摘要：汽轮机安全监视系统（Turbine supervisory instruments简称TSI）是一种集保护和检测功能于一身的永久监视系统，是大型旋转机械必不可少的保护系统．TSI可以对机组在起动、运行过程中的一些重要参数能可靠地进行监视和储存，它不仅能指示机组运行状态、记录输出信号、实现数值越限报警、出现危险信号时使机组自动停机．同时还能为故障诊断提供数据．因而广泛地应用于3MW一600MW的各种汽轮发电机组上。
关键词：汽轮机；监视；保护；报警；故障诊断
1.前言
随着机组容量不断增大，汽轮机参数也越来越高，如果缺乏合理的运行维护，机组部件可能在接近设计极限值的工况下运行，而任何超过设计极限的运行都会造成机组部件的永久性损坏。同时，大功率机组为了提高运行的经济效率，汽轮机级间间隙、轴封间隙设计较小，运行中如操作不当，很可能造成动静部件之间的摩擦，从而引起主轴弯曲，振动过大，最严重的将导致超速飞车的特大事故。大功率机组一旦损坏，即使能修复，也将造成巨大的经济损失。汽轮机安全监视保护系统（TSI）监测汽轮机运行状态参量，保护机组安全。随着技术的不断发展，TSI 系统逐步演变成了集信号采集、显示、记录、分析、控制于一身的智能监控系统。
2.TSI的功能及发展
2.1 TSI的功能
TSI系统能连续监测汽轮机的各种重要参数，例如：转速、偏心、轴振、盖 瓦）振、轴位移、胀差、热膨胀等参数的监测，帮助运维人员判明机组故障，在这些故障引起严重损坏前能及时遮断汽轮发电机组，保证机组安全。另外TSI监测信息提供了动平衡和在线诊断数据，运维人员可通过诊断数据的帮助，分析可能的机组故障，帮助提出机组维修预案，使机组维修更有计划性，提高汽轮机组的可用率。
2.2 TSI的发展
目前，在国内汽轮机组上安装的TSI系统分国产设备和进口设备两大类。其中国内200 MW以上机组的TSI大多采用的是引进型产品。主要包括美国本特利（BN）公司7200、3300、3500系列；德国飞利浦（EPRO）公司RMS 700、MMS6000系列等；瑞士、德国、日本等公司的产品也有不少应用。
本特利公司的BN3300系统是数字式仪表，其性能属20世纪90年代初世界先进水平，能与DCS通讯，可与故障诊断系统接口，但存在传感器在宽范围测量时不能保证精度
（分段灵敏度）、监测板不能带电插拔等问题。飞利浦公司的RMS700系统为模拟监测仪表，随着电站自动化水平的日益提高，存在着无通讯接口、只能通过4～20 m A与其他系统交换数据、低转速测量不准、测量值显示不直观等问题。因此，目前国内电厂主要运行系统为本特利公司BN 3500，EPRO公司MMS6000系统。
国产设备仅在一些小容量机组上应用，主要有两种类型：一种是类似 BN7200或飞利浦RMS700的模拟分立式或组合式单元仪表；另一类是由科研院所开发的数据采集器加通用计算机的后台式检测分析系统，此类系统一般并接在进口TSI系统的信号缓冲输出上，作为进口TSI 系统的补充部分，仅具有数据采集、波形分析、计算分析等后台功能，不具有TSI必须的标准输出和监视保护功能。
本文以美国本特利公司的3500系列产品为例做一简单介绍，以便使广大用户对这类产品的功能和用途有进一步的了解。
3 本特利3500系列汽轮机安全监视保护系统
本特利3500监视系统是本特利公司最新的监视系统，它采用积木式模块方式，可在其框架内安装不同种类及数量的插件，完成各种测量。本特利3500系统与本特利3300系统不同，它没有机柜内的显示面板，其测量数值通过上位机显示及在DCS中显示，大部分内部设置都在软件中完成。
3.1 本特利3500硬件
比西亚联合循环电站所选用的就地一次设备主要包括以下几部分。
轴振动探头12支：3300XL系列8mm，电涡流探头，附8m延长电缆和3300系列8mm前
置放大器；瓦震动探头6至：9200系列速度传感器；超速探头3支：3300XL系列8mm，电涡流探头，附8m延长电缆和3300系列8mm前置放大器；轴位移探头4支：3300XL系列11mm，电涡流探头，附8m延长电缆和3300系列11mm前置放大器；低压缸胀差探头2支：号及附件同轴位移探头；偏心探头1支：型号及附件同振动探头；零转速探头1支：型号及附件同转速探头；热膨胀传感器2个：24765 dc LVDT；键相探头1支：型号及附件同转速探头。
电子间设备主要包括：框架组态计算机、数据采集/DDE服务器计算机、操作者显示计算机以及模块若干。
模块统计：3500/15电源模块 2块，3500/20框架接口模块 1块，3500/25键相模块 1块，3500/42M 轴位移、振动、偏心模块 6块，3500/50零转速模块 1块，3500/53转速模块 3块，3500/45 相对膨胀、热膨胀模块 1块，3500/33 16通道继电器输出模块 3块，3500/92通讯接口模块 2块。
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3.2 本特利3500软件
在本特利3500汽轮机监测系统内具有3个软件包：
1.框架组态软件：用于组态所有的3500 模块；
2.DDE（动态数据交换）/数据采集服务器软件：对来自于3500系统的全部静态数据均可进行采集和保存，同时还能够将这些数据输出，主要是用于和第三方软件的集成功能，比如加入到发电厂的历史数据存储、某些人机操作界面或者是过程控制系统等；
3.操作员显示软件：可对本特利3500数据的采集软件采集的信息进行图形显示，主要包括监视器通道值的条状显示、汽轮机链图和相应的实时数值、实时趋势图、系统事件列表、当前的报警信号列表等。
4 实际应用中的遇到的问题及故障分析
4.1监视通道的“OK”灯误闪，信号通道出现故障
产生原因及消除方法：
1.前置器故障或探头故障，检查确认后更换（涉及跳机项目时，应解除该保护功能）；
2.探头延长电缆接头松动、接触不良或有接地现象，检查确认后紧固接头或做浮空处理；
3.信号传递电缆屏蔽不好或信号回路有接线松动现象，检查确认后处理；
4.测量间隙电压超出或瞬间超出测量范围，重新调整探头间隙电压或进行卡件复位；
5.该卡件出现问题。
4.2在机组首次投运盘车时经常会发生零转速显示不准的情况
产生原因及消除方法：
1.接线松动：当发生零转速显示不准时，我们应该首先检查TSI面板上各状态灯是否显示正常，对原因进行一个初步的判断。如果板卡上各状态灯正常，且DCS通道输入为0mA，则应着重检查TSI模拟量输出至DCS通道间接线及通道的好坏。
2.前置器或探头故障：前置器或探头故障后，TSI板卡会输出2mA钳位值。此时可检查就地前置器，因零转速与超速所用探头及前置器为同一型号，可采取相互之间倒换探头及前置器的方法以判断故障点；
3.TSI参数设置不正确：若检查探头及前置器均无问题后，我们应该检查一下TSI内部参数设置是否正确。
4.板卡软件与电脑系统不兼容：因本特利3500为美国原装进口产品，有时会出现与中文区域语言下产品与系统不兼容的情况，在此情况下，零转速显示一般较正常转速偏小。
5.探头安装间隙不合适：TSI探头安装在冷态及未顶轴的情况下进行，所以应当将大轴和探头支架的受热膨胀以及顶轴后间隙的变化等因素考虑在内。在安装探头时应保证探头与齿的间隙用1.0mm塞尺轻松塞进后，用1.1mm塞尺无法塞进时为最佳。
6.接地不符合规范：应当检查屏蔽电缆是否单端接地。TSI与DCS盘间线应当在DCS侧接地，就地至TSI柜信号电缆应在TSI柜处单端接地。同时还应该检查信号电缆与电气电缆间的距离是否合适、接地电阻是否符合规范要求等；
7.板卡故障：如果以上的原因我们都排除以后零转速显示仍不准的话，那么我们就要考虑板卡故障的原因了，通常前板卡坏的几率要比后板卡坏的几率大一些。
5 结语
综上所述，TSI系统监测精度高，反映灵敏，而且组态界面友好，便于检查和维护，在应用中经受住了时间的考验，对提高机组的经济效益和保证机组主设备的安全的两方面都起到了重要作用，在运行过程中还应加强对TSI设备系统的巡检，随时发现运行中出现的问题，及时、正确地进行处理，保证 TSI系统安全稳定地运行。
参考文献：
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[2]epro ELEKTRONIK & SYSTEMTECHNIK Gmb H.epro MMS 6000 Manual.2004
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[5]曹龙辉，杜文彬.本特利3500系统组态及典型问题浅析[J].工业控制计算机.2011（4），24（4）
[6]本特利公司使用说明书.[Z].美国本特利公司.
作者简介：
冯伟，男，1990年出生，中国能源建设集团科技发展有限公司华北电力试验研究院有限公司热工技术研究所，职务为调试工程师，职称为助理工程师，主要从事火力发电厂热工调试工作。定期检验[J].机械管理开发，2016，02：152-154.
论文作者:冯伟
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/13
标签：机组论文; 系统论文; 汽轮机论文; 转速论文; 本特利论文; 模块论文; 板卡论文; 《电力设备》2019年第2期论文;