淺析振動(dòng)監(jiān)視儀在汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)裝置（TSI）模塊中出現(xiàn) 問題的原因

時(shí)間：2020-01-05作者：無錫文盛自動(dòng)化儀器儀表有限公司瀏覽：1359

   振動(dòng)監(jiān)視儀模塊在汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)模塊中占有重要位置,是TSI模塊中主要的**部件。汽輪機(jī)監(jiān)視儀表主要有振動(dòng)監(jiān)視儀模塊、熱膨脹監(jiān)視儀模塊、軸向位移監(jiān)視儀模塊、轉(zhuǎn)速監(jiān)視儀模塊、軸振動(dòng)監(jiān)視儀模塊、**速監(jiān)視儀模塊等，可以連續(xù)監(jiān)測汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)和過程量的多路監(jiān)控系統(tǒng)，用于連續(xù)顯示機(jī)組的啟停和運(yùn)行狀態(tài)，并為記錄儀表提供信號(hào)。當(dāng)被測參數(shù)**過整定值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，必要時(shí)采取自動(dòng)停機(jī)保護(hù)，并能提供故障診斷的各種測量數(shù)據(jù)。

 汽輪機(jī)監(jiān)視儀表（TSI）在設(shè)計(jì)、安裝和使用過程中需要注意：
1、測點(diǎn)的優(yōu)化：根據(jù)監(jiān)測對(duì)象的需要確定傳感器的類型、安裝位置和數(shù)量。
2、傳感器的安裝：根據(jù)不同類型傳感器安裝要求進(jìn)行，傳感器支架應(yīng)保證有一定的剛度，防止發(fā)生共振。
3、系統(tǒng)組態(tài)：通過組態(tài)軟件正確設(shè)置各模塊的正常工作參數(shù)，報(bào)警邏輯通常需要采用“與”方式，防止單一傳感器故障造成誤跳。
4、系統(tǒng)調(diào)試：當(dāng)系統(tǒng)安裝結(jié)束正式投運(yùn)前，對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試，確保監(jiān)測、報(bào)警、變送輸出和通訊等功能正常。



一、TSI系統(tǒng)故障中振動(dòng)監(jiān)視儀出現(xiàn)問題的原因分析與處理

通過對(duì)近80臺(tái)機(jī)組運(yùn)行情況的統(tǒng)計(jì)，將振動(dòng)監(jiān)視儀模塊中引起TSI系統(tǒng)異常的主要原因、處理措施及可能存在的隱患?xì)w納如下。


1.1振動(dòng)監(jiān)視儀接受的信號(hào)易受干擾

**振動(dòng)信號(hào)由安裝在軸承處的探頭測得的軸相對(duì)振動(dòng)信號(hào)和安裝在軸承上的速度（加速度）探頭測得的軸承**振動(dòng)信號(hào)疊加得到。據(jù)統(tǒng)計(jì)**振動(dòng)單點(diǎn)信號(hào)作保護(hù)，導(dǎo)致機(jī)組誤跳閘的概率大，如某機(jī)組1號(hào)軸承Y方向振動(dòng)信號(hào)突變，查閱DCS歷史曲線（見圖3），該軸的**振動(dòng)信號(hào)（圖中蘭線，紅線為X方向相對(duì)振動(dòng)信號(hào)）瞬間**過高Ⅱ值，持續(xù)時(shí)間約4s，但未停機(jī)，當(dāng)時(shí)無設(shè)備啟停操作，測量系統(tǒng)無異常。調(diào)閱無錫文盛自動(dòng)化MPS8200X系列裝置記錄與組態(tài)，發(fā)現(xiàn)通道接線與組態(tài)不符，跳機(jī)輸出信號(hào)實(shí)際未送出。


某機(jī)組11號(hào)軸承振動(dòng)信號(hào)誤發(fā)跳機(jī)，查閱DCS記錄:跳機(jī)前4分鐘，該軸的**振動(dòng)值開始明顯增大直至**過高Ⅱ值;機(jī)組跳閘后4分鐘內(nèi)，該軸的**振動(dòng)峰值一度出現(xiàn)500μm并大幅振蕩;轉(zhuǎn)速下降至2420r/min時(shí)振蕩消失，波動(dòng)仍繼續(xù)存在，但上述時(shí)間段內(nèi)相關(guān)參數(shù)均無異變。無錫文盛自動(dòng)化儀器儀表有限公司 0510-86023568

MZD-1型雙通道軸瓦振動(dòng)監(jiān)測儀，配接SPZ-5型振動(dòng)速度傳感器，可測量各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承**振動(dòng)的幅度，可以監(jiān)測旋轉(zhuǎn)機(jī)械的垂直、水平方向的振動(dòng)。


**振動(dòng)信號(hào)之所以導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)作概率大，是因?yàn)?*振動(dòng)（用速度表示）需經(jīng)過一次積分轉(zhuǎn)換成所需的位移信號(hào)，以無錫文盛自動(dòng)化的產(chǎn)品為例，其換算公式為:

D=1000V/3.14f

式中D為位移（峰值），mm;

V為速度（峰值），mm/s;

f為頻率，Hz。
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由于積分過程中，速度信號(hào)會(huì)受到與頻率有關(guān)的增益影響，低頻增益大，高頻增益小。當(dāng)速度探頭受到低頻干擾時(shí)，有可能會(huì)影響輸出信號(hào)發(fā)生突變，復(fù)合后將輸出一個(gè)較大的**振動(dòng)虛假信號(hào)，增大了保護(hù)誤動(dòng)作的概率。

1.2測量部件（振動(dòng)速度傳感器）故障

這類故障現(xiàn)象多數(shù)表現(xiàn)為信號(hào)突然變化，但影響機(jī)組的結(jié)果不同，如某300MW機(jī)組4號(hào)軸承y方向振動(dòng)信號(hào)，突然跳變**過保護(hù)動(dòng)作設(shè)定值（高Ⅱ值）而導(dǎo)致停機(jī)（見圖1）。檢查未發(fā)現(xiàn)任何異常情況，更換無錫文盛自動(dòng)化電渦流探頭、前置器后，系統(tǒng)恢復(fù)正常。


另一臺(tái)600MW機(jī)組沖轉(zhuǎn)過程中，6號(hào)軸承Y方向軸承振動(dòng)信號(hào)突然由30μm增大直到報(bào)警設(shè)定值（高Ⅱ值），停機(jī)后仍在60μm至80μm間周期性波動(dòng)（見圖2）。先后更換卡件、前置器和延伸電纜，波動(dòng)末消除，更換探頭后恢復(fù)正常。




1.3振動(dòng)監(jiān)視儀接地與電纜防護(hù)不規(guī)范

不同的地網(wǎng)間會(huì)產(chǎn)生電勢差，在屏蔽層產(chǎn)生環(huán)流，疊加在信號(hào)上會(huì)引起模擬量波動(dòng)或突變，因此，可靠的接地和電纜防護(hù)措施對(duì)抑制干擾非常重要，統(tǒng)計(jì)中的不少實(shí)例證實(shí)了這一點(diǎn):

某機(jī)組在750MW運(yùn)行時(shí)，3號(hào)瓦振動(dòng)持續(xù)跳變，原因是電纜的屏蔽線沒有接地;

某脫硫系統(tǒng)的增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)時(shí)，振動(dòng)信號(hào)一直跳變甚至**過高Ⅱ值，原因是現(xiàn)場測量機(jī)柜接地虛焊;

某600MW機(jī)組基建調(diào)試階段，脫硫增壓風(fēng)機(jī)因振動(dòng)信號(hào)跳變導(dǎo)致跳閘，經(jīng)仿真試驗(yàn)，原因是電焊機(jī)在TSI測量機(jī)柜附近焊接，機(jī)柜處于電焊機(jī)接地點(diǎn)與焊接點(diǎn)間，焊接時(shí)機(jī)柜附近接地線上產(chǎn)生的電勢差經(jīng)電場耦合進(jìn)入信號(hào)線后，導(dǎo)致卡件與前置器損壞;

某600MW機(jī)組4號(hào)軸承振動(dòng)信號(hào)跳變和某30OMW機(jī)組汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)跳變，分別引起機(jī)組跳閘，經(jīng)查原因都是連接電纜安裝敷設(shè)時(shí)未做好防護(hù)，其屏蔽層因振動(dòng)等原因磨損，造成2點(diǎn)或多點(diǎn)接地引起。

對(duì)于TSI系統(tǒng)，探頭、延伸電纜和前置器，三者是一個(gè)測量整體，有相應(yīng)的阻抗和特性曲線，一旦因外界因素導(dǎo)致其變化，也會(huì)引起信號(hào)異常。如某機(jī)組運(yùn)行中8號(hào)軸承Y方向振動(dòng)信號(hào)波動(dòng)大，原因是前置器連接延伸電纜的接頭內(nèi)有雜質(zhì)引起。


1.4內(nèi)部軟件設(shè)置不當(dāng)

為減少TSI系統(tǒng)單點(diǎn)信號(hào)作保護(hù)引起的保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)作，有的機(jī)組增加證實(shí)信號(hào)，保護(hù)邏輯修改為二選二。但如果TSl內(nèi)部軟件設(shè)置不當(dāng)和維護(hù)不及時(shí)，同樣會(huì)導(dǎo)致機(jī)組誤跳閘。

某機(jī)組運(yùn)行中，3號(hào)軸承振動(dòng)高Ⅱ值信號(hào)誤發(fā)跳機(jī)，檢查保護(hù)邏輯為本軸承的相對(duì)振動(dòng)x向高Ⅱ值信號(hào)和Y向高Ⅱ值信號(hào)組成"與"邏輯，按理不應(yīng)動(dòng)作停機(jī)。但檢查裝置輸出設(shè)置為"閉鎖"（信號(hào)消失后需人工復(fù)位），再檢查歷史記錄，發(fā)現(xiàn)3號(hào)軸承Y向**振動(dòng)信號(hào)1個(gè)月前曾達(dá)高Ⅱ值，因未復(fù)位輸出信號(hào)被保持。當(dāng)3號(hào)軸承X向相對(duì)振動(dòng)通道故障時(shí)，"與"邏輯條件滿足導(dǎo)致跳機(jī)。

1.5保護(hù)定值偏大

國內(nèi)發(fā)電杭組汽輪機(jī)的軸承振動(dòng)信號(hào)，都統(tǒng)一設(shè)計(jì)高Ⅱ值為125μm，高Ⅱ值為25Oμm，有多次汽輪機(jī)本體異常情況下裝置未起到保護(hù)作用。如某600MW機(jī)組運(yùn)行時(shí)振動(dòng)信號(hào)發(fā)生突變，振動(dòng)數(shù)據(jù)分析判斷有物飛落，經(jīng)查中-低靠背輪的螺栓蓋板半個(gè)飛脫，但振動(dòng)較大值也剛到高Ⅱ值。另一臺(tái)600MW機(jī)組運(yùn)行在358MW負(fù)荷時(shí)，因鍋爐原因跳機(jī)，機(jī)組重啟后其低壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)明顯增大，當(dāng)時(shí)進(jìn)行了動(dòng)平衡處理。1a后機(jī)組檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)低壓轉(zhuǎn)子圍帶飛脫嚴(yán)重，其中低壓轉(zhuǎn)子*3級(jí)動(dòng)葉片圍帶均有多段發(fā)生損壞或脫落，但異常情況發(fā)生時(shí)的振動(dòng)值離高1值相差甚遠(yuǎn)。

1.6電源系統(tǒng)未冗余

目前仍**組的TSI系統(tǒng)為單電源供電，或雖然采用了雙路電源但電源模塊仍為單個(gè)。盡管至今還未出現(xiàn)因電源失去使TSl系統(tǒng)癱瘓的情況，但單電源供電始終是安全隱患。




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• 淺析振動(dòng)監(jiān)視儀在汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)裝置（TSI）模塊中出現(xiàn) 問題的原因

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