汽轮机监视仪表安装及调试

汽轮机监视仪表安装及调试

摘要 针对陡河发电厂#5机组TSI系统改造项目，主要介绍韦伯公司VM600系统的相关系统及技术特点，汽轮机监视仪表检测一次元件技术特点和安装要求，VM600通道校验技术要求，并进行数据分析，讨论加强汽轮机监视仪表可靠性、准确性和维护管理的方式方法。

关键词 汽轮机监视仪表（TSI）；VM600；一次元件；安装调试

中图分类号 TK316 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)072-0150-02

汽轮发电机组是电力行业的大型关键设备，是机组稳定运行的关键。随着我国电力行业的飞速发展，汽轮机组单机容量不断增大，一旦发生故障，会造成严重的损失。汽轮机监视仪表系统TSI具有在机组启停和正常运行中实时监测并提供启停机保护和越限报警功能，它不仅保护机组的稳定运行，而且还能降低发电成本，提高劳动生产率和电能质量。

TSI是汽轮机正常运行最重要的监测保护手段，其可靠性直接关系到机组安全和运行效率，因此TSI系统备受电厂人员重视。TSI系统能连续监测汽轮机的各种重要参数，例如：转速、偏心、键相、轴振、瓦振、轴位移、差胀、热膨胀等参数，帮助运行人员判明机器运行状态，及时发现机组运行故障，使得这些故障在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，维护人员可通过诊断数据的帮助，分析可能存在的机器故障，提出机器预测维修方案，预测机组检修需要，是机组检修更有计划性、减少维修时间，从而减少维修费用，提高汽轮机组的可利用率。

1 VM600系统技术

Vibro-Meter公司的VM600汽轮机监测系统采用先进的数字信号处理技术、高度集成、全数字化；硬件是基于（19”×6U）的框架基础上建立的，根据不同的应用，包含不同的卡件，基本上有2个功能：保护逻辑和状态监视，开放式架构，模块化设计，先进的网络卡件，易于扩展和数据交换；数据交换采用国际上通用的标准通讯协议：TCP/LP和R-485、R-232等，使系统更具模块化和扩展性。

VM600汽轮机监视系统硬件主要组成有：框架、电源模块、CPU通讯模块、监测保护模块、I/O模块、传感器、前置器、安装盒、电缆等。电源模块为主从两个卡件，采用冗余设置同时提供两路供电电源，提高了系统电源可靠性；CPU通讯模块采用同以太网协议和串口通信协议R-485、R-232。每个MPC4卡件有4个输入通道，2个速度相位通道，4继电器输出通道，专用继电器模块RLC16带有16个继电器通道，提供报警、跳闸等保护继电器信号输出。

VM600软件人机界面非常简单、易学易用。组态软件是MPS1专门用于对安装在VM600框架中的MPC4卡件进行组态的软件，能够同时完成通道组态和逻辑组态，用户可以组态设置这些输入信号的正负报警值和正负跳闸值，判断信号质量，所有安装在框架内的卡件都可以通过网络连接一次完成组态。

2 VM600元件安装调试

2.1 电涡流传感器

TSI系统一次元件主要是将机械振动量、位移、转速转换成电信号的机电转换装置。

陡河#5发电机组共有9个瓦振、7个轴振（分为x和y两个方向）、1个偏心、2轴位移、3个差胀、3个转速、1个键相测量信号。具体传感器型号、信号处理方式和安装特点如下：

2.1.1 瓦振信号

#5机组瓦振传感器采用加速度型（CE680），量程为0～150 ?ｍ，灵敏度为100?Ｖ/ｇ，工作方式为外供电方式，外加偏置电压+12VDC。加速度传感器经过前置器两次积分将加速度信号转换为电压信号输出，参与机组启机保护，是机组启动的必要条件，正常运行时提供高低限报警。

图1

瓦振传感安装要求简单，安装如图1所示，将加速度传感器垂直安装在轴瓦的正上方，由于测量频率信号，要求安装牢固接触良好，消除机组运行期间机械振动和接触不良造成的信号干扰；汽轮机长期振动会导致瓦振元件接线松动，造成测量值不准确，安装时需要对接线端子进行锡焊处理。

2.1.2 轴振信号

#5机组轴振传感器采用电涡流型（TQ4×2），量程为0～350 ?ｍ，灵敏度为4mＶ/?ｍ，外加偏置电压-10VDC，轴振前置器将探头测量信号，转换直流-10V叠加交流信号输出（峰峰值输出）。

图2

轴振元件安装在轴承瓦盖内，设计一个固定螺母和一个调整螺母固定轴振传感器，安

装如图2，轴振元件安装关键在于确定元件零位，有两种方法：测量输出电压值和塞尺测距，用万用表电压值输出接近零位电压（9.76 v）时，将固定螺母固定，然后微调调整螺母，让电压更接近零位值，最后将两个螺母较紧；或者塞尺确定元件给出零位测距值（2 mm），然后固定元件；轴振传感器安装一定要牢固，初始电压应在规定的范围内，否则将造成较大误差；振动信号一般是交流信号，屏蔽线要求单端接地，接地点一般选择比较干净的机柜地。

2.1.3 轴位移信号

#5机组2个轴位移信号，传感器也是电涡流型，量程为-2～2 mm，灵敏度为4 mＶ/?ｍ，外供电方式-27 VDC，轴振传感器前置器将位移信号转换成直流电压信号输出。

图3

图4

安装方法如图3固定在轴上的测量盘和固定在缸体上的支架组成传感器安装系统，2个轴位移传感器固定在支架上，轴位移传感器安装定零位很重要，轴位移传感器定零位有三种方式：工作面定零、非工作面定零、中间定零。工作面定零，传感器安装前，首先汽轮机要顶轴确定出大轴移动间隙，然后大轴固定在工作面，根据零位电压（9.76 Ｖ）固定传感器；非工作面定零，将大轴放在非工作面，然后定零；中间定零分别向工作面和非工作面分别顶一次，计算出大轴正常移动的间隙，然后中间位置定零。陡电#5机组采用工作面定零，由于位移传感器测量是大轴相对静子的位移量，顶轴时，计算出汽轮机瓦枕可能发生的位移量，如果超出允许范围，就要对传感器安装位置进行静态修正。2.1.4 差胀信号

#5机组差胀信号分类：高、中、低压三个差胀信号，一个热膨胀信号。差胀采用电涡流传感器，主要是采集位移量信号，传感器相关参数：量程范围0-12 um，灵敏度1.3 uv/um左右，外供电方式供电电压-27DV，将位移信号转换成电压信号输出。

差胀传感器安装如图4，它测量范围较大，测量必须在传感器线性范围内，如果超出传感器测量范围，应采用斜面法和补偿法测量。差胀测量具有方向性，#5机组规定转子相对汽轮机缸体膨胀的方向为正，反之为负；高压缸差胀传感器安装在非工作面，安装盘与转子连在一起，相对位移量减小的方向为膨胀的正方向，安装初始位置以汽轮机机械特性计算出来的零点为基准，安装时，将汽轮机大轴定到工作面，再调节零位（电压9.76 V）并固定传感器；中、低压缸差胀传感器安装在工作面，它相对安装盘位移量增大的方向为膨胀的正方向，调节传感器确定零位，然后固定传感器（方法同轴位移）。

绝对热膨胀传感器为电容杆式，电容杆一般与汽轮机缸体连在一起，电容传感器电容筒固定在地面上，主要测量汽轮机缸体绝对膨胀。

2.1.5 转速

#5机组采用VM600专用高频传感器，输出转速范围0-5000 r/m。转速安装如图5，齿盘和转速测量回路构成，传感器有效探测距离为2 mm，因此为了保证传感器检测到信号，探头与齿端距离应为取中间值1 mm，留出足够余量，防止出现测不到脉冲丢转；安装时，探头垂直齿盘的凸槽顶端，缓慢移动探头调整间距，谨防探头卡凹槽中，如果探头安装位置不准确，垂直于凹槽或用力过猛，则容易把探头碰坏。

图5

2.1.6 偏心和键相信号

#5机组偏心传感器采用电涡流型传感器，一个测量大轴弯曲幅度，采用TQ 4x2型传感器；一个测量脉冲，控制计算峰峰值。安装如图6，偏心传感器垂直于汽轮机轴头单凹槽测速盘安装，安装方式与转速相同，测量一个周期内，汽轮机大轴偏移心的峰峰值；键相安装于汽轮机轴头单凹槽测速盘处，垂直于测速盘安装，安装方式与转速传感器相同。主要测量汽轮机转动时脉冲，确定汽轮机转动周期，与偏心配合测量大轴偏心度。

图6

2.2 VM600通道校验和组态

VM600通道校验方式有两种，一种是采用全回路校验法，通道校验时，利用便携式校验仪，现场对探头施加相应信号，然后观察VM600液晶显示屏数据和现场信号进行对比，可以算出通道综合误差，根据误差进一步调整安装参数，该方法可以修正系统误差，安装更加精确，但是工作量比较大，需要设备比较多；另一种方法VM600通道验证法，利用信号发生器对VM600输入通道直接加相应信号，对比显示值从而算出误差，主要是验证VM600通道是否有零点漂移和通道好坏，该方法检验设备简单，工作量小，但是无法判断前置器、探头及延伸缆好坏。

VM600组态分为通道组态和逻辑组态，通道组态主要涉及传感器型号、延伸缆、信号类型、测量范围、名称等，完成VM600现场信号采集基本设置，主要是针对VM600硬件回路进行设计；逻辑组态包括信号逻辑关系组态和总线组态，不同信号进行逻辑判断后生成报警和保护信号，比如轴位移三取二逻辑，轴振投票逻辑、转速高报警逻辑等，总线组态主要是把一些报警信号和保护信号通过内部总线传送到不同继电器，实现先好报警和

保护输出。

3 结论

#5机组TSI改造充分利用VM600模块化、高可靠性硬件设计和人性化软件组态界面，增加了报警保护逻辑可靠性，同时对原有测量一次元件安装工艺进行了优化，采用冗余设计和前置器接地点处理新工艺，提高了测量准确性。#5机组TSI改造大修后，实现了168天TSI无缺陷运行，TSI改造工作圆满完成。

参考文献

[1]李跃华,张洪涛,刘宝新.VM600系统在660 MW电厂的应用[J].华电技术,2008,30(5).

[2]陈广斌.汽轮机安全监视及保护系统[J].东方电气自动控制工程有限公司培训教材第一版,2002,12.