何小意

(广东粤嘉电力有限公司，广东梅州 514032)

广东粤嘉电力有限公司梅县发电厂2×135MW机组采用上海汽轮机有限公司生产的超高压、中间再热、双缸双排汽、单轴、冲动凝汽式汽轮机，与WX21Z—073LLT型空冷发电机及 SG—440/13.7—M566循环流化床锅炉配套。汽轮机安全监测系统(TSI)采用德国epro飞利浦公司生产的MMS6000新一代旋转机械检测保护系统，在线监测汽轮发电机组的转速、轴向位移、轴振、瓦振、差胀、缸胀、偏心、键相等本体运行重要参数，其中轴向位移、轴振、差胀信号参与跳机保护。

汽轮机运行中振动的大小是机组安全与经济运行的重要指标，汽轮机运行中发生振动大会直接威胁机组的安全运行，振动过大会造成汽轮机端部轴封磨损、轴瓦乌金破裂、紧固螺钉松脱等危害。因此在汽轮机1号～5号轴承处各安装两个测量相对振动的电涡流探头，其安装方法如图1所示。两探头呈90°夹角相对安装，分别定为X、Y方向，面向机头右侧为X，左侧为Y，X、Y均与水平呈45°角。当传感器端部与转轴表面间隙变化时，传感器输出一交流信号给卡件，卡件计算出间隙变化(即振动)峰一峰(P－P)值，通过监测间隙电压的方式来测量振动量。轴承振动测量装置探头型号为PR6423，前置器型号为CON021，工作电压为－4～－20VDC，量程范围为:0～400μm;正常运行时，MMS6110卡件输出4～20mA DC电流信号至DCS作为信号显示，当10个轴振探头中任一个测量值超过127μm，则报警继电器动作;任一个测量值超过260μm，则跳机继电器动作，并将信号送至PLC，以驱动保护控制回路，实现紧急停机。

图1 轴振测量示意图

1.故障经过

2012年4月5日，机组带118MW负荷运行，各运行参数均正常，11时02分，6号机BTG盘发出“TSI系统故障”声光报警，检查历史趋势曲线，发现4号轴承Y方向振动于11:02:36信号由23.31μm突升至155.4μm，然后信号出现波动，于11:13:18最高升至382.82μm后信号恢复正常;在此后的几天时间里均会有一至两次的信号波动、信号突升现象发生，现象跟4月5日发生的异常情况基本一致，其余各轴承振动信号均测量正常。

图2 轴承振动信号突变现象

2.故障分析

根据对故障经过进行原因分析，BTG盘发出“TSI系统故障”声光报警信号，而BTG盘“汽机轴承振动大0.127mm”未发出报警，而且在汽轮机所有轴承振动监测中，只有一个方向的振动值显著升高，其余各个方向的振动值变化并无明显升高，我们即怀疑是TSI振动测量装置信号回路方面的问题，于是我们从热工测量系统方面进行了分析检查。

2.1 热工测量回路检查

热工测量回路检查分为回路信号检查、线路绝缘检查和卡件接线检查。2.1.1 回路信号检查

测量4Y方向轴承振动前置器工作电压为24.2V，稳定无波动;从前置器端子中测量传感器的输出电压值为－10.12VDC，从TSI柜中测量传感器电压值为－10.15V，晃动延伸电缆等干扰措施，输出电压值均无明显变化，DCS显示值为23μm，无骤然变化的现象。

2.1.2 线路绝缘检查

如果延伸电缆接头和前置器及机柜的接线因安装检修时紧固程度不够，或随着运行时间的推移及气候、氧化、周围环境等因素的影响，原先紧固的接头和接线会出现松动，就会造成接触不良，使信号产生波动。同时测量回路就地环境温度较高，容易导致线路老化，导致抗干扰能力差，造成绝缘降低而导致信号误动。检查就地端子接线及电子室TSI柜接线，接线均牢固无松动、接触不良现象，没有发现信号有开路和短路现象;对前置器至TSI处电缆用500V绝缘电阻表测绝缘，线间及线对地绝缘均良好。2.1.3 卡件接线检查

由于MMS6000系统卡件电源、现场信号和卡件输出是直接焊接在卡件背面的针脚上的，经过长时间运行，由于温度、氧化、粉尘影响容易出现老化，也可能接触不良现象。检查卡件背面接线焊接情况，不存在接线脱焊、接触不良现象。

2.2 抗干扰检查

TSI系统对接地有严格要求，接地不规范，导致干扰信号串入。因为不同的地网间会产生电势差，在屏蔽层产生环流，叠加在信号上会引起模拟量波动或突变。此外，延伸电缆的屏蔽层，如果安装敷设途径未做好防护，电缆屏蔽层因振动等原因在运行过程磨损，导致两点或多点接地，或者连接电缆屏蔽层未接地的话，也将会引起信号跳变。

2.2.1 电缆屏蔽层检查

电缆屏蔽线在TSI机柜侧接地，测量电缆屏蔽线接地电阻0.2Ω，电缆在现场接线盒内未进行接地处理，不存在信号两点接地问题。

2.2.2 系统接地检查

测量机柜的接地电阻为0.03Ω，机柜到接地汇流板使用约40mm2接地电缆，机柜接地正常，机架和门页的接地也使用了专用接地线，机柜的接地基本正常。

2.2.3 传感器延伸电缆接头检查

大部分涡流传感器为了安装方便均设有1m接头，如图3所示，在传感器铠装电缆距探头1m的地方有1个长约10cm直径约1cm的金属管(铠装与金属管是导通的)，金属管可以从中间拧开，可以看到里面是用1个小LEMO接头连接的传感器电缆，小LEMO接头的外壳连接的是前置器的COM端。由于电缆铠装或金属管可能与缸体等现场的导体接触，如果小LEMO接头的外壳与金属管接触，就可能发生前置器的COM端与现场导体短接，而前置器的COM端是与机柜内卡件的信号地连接，从而造成双端接地。当这两端存在电位差时，就可能窜入干扰信号，引起测量值波动，情况严重时，甚至导致保护动作跳机。因此小LEMO接头必须用热缩套管进行绝缘，保证与金属管及电缆铠装完全绝缘。

(1)传感器延伸电缆接头绝缘检查

图3 传感器小LEMO接头示意图

我们对小LEMO接头热缩套管进行外观检查，未发现热缩套管有损坏，破裂现象。然后将前置器地(COM端)至卡件的接线断开，用欧姆表测量前置器地(COM端)与铠装缆(注意不是接入前置器的大LEMO插头，而是大LEMO插头后的铠装缆，如图4所示)之间的电阻(图5中粗红线所示)，电阻为无穷大，通过查阅资料，如果电阻很小(小于200欧姆)，则说明小LEMO头外壳与金属管有接触，应对小LEMO接头进行绝缘处理。现测量电阻为无穷大，说明延长电缆接头绝缘良好，无接地现象。

图4 传感器大LEMO接头示意图

图5 传感器延伸电缆接头绝缘检查示意图

(2)传感器延伸电缆接动松动检查

因为飞利浦epro的接头都是插拔式的，不能旋拧的，若有拧动现象也有可能会导致接头松动，信号接触不良，出现信号波动、突变现象发生。对传感器1米接头处(即小LEMO头)及前置器的大LEMO银色环插头处进行接头松动检查，轻拽4Y轴承振动前置器的大LEMO插头传感器末端LEMO接头后的引出线，接头接触良好，无接头松脱现象;然后对振动探头延伸线1米接头处(即小LEMO头)进行检查，发现探头1米接头处存在拧动现象。

3.故障处理

3.1 处理方案A

经过对以上热工测量回路信号检查、线路绝缘检查、卡件接线检查及系统接地、电缆屏蔽层等抗干扰的检查，均未发现异常情况;而振动探头延伸线小LEMO头处存在拧动现象，初步判断引起6号机组运行中发生信号突变原因，是由于4Y振动传感器1米接头处的小LEMO有拧动现象，造成信号接触不良。由于机组在运行状态，无法更换探头。查阅历史曲线发现几次轴承振动值跳变均超过跳机保护定值260μm，为防止再次出现振动值跳变造成保护误动跳机，我们暂时将6号机4号轴承Y方向振动高跳机保护输出接点信号屏蔽处理，只保留振动值DCS显示功能，待机组停运后彻底检查、更换探头等正常后再恢复。

3.2 处理方案B

利用机组停运机会，对6号机4号轴承Y方向振动信号回路进行彻底检查，重新更换探头、前置器、延伸电缆一整套轴承振动测量装置。受现场安装条件限制，无法直接测量传感器探头与被测面表面的距离，将传感器与前置器连接后测量前置器OUT端和COM端电压值为DC－11.5～－12.5V左右时锁紧传感器的固定螺母。传感器固定后，在中间接头外套上合适直径的绝缘热缩套管并热缩固定，以免中间接头接地引起干扰信号。

4.优化逻辑

4.1 优化跳机保护信号输出时间

由于TSI系统在电厂运行的环境是一个强电磁场环境，无论是来自系统内部(测量部件、装置等)的异常，还是外部环境因素(电导耦合、电磁辐射等)产生的干扰，都可能引发信号保护回路的误动。相关统计数据表明，TSI系统的异动，因被监控参数真实变化导致的少之又少，因TSI装置本身故障造成的也不多见，绝大多数是外部因素诱导下的误发信号引起，且其脉冲维持时间很少超过4秒。为了防止因汽轮机振动测量系统故障发生保护误动事件，通过咨询菲利浦厂家及电科院相关人员，将TSI系统1～5号轴承振动卡件保护动作输出的跳机信号增加3秒延时，即轴承振动信号达到危险值并持续3秒时才发出跳机信号。

4.2 优化系统报警与保护逻辑

当发生汽轮机轴承振动大时，振动信号与相邻振动测量值信号均会明显增大。为了减少单点信号保护引起机组误动的概率，根据本厂机组轴振信号回路实际情况，兼顾保护动作的误动或拒动可能性，将TSI逻辑进行优化，即1～5号轴承振动X或Y方向任意二个及以上信号大于报警值127μm时，输出一个轴承振动报警点，与原来大于260μm振动保护动作信号串联，振动保护才动作，汽机跳闸。

5.结束语

TSI系统稳定运行是机组安全稳定运行的基础，为保证系统的安全可靠运行，合理的逻辑和可靠的回路环境是基础，及时的检修和维护是保证。我们检修人员应定期对汽轮机TSI系统所有的检测传感器的端子排、就地电缆、屏蔽信号线、插头连接、中间接线端子箱等进行定期检查，确保系统正常检测;对探头进行校验、定期查看TSI系统信号历史趋势、机组检修完必须进行联锁保护试验等。

通过故障处理后，查阅历史记录，自开机至今两个月的时间里，6号机4号轴承Y方向振动信号，再未发生信号突变的现象。由此可见，振动探头延伸电缆1米接头处存在拧动现象，造成信号有时接触不良，是导致此次振动信号突变故障的原因。

［1］胡日东.火电厂TSI安装调试及常见故障诊断和处理［J］.江西能源，2011(1):72 －77

［2］郭迎宾.杨勇波.周世盼.提高汽轮机安全监视系统运行可靠性的措施［J］.河南科技，2011(11):59

［3］李俊东.浅谈TSI在电厂运用常见问题处理［J］.企业技术开发，2009(10)