汽轮机安全监视系统设备存在的问题及防范措施论文_赵海刚

汽轮机安全监视系统设备存在的问题及防范措施论文_赵海刚

(内蒙古上都发电有限责任公司 内蒙古呼和浩特 027200)

摘要:内蒙古上都发电有限责任公司汽轮机安全监视(TSI)系统中存在直流24V电源模块温度过高以及振动传感器延长线插头接触不良等问题,通过分析,提出了更换高稳定性电源模块、优化传感器接头方式以及分散布置振动测点等措施,提高了TSI系统测量和保护的可靠性。

关键词:汽轮机;安全监视系统;直流电源;振动传感器

1机组概况

汽轮机安全监视(TSI)系统集检测和保护功能于一体,对汽轮机转速、偏心、轴振、盖(瓦)振、轴向位移、胀差、热膨胀等参数进行连续监测,可以实现数值越限报警,达到危险值时自动发出停机信号。内蒙古上都发电有限责任公司一、二期工程4×600MW汽轮发电机组,汽轮机为东方汽轮机厂引进日立公司的技术设计和制造的,型号为NZK600-16.67/538/538,形式为亚临界、一次中间再热,单轴、三缸四排气、直接空冷凝汽式汽轮机)

2汽轮机安全监视系统概述

2.1汽轮机安全监视系统功能

汽轮机安全监视系统即TSI(TurbineSupervisorInstrument)系统,可实现对轴振、盖振、轴位移、零转速、转速、超速、偏心、键相、胀差、热膨胀等汽轮机本体各种运行参数的连续测量和在线监测功能。以上各种测量数值也可以通过输出420mA信号到DCS系统实现数据实时监视。汽轮机安全监视系统对汽轮机各种关键性设备提供保护,即在运行参数达到报警值时,通过报警系统提醒运行人员改变运行状态以维持设备正常运转,在运行参数达到危险值时通过汽轮机保护系统自动停机,从而保证设备的安全。

2.2汽轮机安全监视系统组成

汽轮机安全监视系统即TSI系统采用本特利公司的3500系统。此系统包括各种电涡流探头和磁阻式探头及其相应的前置器、延伸电缆、框架组件等。

2.2.1传感器系统

电涡流探头与相对应的前置器配套使用,输出正比于探头端部与被测导体表面之间的距离的电压信号,可以测量静态(位移)和动态(振动)值。系统主要用于滑动轴承机械的振动和位移测量,以及键相和转速测量,现场采集的信息送至TSI系统控制盘柜框架组件,进行判断分析[1]。

2.2.2框架组件

全尺寸3500框架采用19’’IA导轨安装形式,框架最左端是专为2个电源模块和1个框架接口模块预留的位置。框架中的其余14个插槽用于监测器、显示模块、继电器模块、键相器模块和通信网关模块的任意组合。所有模块插入到框架的底板中,由主模块和相关的I/O模块组成。框架组件接收现场信号后,由相应模块进行采集和处理,最终通过继电器卡件输出报警或者停机信号。

3汽轮机安全监视系统设备问题的提出

日常巡检中发现,#2机组B小机TSI系统的#2电源模块电源指示灯不亮,用万用表测量该电源模块输出电压为0V。由于该机架中的#1电源模块工作正常,所以该故障没有造成机架内所有的卡件失电,没有导致小机跳闸和事故的进一步扩大。#2机组大修后不到一个月,大机TSI系统的3Y方向振动测点就变为坏点。后序停机检修时,对拆下的旧探头进行检查,发现该振动探头与延长线之间的Lemo接头存在明显的松动。

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4汽轮机安全监视系统设备问题的原因分析和现状调查

小机TSI系统提供24V直流电源的是模块化电源UES815,2台小机各有2块,分别给各自卡件提供24V电源,主要存在以下安全隐患。(1)运行中电源模块温度过高,用红外测温枪测量其表面温度在50℃以上,长时间的高温会大大降低电子元器件的使用寿命。(2)#1机组A小机TSI电源#2模块也曾经出现过故障,无法提供24V直流电源输出。咨询Epro厂家技术人员和有相同型号TSI设备的电厂同行,得到的答复是UES815电源模块自身发热量大,散热性能较差,使用5年以后容易出现故障。(3)由于UES815电源模块故障频繁,该型号的电源模块已经停产,Epro厂家已不再提供该产品的备品服务。现场安装的epro振动传感器系列产品,在探头与延长线之间、延长线与前置器之间多采用Lemo插头,主要存在以下安全隐患。(1)由于使用年限较长,在历次检修的拆装和校验时都要进行多次插拔,有可能造成屏蔽层断裂,随后的机组运行中,传感器不定期出现尖波脉冲、电压跳变甚至坏点[2]。(2)机组运行时,轴承箱内高速旋转的对轮螺栓产生的鼓风,会引起TSI探头延长线的高频轻微振动,插头处的长期振动加剧了接触不良情况的发生。内蒙古上都发电有限责任公司小机的振动大停机保护,是由TSI先将模拟量送至分散控制系统(DCS),再由DCS通过逻辑判断后送出停机信号。同一台小机的振动信号在DCS端子板上没有进行可靠的风险分散。例如,A小机的振动测点分布在7A,8A两块端子板上;B小机的振动测点都分布在6B一块端子板上。如果某一块端子板或卡件出现问题,该卡件上所有的测点都会出现异常,可能导致保护停机信号误发,严重影响机组的安全,不符合《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》的相关条款要求。

5改进措施

(1)利用机组停机检修的机会,在小机TSI机柜内安装2块稳定性较好的SIEMENSSITOP电源模块,替代原来的4块UES815模块,柜内电源线路的布置及电源分配遵循原设计原则[3]。每块直流24V电源模块都能分别给A小机和B小机TSI系统机架供电,确保任意一路24V电源模块失电后,不会导致系统失电,保证了小机TSI供电系统和各卡件的安全运行。Epro公司建议更换的电源模块是艾默生的OVATION电源,2个电源模块共需要15余万元。内蒙古上都发电有限责任公司通过自己绘制电源电路图,在确保安全可靠的前提下,使用更加便宜但性能非常稳定的SIEMENSSITOP电源模块,每块电源模块仅需约4000元,共计节约费用14余万元。(2)根据每次机组大、小修时TSI振动传感器检定校验的情况,将灵敏度较差、中间Lemo接头松动、延长线屏蔽层破损的传感器改为无中间接头的传感器。这种传感器不但无中间接头,而且延长线末端为裸线方式,配合CON031前置器使用。通过这种改变,可以避免因中间接头松动或屏蔽层断裂引起的故障,并且可以防止因多次插拔而引起前置器损坏[4]。(3)利用停机机会,通过更改I/O通道和增加端子板的方式,将A,B小机原来布置在一块或两块端子板上的振动测点交叉分布在4块端子板上,避免“将鸡蛋放在同一个篮子里”,做到了重要保护测点的风险分散。

结束语:

随着火电机组可靠性和安全性要求的不断提高,热控人员需要能及时发现故障、有效应对故障并提前预判故障。本文通过分析TSI系统设备中存在的问题,提出了应对方案,解决了TSI直流电源模块过热以及振动传感器延长线插头接触不良的问题,并预判了小机振动信号集中布置在同一块端子板上容易引起保护误动的隐患,提高了TSI系统设备运行的可靠性。

参考文献:

[1]张佳兴,龚欣,刘铁柱.Bently 3500汽轮机监视系统(TSI)在1050MW机组中的应用[J].中国仪器仪表,2018(10):44-46.

[2]王刚,郝庆福.核电站汽轮机运行特点与监控诊断系统的研究[J].产业与科技论坛,2018,17(08):74-75.

[3]瞿七九,粟宣淞,王华东.MMS6000汽轮机安全监视系统可靠性分析及优化[J].电力安全技术,2017,19(07):14-16.

[4]朱保群.eproMMS6000汽轮机安全监视保护系统在安阳电厂的应用[J].河南科技,2014(18):118-119.

论文作者:赵海刚

论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期

论文发表时间:2019/2/25

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