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摘要:文章通过对云南省各火电厂TSI系统(EPRO)运行中常见问题进行调研并归类分析,提出处理办法,以便保证电厂TSI系统安全稳定运行。
关键词:TSI;汽轮机监控保护系统;EPRO
中图分类号:TK264.2 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)20-0049-02
目前省内各火电厂汽轮机监控保护系统(TSI)普遍采用德国EPRO公司MMS6000系统。通过多年的使用证明该系统技术成熟 ,功能完善,但同时随着使用的年限加长,省内各火电厂保护误动的情况也在呈上升趋势,影响到了发电机组安全稳定运行。经过对各个电厂最近出现的TSI问题收集、分析以及处理。我提出了一些TSI系统常出现问题的处理办法及日常维护注意事项,希望能对同行有所帮助。
1TSI系统现场安装需注意的问题及处理方法
文章就安装中容易忽略的问题进行阐述,对具体安装方法不再说明。
①转速探头无法读取转速。转速探头较为常见的分为磁阻式和电涡流两类,但不管是哪类探头,安装距离一般为距齿端1.0 mm左右。其中应特别注意德国EPRO公司的转速传感器PR9376,差动式磁感应传感器,安装时注意传感器探头表面磁铁所产生的磁场与触发体边沿必须成直角,为了方便安装EPRO公司在PR9376探头面上设计了一个黑点,安装时PR9376探头面的黑点必须面对机头或机尾。
②轴向位移、高低压差胀传感器的安装。轴向位移测的是推力轴承相对汽缸的轴向位移,在机组运行过程中,使动静部件之间保持一定的轴向间隙,避免汽轮机内部转动部件和静止部件之间发生摩擦和碰撞。在安装轴向位移和高低压差胀传感器前,首先要把大轴推到零位或者知道推力间隙时多少,然后按要求安装,在安装探头的过程中严禁移动大轴。一般探头安装的位置和方向都是固定的,以300 MW东方汽轮机机组为例,轴向位移探头一般安装在高中压缸中间,面向机尾安装,及推力盘向被推力面移动为正,但也有个别机组设计或因为安装错误把探头装反,即面向了机头。在不能重新安装的前提下,可进入MMS6000 Konfiguration组态软件,软件中有一个选项如图1所示,打勾表示反向取探头的线性测量。
2运行中出现的问题及处理办法
2.1现场环境变化造成信号异常及处理办法
传感器主要包括部分有:各种涡流监测探头和速度式探头、延长电缆和前置器及信号线。而引起信号异常一般有下例几种情况:
①周围环境影响,导致信号异常,延伸电缆、前置器等随着时间的推移,原先紧固的接头和接线,可能会因气候、氧化、周围环境等因素而引起松动造成接触不良、杂质、油污,使信号出现波动。检查将接头部分拧紧或杂质清理干净,信号就能恢复正常。此外回路电缆的老化也是一个不容忽视的问题。某电厂机组轴承振动不定期的发生测量值波动的现象。检查就地接线、前置器、探头和柜内卡件均无异常。更换卡件和前置器后,这一现象仍然存在。经过反复的排查后认为可能是该测量回路就地环境温度较高导致线路老化引起。将测量线路走向远离高温区后,信号恢复正常。漏汽也会造成探头和电缆的损坏,抗干扰差而导致误动,必须按要求更换电缆。
②信号线不是所要求的屏蔽电缆,这样就有可能造成信号之间的干扰。这种现象比较常发生在转速信号上,转速信号偏差大。必须按要求更换电缆。
③外部磁场变化也会对探头产生影响,产生异动,必须消除外部磁场产生的影响。较为常见的是汽轮机厂靠发电机侧振动信号故障,振动信号波动较大,并反复出现,原因是瓦轴承接地电刷接触不好,导致固定在轴承座上的支架带电。探头受到了强信号的干扰,导致信号失真。
为有效减少系统的异常发生,建议在安装、检修、运行、维护中,注意满足以下要求:安装或检修后,要有可靠措施以确保延伸电缆的固定与走向不会出现损伤电缆的可能,信号要远离强磁场和高温区。有延长线的在接头部分一定要衔接好,并用热缩套管密封好。安装前置放大器的金属盒应选择在较小振动并便于检修的位置,盒体要可靠接地。前置放大器应安装于金属盒中,接口和接线应检查紧固。
2.2TSI系统机柜中信号异常及处理办法
①接地不规范,干扰信号串入。TSI系统对接地有严格要求,不正确的接地方式或者未接地直接影响系统的抗干扰能力。屏蔽线原则上在机柜侧接地,并尽量靠近框架处破开屏蔽层,使露出屏蔽层的接线尽可能的短。与其他系统连接时,应清晰其接地情况并保证单点接地。同时电缆屏蔽层在运行过程磨损,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。省内某电厂机组在运行时,其振动信号值一直跳变,最高甚至超过了振动保护值。停机后检查测量回路,没有发现问题。在检查TSI机柜的接地时,发现该机柜的接地为虚焊,重新焊接机柜接地扁铁后,信号跳变现象消失,恢复正常。
②背板老化接触不良。德国EPRO公司的MMS6000系统卡件布置如图2,电源模块和测量卡件通过一个ROCK框架插在背板上。电源模块通过背板向各卡件提供电源,现场信号和卡件输出通过背板输入输出。背板经过长时间运行,由于温度、氧化、粉尘影响容易出现老化、接触不良,造成信号异常。某电厂轴向位移卡件在运行期间出现突然变成-1.5mm,负方向满量程,经过15 s后又恢复正常,经过对回路的检查,回路正常,分析15 s停止采集为卡件掉电又恢复的卡件自检时间,更换插槽后信号正常。
建议:对TSI系统机柜进行改造,取消背板,电源模块和测量卡件通过一个ROCK框架固定,卡件背面针脚通过一个特制的转接头把针脚引出,这样电源、现场信号和卡件输出就直接焊接在了卡件背面的针脚上,取消背板这个中间环节。
③电源不稳定。TSI系统的供电基本上采用双电源供电,但仍有机组的系统采用单电源供电,或虽采用了双路电源但电源模块仍为单个。对于系统的可靠运行来说,单电源供电对系统运行是个安全隐患,故系统应配置两路可靠的电源冗余供电(切换时间应不大于5 ms,保证装置不会初始化),和至少两块电源模块实现装置电源间的无隙切换。MMS6000系统现阶段设计的电源为两路单独电源经过电源切换继电器,再经过抗干扰器送出一路电源,如图3。某电厂在机组运行的情况下突然TSI系统掉电导致机组参数无法监控,停机。检查发现电源切换继电器损坏了一个,而同时另外的一路保安段电源未送。造成了这次事故。
建议:对TSI系统机柜进行改造,取消电源切换继电器,两路电源分别先经过抗干扰器再分别送至各个框架的两个电源模块,同时为卡件供电,这样就取消了电源切换继电器这个中间模块,同时增加了干扰器提高了电源的稳定性。
④MMS6000 Konfiguration组态软件。MMS6000 Konfiguration组态软件近几年版本较快,长时间不更新,卡件软件版本太低会造成卡件通讯不上。与电脑通讯时注意软件版本,若版本更新错误也会造成信号异常。某电厂TSI系统在机组运行期间突然出现所有信号大范围波动的情况,在解除所有保护后,进行回路、电源检查,未发现问题,同时了解到大修期间检修人员用电脑与卡件连接校验了卡件,于是怀疑卡件软件版本不适宜,用电脑重新把所有卡件软件更新以后,信号恢复正常。
最后可根据电厂实际情况和相关规定,优化系统报警信号与保护逻辑,优化系统报警与保护逻辑,减少单点信号保护引起机组误动的概率,如汽机轴向位移原为单点信号或为二选二逻辑的,通过增加探头改为三选二逻辑判断,或配置四个探头,组成二对二取二与逻辑后再组成输出;汽机高、低压胀差为单点信号保护的,宜增加秒延时。
3结 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。定期对探头进行校验(成套进行)、定期对TSI系统信号检查历史趋势(一旦发现异常,应及时检查处理,并记录保存以便以后参考)、机组检修完进行连锁保护试验(保护试验应一一试验确认)都是必须的。
参考文献:
[1] 东方汽轮机厂.汽轮机安全监视装置说明书[Z].
[2] 东方汽轮机厂.TSI用户手册[Z].
关键词:TSI;汽轮机监控保护系统;EPRO
中图分类号:TK264.2 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)20-0049-02
目前省内各火电厂汽轮机监控保护系统(TSI)普遍采用德国EPRO公司MMS6000系统。通过多年的使用证明该系统技术成熟 ,功能完善,但同时随着使用的年限加长,省内各火电厂保护误动的情况也在呈上升趋势,影响到了发电机组安全稳定运行。经过对各个电厂最近出现的TSI问题收集、分析以及处理。我提出了一些TSI系统常出现问题的处理办法及日常维护注意事项,希望能对同行有所帮助。
1TSI系统现场安装需注意的问题及处理方法
文章就安装中容易忽略的问题进行阐述,对具体安装方法不再说明。
①转速探头无法读取转速。转速探头较为常见的分为磁阻式和电涡流两类,但不管是哪类探头,安装距离一般为距齿端1.0 mm左右。其中应特别注意德国EPRO公司的转速传感器PR9376,差动式磁感应传感器,安装时注意传感器探头表面磁铁所产生的磁场与触发体边沿必须成直角,为了方便安装EPRO公司在PR9376探头面上设计了一个黑点,安装时PR9376探头面的黑点必须面对机头或机尾。
②轴向位移、高低压差胀传感器的安装。轴向位移测的是推力轴承相对汽缸的轴向位移,在机组运行过程中,使动静部件之间保持一定的轴向间隙,避免汽轮机内部转动部件和静止部件之间发生摩擦和碰撞。在安装轴向位移和高低压差胀传感器前,首先要把大轴推到零位或者知道推力间隙时多少,然后按要求安装,在安装探头的过程中严禁移动大轴。一般探头安装的位置和方向都是固定的,以300 MW东方汽轮机机组为例,轴向位移探头一般安装在高中压缸中间,面向机尾安装,及推力盘向被推力面移动为正,但也有个别机组设计或因为安装错误把探头装反,即面向了机头。在不能重新安装的前提下,可进入MMS6000 Konfiguration组态软件,软件中有一个选项如图1所示,打勾表示反向取探头的线性测量。
2运行中出现的问题及处理办法
2.1现场环境变化造成信号异常及处理办法
传感器主要包括部分有:各种涡流监测探头和速度式探头、延长电缆和前置器及信号线。而引起信号异常一般有下例几种情况:
①周围环境影响,导致信号异常,延伸电缆、前置器等随着时间的推移,原先紧固的接头和接线,可能会因气候、氧化、周围环境等因素而引起松动造成接触不良、杂质、油污,使信号出现波动。检查将接头部分拧紧或杂质清理干净,信号就能恢复正常。此外回路电缆的老化也是一个不容忽视的问题。某电厂机组轴承振动不定期的发生测量值波动的现象。检查就地接线、前置器、探头和柜内卡件均无异常。更换卡件和前置器后,这一现象仍然存在。经过反复的排查后认为可能是该测量回路就地环境温度较高导致线路老化引起。将测量线路走向远离高温区后,信号恢复正常。漏汽也会造成探头和电缆的损坏,抗干扰差而导致误动,必须按要求更换电缆。
②信号线不是所要求的屏蔽电缆,这样就有可能造成信号之间的干扰。这种现象比较常发生在转速信号上,转速信号偏差大。必须按要求更换电缆。
③外部磁场变化也会对探头产生影响,产生异动,必须消除外部磁场产生的影响。较为常见的是汽轮机厂靠发电机侧振动信号故障,振动信号波动较大,并反复出现,原因是瓦轴承接地电刷接触不好,导致固定在轴承座上的支架带电。探头受到了强信号的干扰,导致信号失真。
为有效减少系统的异常发生,建议在安装、检修、运行、维护中,注意满足以下要求:安装或检修后,要有可靠措施以确保延伸电缆的固定与走向不会出现损伤电缆的可能,信号要远离强磁场和高温区。有延长线的在接头部分一定要衔接好,并用热缩套管密封好。安装前置放大器的金属盒应选择在较小振动并便于检修的位置,盒体要可靠接地。前置放大器应安装于金属盒中,接口和接线应检查紧固。
2.2TSI系统机柜中信号异常及处理办法
①接地不规范,干扰信号串入。TSI系统对接地有严格要求,不正确的接地方式或者未接地直接影响系统的抗干扰能力。屏蔽线原则上在机柜侧接地,并尽量靠近框架处破开屏蔽层,使露出屏蔽层的接线尽可能的短。与其他系统连接时,应清晰其接地情况并保证单点接地。同时电缆屏蔽层在运行过程磨损,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。省内某电厂机组在运行时,其振动信号值一直跳变,最高甚至超过了振动保护值。停机后检查测量回路,没有发现问题。在检查TSI机柜的接地时,发现该机柜的接地为虚焊,重新焊接机柜接地扁铁后,信号跳变现象消失,恢复正常。
②背板老化接触不良。德国EPRO公司的MMS6000系统卡件布置如图2,电源模块和测量卡件通过一个ROCK框架插在背板上。电源模块通过背板向各卡件提供电源,现场信号和卡件输出通过背板输入输出。背板经过长时间运行,由于温度、氧化、粉尘影响容易出现老化、接触不良,造成信号异常。某电厂轴向位移卡件在运行期间出现突然变成-1.5mm,负方向满量程,经过15 s后又恢复正常,经过对回路的检查,回路正常,分析15 s停止采集为卡件掉电又恢复的卡件自检时间,更换插槽后信号正常。
建议:对TSI系统机柜进行改造,取消背板,电源模块和测量卡件通过一个ROCK框架固定,卡件背面针脚通过一个特制的转接头把针脚引出,这样电源、现场信号和卡件输出就直接焊接在了卡件背面的针脚上,取消背板这个中间环节。
③电源不稳定。TSI系统的供电基本上采用双电源供电,但仍有机组的系统采用单电源供电,或虽采用了双路电源但电源模块仍为单个。对于系统的可靠运行来说,单电源供电对系统运行是个安全隐患,故系统应配置两路可靠的电源冗余供电(切换时间应不大于5 ms,保证装置不会初始化),和至少两块电源模块实现装置电源间的无隙切换。MMS6000系统现阶段设计的电源为两路单独电源经过电源切换继电器,再经过抗干扰器送出一路电源,如图3。某电厂在机组运行的情况下突然TSI系统掉电导致机组参数无法监控,停机。检查发现电源切换继电器损坏了一个,而同时另外的一路保安段电源未送。造成了这次事故。
建议:对TSI系统机柜进行改造,取消电源切换继电器,两路电源分别先经过抗干扰器再分别送至各个框架的两个电源模块,同时为卡件供电,这样就取消了电源切换继电器这个中间模块,同时增加了干扰器提高了电源的稳定性。
④MMS6000 Konfiguration组态软件。MMS6000 Konfiguration组态软件近几年版本较快,长时间不更新,卡件软件版本太低会造成卡件通讯不上。与电脑通讯时注意软件版本,若版本更新错误也会造成信号异常。某电厂TSI系统在机组运行期间突然出现所有信号大范围波动的情况,在解除所有保护后,进行回路、电源检查,未发现问题,同时了解到大修期间检修人员用电脑与卡件连接校验了卡件,于是怀疑卡件软件版本不适宜,用电脑重新把所有卡件软件更新以后,信号恢复正常。
最后可根据电厂实际情况和相关规定,优化系统报警信号与保护逻辑,优化系统报警与保护逻辑,减少单点信号保护引起机组误动的概率,如汽机轴向位移原为单点信号或为二选二逻辑的,通过增加探头改为三选二逻辑判断,或配置四个探头,组成二对二取二与逻辑后再组成输出;汽机高、低压胀差为单点信号保护的,宜增加秒延时。
3结 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。定期对探头进行校验(成套进行)、定期对TSI系统信号检查历史趋势(一旦发现异常,应及时检查处理,并记录保存以便以后参考)、机组检修完进行连锁保护试验(保护试验应一一试验确认)都是必须的。
参考文献:
[1] 东方汽轮机厂.汽轮机安全监视装置说明书[Z].
[2] 东方汽轮机厂.TSI用户手册[Z].