠汽輪機(jī)配置的安全監(jiān)視系統(tǒng)，具備保護(hù)機(jī)組的功能，且能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)組狀態(tài)，還能儲(chǔ)存監(jiān)視機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行、停止等各項(xiàng)環(huán)節(jié)涉及的轉(zhuǎn)速、脹差、振動(dòng)等重要參數(shù)，能如實(shí)記錄機(jī)組輸出信號(hào)，并能顯示機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和自動(dòng)停機(jī)等。另外，TSI系統(tǒng)能整理機(jī)組故障信息，便于快速診斷故障。TSI系統(tǒng)會(huì)直接影響機(jī)組運(yùn)行的整體安全性。TSI系統(tǒng)涉及諸多方面的內(nèi)容，極易受系統(tǒng)控制、測(cè)量探頭安裝以及信息傳輸?shù)纫蛩赜绊懚a(chǎn)生故障，并導(dǎo)致機(jī)組跳閘等事故。雙槐電廠300MW機(jī)組TSI系統(tǒng)使用EPRO公司產(chǎn)品，其包括對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)和兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵的安全監(jiān)視，由轉(zhuǎn)速、偏心、軸位移、脹差、軸振動(dòng)、蓋振、熱膨脹、超速、零轉(zhuǎn)速監(jiān)視器組成。除熱膨脹監(jiān)視器外，其余都采用MMS6000監(jiān)控系統(tǒng)。

二、TSI系統(tǒng)工作原理

TSI系統(tǒng)中應(yīng)用得最多的傳感器是電渦流傳感器，常用于對(duì)汽輪機(jī)振動(dòng)、脹差、偏心、健相、軸位移、轉(zhuǎn)速等檢測(cè)，為汽輪機(jī)的安全運(yùn)行提供了可靠保障。如MMS6000系統(tǒng)由系統(tǒng)框架，就地探頭裝置和延長(zhǎng)電纜組成。就地探頭裝置由電渦流探頭、延長(zhǎng)電纜、前置器組成。它通過探頭感應(yīng)探頭與被測(cè)金屬端面間的間隙變化來反映被測(cè)各參數(shù)的變化。前置器將探頭與被測(cè)金屬面的間隙轉(zhuǎn)變?yōu)?-24VDC信號(hào)。前置器與探頭通過延長(zhǎng)電纜連接。前置器與框架內(nèi)的功能模塊通過連接電纜相連。如圖1為典型的TSI系統(tǒng)工作原理圖

1、電渦流傳感器的基本工作原理

電渦流傳感器是利用電渦流效應(yīng)工作的。如圖2所示，一個(gè)通有交變電流I1的傳感器線圈，由于電流的變化，在線圈周圍會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)H1。當(dāng)被測(cè)導(dǎo)體置于該磁場(chǎng)范圍之內(nèi)時(shí)，則被測(cè)導(dǎo)體內(nèi)便產(chǎn)生電渦流I2，同時(shí)也將產(chǎn)生一個(gè)新磁場(chǎng)H2，H2與H1方向相反，因而抵消部分原磁場(chǎng)，從而導(dǎo)致線圈的電感量、阻抗和品質(zhì)因數(shù)Q發(fā)生變化。這個(gè)變化不但與導(dǎo)體的幾何形狀、電導(dǎo)率、導(dǎo)磁率有關(guān)，也與線圈的幾何參數(shù)、電流的頻率以及線圈到被測(cè)導(dǎo)體的距離間隙有關(guān)。一旦有關(guān)尺寸、材料確定后，其所產(chǎn)生的電渦流大小僅與被測(cè)導(dǎo)體的距離成單一函數(shù)關(guān)系。

2、振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量原理

振動(dòng)信號(hào)是汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組最重要的參數(shù)之一。振動(dòng)信號(hào)一般通過非接觸式電渦流傳感器測(cè)量振動(dòng)的位移量，由于此時(shí)測(cè)量的振動(dòng)位移量是轉(zhuǎn)子軸表面相對(duì)于渦流傳感器探頭間的位置變化，因此又稱作相對(duì)振動(dòng)測(cè)量。它由測(cè)量探頭、高頻信號(hào)發(fā)生器和濾波器等組成，從前置器輸出的電壓正比于傳感器與測(cè)量表面間隙的電壓，因此只要可靠測(cè)出輸出電壓大小就能間接反映機(jī)組的振動(dòng)大小情況。

三、電廠TSI系統(tǒng)故障分析

1、缺乏完善的保護(hù)邏輯和硬件配置

TSI系統(tǒng)需對(duì)接收的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一的系統(tǒng)處理和邏輯運(yùn)算，確保最終信號(hào)有效進(jìn)入DCS系統(tǒng)或者ETS系統(tǒng)，并發(fā)揮報(bào)警或者信號(hào)保護(hù)功能。因此，需對(duì)邏輯保護(hù)條件進(jìn)行合理設(shè)置，確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正確的邏輯“判斷”，并保障系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。缺乏完善的保護(hù)邏輯和硬件配置，會(huì)導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生異常[1]。

2、缺乏妥善的運(yùn)維管理

在對(duì)TSI系統(tǒng)實(shí)施日常維護(hù)時(shí)，突發(fā)事件的發(fā)生，會(huì)伴有明顯標(biāo)識(shí)或報(bào)警。對(duì)此，應(yīng)及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理。部分連接介質(zhì)出現(xiàn)老化，各類系統(tǒng)元件發(fā)生故障，或者其他因素影響周圍環(huán)境，造成系統(tǒng)指標(biāo)出現(xiàn)下降，并超出系統(tǒng)工作相應(yīng)的允許范圍，導(dǎo)致故障產(chǎn)生。人為因素引發(fā)的故障，會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。上述情況的隱蔽性較高[2]。對(duì)此，需加強(qiáng)維護(hù)管理，及時(shí)查找原因，減少各類故障的發(fā)生。然而，在實(shí)際中，缺乏妥善的運(yùn)維管理，將導(dǎo)致故障加重。

3、缺乏對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳感器的牢固規(guī)范安裝

汽輪機(jī)組在轉(zhuǎn)換機(jī)械量的具體過程中，主要通過傳感器輸出振動(dòng)、蓋振以及轉(zhuǎn)數(shù)等電參數(shù)，輸出的參數(shù)信號(hào)能通過現(xiàn)場(chǎng)連線，對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及時(shí)傳送。在安裝傳感器時(shí)，各類測(cè)量對(duì)象具有不同的要求。只有對(duì)傳感器進(jìn)行合理安裝，其輸出信號(hào)參數(shù)，才能有效保障TSI系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正常良好運(yùn)行。在現(xiàn)場(chǎng)安裝傳感器時(shí)，若未能將傳感器安裝牢固，或者未遵循安裝規(guī)定實(shí)施規(guī)范操作，將導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行發(fā)生異常。

4、測(cè)量系統(tǒng)受到電磁干擾

電磁干擾產(chǎn)生的原因可能有2點(diǎn)，一是信號(hào)傳輸電纜的屏蔽效果不好，使外部電磁信號(hào)對(duì)測(cè)量信號(hào)或者測(cè)量信號(hào)內(nèi)部之間產(chǎn)生干擾;另一個(gè)是就地前置器和測(cè)量模件的抗干擾能力不強(qiáng)。經(jīng)測(cè)試前置器的抗干擾性能較好，而具有數(shù)據(jù)采集功能的測(cè)量模件由于安裝在控制室內(nèi)，附近有變頻器、電源柜等大功率設(shè)備，電磁環(huán)境比較差，會(huì)對(duì)測(cè)量信號(hào)的處理造成一定的干擾。

四、電廠TSI系統(tǒng)故障的處理應(yīng)用

1、優(yōu)化保護(hù)邏輯和硬件配置

必須對(duì)TSI系統(tǒng)配置兩路可靠性較高的AC220V冗余電源，并控制切換時(shí)間不超過5ms，在硬件配置上，應(yīng)將電源模塊配置于TSI裝置內(nèi)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)全程冗余配置的更好保護(hù)，應(yīng)設(shè)置三取二保護(hù)的信號(hào)回路，并合理分配信號(hào)將信號(hào)分部于不同的卡件防止卡件損壞導(dǎo)致誤動(dòng)。例如，各配置三塊轉(zhuǎn)速信號(hào)和軸向位移信號(hào)卡件。對(duì)于輸出的所有保護(hù)信號(hào)，應(yīng)同時(shí)常開兩路將信號(hào)輸出。在TSI系統(tǒng)中，應(yīng)對(duì)保護(hù)邏輯配置閉鎖條件，據(jù)此提升邏輯保護(hù)系統(tǒng)。

2、對(duì)TSI系統(tǒng)加強(qiáng)運(yùn)維管理

為增強(qiáng)機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性，要增強(qiáng)系統(tǒng)配置和邏輯配置的合理性，并使用較為可靠的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，在此基礎(chǔ)上，對(duì)TSI系統(tǒng)加強(qiáng)巡視，檢修維護(hù)，始終保障系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，對(duì)TSI系統(tǒng)裝置、電纜以及部件運(yùn)行過程中存在的異常情況，要及時(shí)進(jìn)行檢修和維護(hù)管理。

3、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行規(guī)范安裝和調(diào)試

為保障機(jī)組運(yùn)行的可靠性，應(yīng)對(duì)TSI系統(tǒng)涉及的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行規(guī)范安裝和調(diào)試。在安裝傳感器的過程中，應(yīng)確保支架剛性充足，并在支架間運(yùn)用具有較高可靠性的放松措施。例如，對(duì)支架添加防滑墊。將合適的底座配套與螺紋配置在振動(dòng)探頭中，不同規(guī)格的螺紋，極易造成振動(dòng)探頭松動(dòng)。在選擇傳感器時(shí)，應(yīng)盡量對(duì)一體化傳感器進(jìn)行選取。此類傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器與延伸電纜的一體化結(jié)合。如果帶有中間接頭，需確保傳感器尾線的絕緣具有較高的可靠性。固定延伸電纜，并確定其走向，應(yīng)避免電纜損失。另外，在安裝傳感器前，應(yīng)科學(xué)選擇其前置器，確保前置器與傳感器的良好配套，據(jù)此實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)線性的有效提升。

4、加強(qiáng)電磁干擾問題防范

前置器到測(cè)量模件的電纜一定要采用計(jì)算機(jī)屏蔽電纜，每一套軸振測(cè)量系統(tǒng)用一根獨(dú)立的電纜。電纜屏蔽層采用單端接地，一般前置器處的電纜頭屏蔽層不接地，所有電纜屏蔽層集中到機(jī)柜里接地，再接至DCS網(wǎng)絡(luò)或單獨(dú)的總接地。這樣可以防止屏蔽層因兩端電勢(shì)差產(chǎn)生電流引起干擾。測(cè)量模件要安裝在密封的金屬機(jī)箱里，機(jī)箱接地接入DCS網(wǎng)絡(luò)或單獨(dú)的總接地，機(jī)柜和電纜布置要盡量遠(yuǎn)離大功率用電設(shè)備，這樣可基本消除附近其他設(shè)備帶來的電磁干擾。

結(jié)語

TSI系統(tǒng)作為安全監(jiān)視和保護(hù)系統(tǒng)，能有效保障電廠汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。對(duì)此，要重視對(duì)TSI系統(tǒng)故障的總結(jié)，并采取有效措施進(jìn)行解決。電廠TSI系統(tǒng)常見的故障體現(xiàn)在缺乏完善的保護(hù)邏輯和硬件配置、缺乏妥善的運(yùn)維管理、缺乏對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳感器的牢固規(guī)范安裝。對(duì)此，要通過優(yōu)化保護(hù)邏輯和硬件配置、對(duì)TSI系統(tǒng)加強(qiáng)運(yùn)維管理、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行規(guī)范安裝和調(diào)試等措施實(shí)現(xiàn)對(duì)TSI系統(tǒng)故障的有效預(yù)防和解決，以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)安全、可靠運(yùn)行。

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