本特利3500系統(tǒng)在我廠TSI系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、    本特利3500系統(tǒng)在我廠tsi系統(tǒng)中的應(yīng)用    吳東摘 要：在發(fā)電生產(chǎn)的過程中，對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)具有至關(guān)重要的意義，而本特利公司生產(chǎn)的3500監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用的比較多的一套系統(tǒng)。該文主要介紹了本特利3500監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、主要功能，包括就地傳感器的類別、型號(hào)、數(shù)量和配套使用的附件，電子設(shè)備間的所有模塊及其型號(hào)以及框架組態(tài)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所使用的相關(guān)軟件。還介紹了tsi系統(tǒng)在西塞山發(fā)電有限公司的汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)方面實(shí)現(xiàn)的所有功能，簡(jiǎn)要分析了tsi系統(tǒng)控制的邏輯，系統(tǒng)各個(gè)參數(shù)的保護(hù)定值，在文章的最后部分，介紹了本特利3500監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在我廠使用的情況

2、，包括的效果，以及幾次邏輯的改造和完善。關(guān)鍵詞：tsi 本特利3500 邏輯 改造：tm62 ：a ：1672-3791（2014）12（c）-0037-02汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用具有很重要的意義。汽輪機(jī)作為對(duì)發(fā)電廠整個(gè)生產(chǎn)過程具有決定性作用的主設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)需要被實(shí)時(shí)而準(zhǔn)確地掌握。一套完整的tsi（汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）可以做到以下幾點(diǎn)。（1）幫助確認(rèn)汽輪機(jī)正運(yùn)行在本身的設(shè)計(jì)和規(guī)范范圍之內(nèi)的信息。（2）能夠?qū)ζ啓C(jī)機(jī)械狀態(tài)的信息進(jìn)行識(shí)別和描述。（3）能夠?qū)ζ啓C(jī)機(jī)械狀態(tài)的變化或者惡化的情況較早做出預(yù)判。1 我廠tsi系統(tǒng)簡(jiǎn)介湖北西塞山發(fā)電有限公司一期#1、#2兩臺(tái)330mw汽輪機(jī)是由北京汽輪機(jī)電機(jī)

3、有限公司按照法國(guó)alstom公司技術(shù)生產(chǎn)的n330-17.75/540/540型、亞臨界一次中間再熱、單軸、三缸雙排汽、凝汽式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)監(jiān)視儀表系統(tǒng)（tsi）主要采用的是美國(guó)本特利內(nèi)華達(dá)公司生產(chǎn)的3500監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（軸位移和脹差監(jiān)測(cè)采用amrein公司的產(chǎn)品）。在本套系統(tǒng)中，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)主要參數(shù)的監(jiān)視，包括轉(zhuǎn)速、軸承振動(dòng)、偏心、汽缸膨脹等。兩臺(tái)機(jī)組分別于2004年7月和12月投產(chǎn)，3500監(jiān)測(cè)系統(tǒng)亦隨之投入使用。本特利3500監(jiān)視系統(tǒng)是本特利公司最新的監(jiān)視系統(tǒng)，它采用積木式模塊方式，可在其框架內(nèi)安裝不同種類及數(shù)量的插件，完成各種測(cè)量。本特利3500系統(tǒng)與本特利3300系統(tǒng)不同，它沒有機(jī)柜

4、內(nèi)的顯示面板，其測(cè)量數(shù)值通過上位機(jī)顯示及在dcs中顯示，大部分內(nèi)部設(shè)置都在軟件中完成。1.1 硬件就地一次設(shè)備主要包括以下幾部分。振動(dòng)探頭16支：3300xl系列8mm，電渦流探頭，附8m延長(zhǎng)電纜和3300系列8mm前置放大器；轉(zhuǎn)速探頭6支：3300xl系列8mm，電渦流探頭，附8m延長(zhǎng)電纜和3300系列8mm前置放大器；sm-d型脹差監(jiān)視器3套；sm-d型軸位移傳感器1套；偏心探頭1支：型號(hào)及附件同振動(dòng)探頭；鍵相探頭1支：型號(hào)及附件同轉(zhuǎn)速探頭。電子間設(shè)備主要包括：框架組態(tài)計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集/dde服務(wù)器計(jì)算機(jī)、操作者顯示計(jì)算機(jī)以及模塊若干。模塊統(tǒng)計(jì)：3500/15 電源模塊 2塊3500/20

5、 框架接口模塊 1塊3500/25 鍵相模塊 1塊3500/42m 振動(dòng)、偏心模塊 5塊3500/45 絕對(duì)膨脹模塊 1塊3500/50 零轉(zhuǎn)速模塊 1塊3500/53 轉(zhuǎn)速模塊 3塊3500/33 16通道繼電器輸出模塊 2塊3500/92 通訊接口模塊 1塊3500面板圖見圖1。1.2 軟件在本特利3500汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)具有3個(gè)軟件包。框架組態(tài)軟件，可對(duì)3500系統(tǒng)所有的模塊進(jìn)行組態(tài)。dde（動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換）/數(shù)據(jù)采集服務(wù)器軟件：對(duì)來(lái)自于3500系統(tǒng)的全部靜態(tài)數(shù)據(jù)均可進(jìn)行采集和保存，同時(shí)還能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)輸出，主要是用于和第三方軟件的集成功能，比如加入到發(fā)電廠的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、某些人機(jī)操作界面

6、或者是過程控制系統(tǒng)等。操作員顯示軟件：可對(duì)本特利3500數(shù)據(jù)的采集軟件采集的信息進(jìn)行圖形顯示，主要包括監(jiān)視器通道值的條狀顯示、汽輪機(jī)鏈圖和相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)值、實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖、系統(tǒng)事件列表、當(dāng)前的報(bào)警信號(hào)列表等。2 tsi系統(tǒng)功能我廠的tsi系統(tǒng)主要對(duì)以下一些模擬量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。（1）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，可對(duì)轉(zhuǎn)速值進(jìn)行連續(xù)指示、記錄，發(fā)出報(bào)警和保護(hù)信號(hào)。有自檢功能。汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速為3000rpm，在機(jī)組運(yùn)行過程中應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視，以防發(fā)生超速。（2）零轉(zhuǎn)速測(cè)量。主要用于盤車啟停的自動(dòng)控制，兼有鍵相功能。（3）軸承振動(dòng)。測(cè)量汽輪機(jī)軸和發(fā)動(dòng)機(jī)軸的相對(duì)振動(dòng)，包括x和y兩個(gè)方向的振動(dòng)，每個(gè)方向需安裝一個(gè)傳感器

7、。具體定義為：站在汽輪機(jī)高壓缸正前方，朝發(fā)電機(jī)看去，右側(cè)與水平面成45°的方向?yàn)閤向，左側(cè)與水平面成45°的方向?yàn)閥向。量程為0250um，可對(duì)振動(dòng)值進(jìn)行連續(xù)指示、記錄、報(bào)警和保護(hù)。傳感器的數(shù)目由機(jī)組的軸承數(shù)來(lái)決定（包含發(fā)電機(jī)部分）。（4）軸向位移。又叫串軸，指沿軸的方向上產(chǎn)生的位移。如果負(fù)荷、汽溫、頻率或者蒸汽流量發(fā)生變化，均可導(dǎo)致軸位移改變，對(duì)軸位移的測(cè)量。如果運(yùn)行中出現(xiàn)軸位移偏大，甚至報(bào)警，一般采用降負(fù)荷的方式，以減小軸位移，如果情況惡化則需直接停機(jī)處理。（5）脹差。也叫相對(duì)膨脹，即轉(zhuǎn)子相對(duì)汽缸的膨脹，包括高壓缸脹差、中壓缸脹差和低壓缸脹差。監(jiān)測(cè)是為了避免運(yùn)行中，動(dòng)（

8、轉(zhuǎn)子）靜（汽缸）部分發(fā)生相互碰撞，造成設(shè)備損壞，也具有連續(xù)指示、記錄、報(bào)警、保護(hù)及自檢功能。（6）汽缸膨脹。也叫絕對(duì)膨脹，就地裝有兩個(gè)傳感器，分別用來(lái)測(cè)量高中壓缸左、右兩側(cè)的脹縮值。endprint（7）鍵相。在轉(zhuǎn)子上開一個(gè)凹槽，并正對(duì)傳感器，軸做周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凹槽就會(huì)周期性的經(jīng)過傳感器，由于測(cè)量面的突變，使得傳感器產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，將脈沖信號(hào)采集下來(lái)，就記錄下了每一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)，軸所在的位置。（8）偏心。汽輪機(jī)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，傳感器會(huì)分別記錄下軸距離傳感器最近和最遠(yuǎn)的一次，配合鍵相的凹槽所在的相位，就可以知道軸彎曲的方向。3 tsi系統(tǒng)的控制邏輯tsi系統(tǒng)所有測(cè)量參數(shù)達(dá)到停機(jī)值時(shí)，通

9、過繼電器輸出模塊送至ets系統(tǒng)（汽輪機(jī)危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)），邏輯描述為：tsi超速（三選二）、振動(dòng)越限、軸位移越限的信號(hào)送至ets系統(tǒng)，當(dāng)任一信號(hào)為1時(shí)，使之發(fā)出停機(jī)指令。邏輯示意圖見圖2。tsi系統(tǒng)各定值如下：轉(zhuǎn)速：停機(jī)值為3292rpm；軸位移（a路）：報(bào)警值為-0.5+0.3mm停機(jī)值為-0.7+0.5mm；軸位移（b路）：報(bào)警值為-0.5+0.3mm 停機(jī)值為-0.7+0.5mm；高中壓缸膨脹（左）：報(bào)警值為34.7mm；高中壓缸膨脹（右）：報(bào)警值為34.7mm；高壓缸脹差：報(bào)警值為-1.2+6.6mm 停機(jī)值為-2.0+7.4mm；中壓缸脹差：報(bào)警值為-3.5+6.0mm 停機(jī)值為-4

10、.5+7.0mm；低壓缸脹差：報(bào)警值為-2.2+8.0mm 停機(jī)值為-3.3+9.1mm；偏心：報(bào)警值為29.7m。振動(dòng)部分的有關(guān)情況將在第四部分詳細(xì)介紹。4 3500系統(tǒng)在西塞山電廠中的使用和邏輯改造情況自投產(chǎn)以來(lái)，兩套3500系統(tǒng)工作正常，tsi系統(tǒng)未發(fā)生信號(hào)大幅跳變、誤發(fā)及漏發(fā)情況，測(cè)量、顯示相當(dāng)穩(wěn)定，對(duì)汽輪機(jī)的安全運(yùn)行起到了很好的監(jiān)測(cè)作用。其中振動(dòng)部分進(jìn)行了邏輯方面的進(jìn)一步完善。我公司的tsi系統(tǒng)中，原振動(dòng)監(jiān)測(cè)參數(shù)為：轉(zhuǎn)速>2900rpm時(shí)，報(bào)警值為100m，停機(jī)值為130m；轉(zhuǎn)速<2900rpm時(shí)，報(bào)警值為140m，停機(jī)值為180m。邏輯描述：當(dāng)轉(zhuǎn)速2900rpm時(shí)，由于

11、保護(hù)未投入，振動(dòng)保護(hù)不起作用。原邏輯認(rèn)為：在轉(zhuǎn)速>2900rpm時(shí)，正常情況下振動(dòng)很難達(dá)到廠家給出的停機(jī)值，出現(xiàn)振動(dòng)大的情況下，可以要求運(yùn)行人員手動(dòng)打閘，所以保護(hù)未投入。熱控專業(yè)安全性評(píng)價(jià)專家查評(píng)發(fā)現(xiàn)此問題，提出了整改建議：完善汽輪機(jī)振動(dòng)保護(hù)邏輯，滿足機(jī)組運(yùn)行中振動(dòng)保護(hù)全程投入的要求。我公司隨即按照專家組的建議，采取了相應(yīng)的整改措施：與北重聯(lián)系，明確機(jī)組振動(dòng)保護(hù)投入方案，報(bào)公司批準(zhǔn)，并分別利用06年4月的#1機(jī)組大修停機(jī)和06年10月的#2機(jī)組小修停機(jī)機(jī)會(huì)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造，投入了機(jī)組振動(dòng)保護(hù)?，F(xiàn)改造后振動(dòng)監(jiān)測(cè)參數(shù)為：轉(zhuǎn)速>2900rpm時(shí)，報(bào)警值為120m，停機(jī)值為140m；轉(zhuǎn)速<2900rpm時(shí)，報(bào)警值為120m，停機(jī)值為180m。邏輯描述：當(dāng)轉(zhuǎn)速2900rpm時(shí)，任意一軸承的x和y向振動(dòng)都達(dá)到高二值180m，且同時(shí)另一軸承的x或y向振動(dòng)達(dá)到高一值120m，則延時(shí)5s停機(jī)。改造后至今，tsi系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定，測(cè)量準(zhǔn)確，為汽輪機(jī)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的保障。5 結(jié)語(yǔ)綜上所述，本特利3500系統(tǒng)監(jiān)測(cè)精度高，反映靈敏，而且組態(tài)界面友好，便于檢查和維護(hù)，在該廠的應(yīng)用中經(jīng)受住了時(shí)間的考驗(yàn)，對(duì)提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益和保證機(jī)組主設(shè)備的安全的兩方