汽轮机安全监视系统TSI「tsi汽轮机监测显示系统主要对汽机」

今天带来汽轮机安全监视系统TSI「tsi汽轮机监测显示系统主要对汽机」，关于汽轮机安全监视系统TSI「tsi汽轮机监测显示系统主要对汽机」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

汽轮机安全监视系统(TSI)概念

汽轮机安全监测系统（ TSI ）是一种集保护和检测功能于一身的永久监视系统。系统对机组在启动、运行过程中的一些重要参数进行监视和储存，它不仅能指示机组运行状态、记录输出信号、实现数值越限报警、出现危险信号时使机组自动停机，同时还能为故障诊断提供数据，是一套确保机组设备安全运行的重要设备系统。

汽轮机安全监视系统(TSI)的意义

运行中对汽轮机设备进行正确的维护、监视和调整，是实现安全、经济运行的必要条件。为此，机组正常运行时要经常监视主要参数的变化情况，并能分析其产生变化的原因。对于危害设备安全经济运行的参数变化，根据原因采取相应措施调整，并控制在允许的范围内。具体如下:

1．避免参数超限；

2．力求设备在较经济的工况下运行；

3.通过对设备的定期检查，掌握运行设备的健康状况，及时发现影响设备安全运行的隐患，做好事故预想，避免设备损坏。

TSI的基本组成

汽轮机安全监视装置由通讯单元和汽轮机超速监视器、偏心监视器、轴位移监视器、胀差监视器、轴振动监视器、盖振监视器、热膨胀监视器组成。本装置全部采用MMS6000监控系统。MMS6000系统利用并结合了前飞利浦和前 AEG 的机械监测业务的知识和经验，由适合标准19"柜架的插入式模件组成，采用成熟的振动感应技术，安装简便，可免维护运行。由于它的模块化。

TSI的工作原理

目前应用广泛的传感器有：电涡流传感器，电感式速度传感器，电感式线性差动变压器和磁阻式测速传感器等等。

电涡流传感器系统:由探头、接长电缆和前置器组成。前置器具有一个电子线路，它可以产生一个低功率无线电频率信号（RF），这一RF信号，由延伸电缆送到探头端部里面的线圈上，在探头端部的周围都有这一RF信号。如果在这一信号的范围之内，没有导体材料，则释放到这一范围内的能量都会回到探头。如果有导体材料的表面接近于探头顶部，则RF信号在导体表面会形成小的电涡流。这一电涡流使得这一RF信号有能量损失。该损失大小是可以测量的。导体表面距离探头顶部越近，其能量损失越大。传感器系统可以利用这一能量损失产生一个输出电压，该电压正比于所测间隙。

前置器由高频振荡器、检波器、滤波器、直流放大器、线性网络及输出放大器等组成，检波器将高频信号解调成直流电压信号，此信号经低通滤波器将高频的残余波除去，再经直流放大器，线性补偿电路和输出放大处理后，在输出端得到与被测物体和传感器之间的实际距离成比例的电压信号。前置器（信号转换器）的额定输出电压为 -4~-20V（线性区）。

汽轮机安全监视的内容

运行中需监视的参数有：汽轮机负荷、主蒸汽压力、温度、凝汽器真空、汽轮机转数（周波）、各轴承温度、推力瓦温油压、油温以及设备转动产生的声音等。运行中应经常巡视的参数有：主蒸汽流量、各抽汽口压力、凝结水温、油箱油位、各轴承振动、汽轮机膨胀和胀差、调速汽门开度等。

汽机监视和保护的项目随蒸汽参数的升高而增多，且随机组不一而各有差异，一般有以下一些参数:

（1）轴向位移监视：连续监视推力盘到推力轴承的相对位置，以保证转子与静止部件间不发生摩擦，避免灾难性事故的发生。当轴向位移过大时，发出报警或停机信号。

汽机在运行中，由于各种因素，诸如机组甩负荷、润滑油压过低汽轮机发生水冲击等的变化会使轴在轴向有所移动。如果轴的移动太大，会碰到轴承，二者发生摩擦，其后果不堪设想。所以轴向位移是汽机的一个重要测量参数。

汽机轴向位移测量是由两个独立的14m m 探头和一个3300/20双通道轴向位移监视器组成。通道 A 和 B 采取完全对称的双选式结构，以提高系统的可靠性。同时利用这两个探头测量信号的与门逻辑信号作为自动停机保护信号。

（2）差胀监视:胀差的测量机组启停或运行过程中，由于转子与汽缸质量、热膨胀系数、热耗散系数的不同，转子的温升和热膨胀就比汽缸变化的要快，它们之间存在较大的热膨胀差值，简称胀差。当胀差值超过设计时预留的间隙时，便可能使动静部件发生碰撞和摩擦，轻则增加启动时间，重则引起机组强烈振动，以致造成机组损坏事故，因此，密切监视和控制胀差的变化。

（3）缸胀监视：连续监测汽缸相对于基础上某一基准点（通常为滑销系统的绝对死点）的膨胀量。由于膨胀范围大，目前一般都采用LVDT进行缸胀监视。

（4）零转速监视：连续监测转子的零转速状态。当转速低于某规定值时，报警继电器动作，以便投入盘车装置。

（5）转速监视：连续监测转子的转速。当转速高于设定值时给出报警信号或停机信号。

（6）振动监视：每台汽轮机能在启动和运行中都会有不同程度的振动。当设备发生缺陷或机组的运行工况不正常变化时，都会使汽轮机组的振动加剧，严重威胁设备和人身安全。

汽轮机振动过大，使转动部件如叶片、叶轮等的应力增加，超过允许值而损坏；振动使机组动、静部分，如轴封、隔板汽封与轴发生磨擦；振动使螺栓紧固件松弛；振动严重时会导致轴承、基础、管道甚至整个机组和厂房建筑物的损坏。

由此可见，汽轮机组的振动对机组的安全、经济运行影响很大。为此，我们要寻找其振源，监视其振动。汽轮机组监视振动主要监测振动体在选定点上的振动幅值、振动频率、相位和谐振图等。在振动研究中，位移、速度和加速度是三个重要的参量。因为它们之间只要通过微分或积分运算就可相互转换，所以在实际测量中可用多种方法进行振动测量。

汽轮机组的振动按相对位置分，大致可分为轴承座的绝对振动、轴与轴承座的相对振动和轴的绝对振动。按传感器的接触方式分，可分为接触式传感器（如磁电式，压电式传感器等）和非接触式传感器（如电容式、电感式、电涡流传感器等）。

（7）偏心度监视：连续监视偏心度的峰-峰值和瞬时值。转速为1～600r/min时，主轴每转一圈测量一次偏心度峰-峰值，此值与键相脉冲同步。当转速低于1r/min时，机组不再盘车而停机，这时瞬时偏心度仪表的读数应最小，这就是最佳转子停车位置。

（8）相位监视：采用相位计连续测量选定的输入振动信号的相位。输入信号取自键相信号和相对振动信号，经转换后供显示或记录。

（9）阀位指示：连续指示调速汽门的动作位置。

下表列出了一些应监视与保护的项目。

汽轮机组安全监视与保护项目一览表

项目名称

主要功能

项目名称

主要功能

1

转速

显示、报警、保护、高值记忆、升速率

13

危急遮断器电指示

报警、动作转速记忆

2

零转速

联锁

14

转子热应力

显示

3

轴承盖振动

显示、报警、保护

15

油动机行程

显示、报警

4

轴振动

显示、报警、保护

16

同步器行程

显示

5

扭转振动

显示

17

高中压缸主汽门关闭

信号

6

偏心度

显示、越限闭锁

18

主油箱油位

显示

7

轴向位移

显示、报警、保护

19

润滑油压

显示、联锁、报警保护

8

高压缸胀差

显示、报警

20

高压缸上下壁温差

显示、报警

9

中压缸胀差

显示、报警

21

汽缸进水

报警

10

低压缸胀差

显示、报警

22

凝汽器真空

显示、联锁、报警、保护

11

高压缸（左右）热膨胀

显示、两侧胀差大于定值报警

23

发电机故障

保护

12

中压缸（左右）热膨胀

显示、两侧胀差大于定值报警

24

油开关跳闸

联锁

典型TSI简介

目前在中国市场上，有许多国内外厂家的TSI产品在机组上投入运行。其中，200MW以上机组的TSI系统几乎完全被国外产品垄断，这些系统的引进始于20世纪80年代，使用较多的产品有美国本特利（BN）公司的7200系列、3300系列、3500系列；德国菲利浦公司（后改为EPRO）的RMS700、EPRO MMS6000系列；日本新川公司的VM-3、VM-5系列等。

EPRO MMS6000系统

德国 EPRO 公司生产的MMS6000型汽轮机安全监视系统，为机组的安全、经济运行提供了可靠的保证。 TSI 系统能连续地检测汽轮机的各种重要参数，对如：转速、键相、偏心、轴振、盖振、轴向位移，绝对膨胀、相对膨胀等参数进行检测帮助运行人员判明机器故障，使机组能在不正常工作引起的严重损害前遮断汽轮发电机组，保护机组安全监测汽机的系统，系统的测点具有独立的监测电路和报警设置点。每个测量模块均有模拟量输出功能。每个模块都可以通过RS232与电脑相连，利用MMS6100组态软件对模块所对应的模块型号，报警点等参数进行组态。

MMS6000系统是EPRO公司最先进的数字化智能型TSI，该系统具有以下主要技术特点：

（1）单元模块化结构，安装于19“标准框架中，主要包括：轴振模块、轴承振动模块、轴位移/差胀模块、偏心模块、缸胀模块、通信接口模块等。

（2）各监测模块均为双通道，内置一颗单片微控制器（MCU），实现模块自检、数据采集、数据通信、监测报警等功能。

（3）通过RS232/RS485总线对模块进行软件组态设置和读取模块采集数据。

（4）系统中RS485总线最多连接31个模块/62个通道，数据通信速率最高为115.2kbps。

（5）支持带电拔插功能。

（6）双重冗余电源模块。

1. 振动参数

它包括下述五个方面：

（1）振幅

可用来表示位移、速度或加速度，是一种强弱程度的标志。使用趋近式探头测量以获取振动振幅的精确数据。虽然机壳测量被尝试用于“高频”振动，需要着重指出的是机器功能失灵的绝大多数都发生在低频区（通常小于四倍的转速）。单项的高频测量仅占机器评估时间的一个小百分点。

（2）频率

振动的频率通常被表示为机器转速的倍数形式。这主要取决于机器转速在几倍频或几倍频情况下机器振动频率的趋向。机器振动频率可简单表示为1x、2x、3x、4x等等。

（3）相角

利用一个键相位移传感器，获取轴的相位参数信号。相位角为脉冲前沿到振动的第一个正向峰值之间的角度。当转子通过振动输入传感器时，其振动的第一个正向峰值是与转子的最高点相吻合的。通过确定这些至高点的位置，就能够确定转子平衡条件和不平衡偏差的位置。同时，相角对确定转子平衡谐振转数位置也很有价值。

(4）振动形式

是分析振动数据的关键。振动形式是指其自身的固有振动形式，可在示波器上显示出来。并可分别采用直角坐标图示或极坐标图示，以便帮助运行人员了解转子的运动情况与状态。此外，基本参数如振幅、频率和相位角都可从振动形式图象中确定。

（5）振动模式

监测机组的任何一对XY探头可提供转子在某特定位置的运动情况。再利用另一对探头监测机组不同位置，就能确定转子固有模型，以便帮助我们更准确地估算转子与静止部件间的轴向间隙，并估算出转轴的节点位置。

机壳监测和轴或转子的测量方法类似，同样可利用振幅、频率、相角，振动形式和模式等参数描绘。除了了解转子运转情况，掌握机壳状态对分析整个系统也是同等重要的。诸如结构件、管件的谐振，基础的松散或断裂及外振源位置都可利用机器非旋转件的测量确定。在对机器机械性能的综合分析里，机壳的监测是不可忽视的。

2. 位置测量

它包括下述五个方面：

（1）偏心位置

用于测量轴颈轴承处轴的稳态位置。该种测量是对轴承磨损和因预应力严重出现不对中的最佳指示标志。

（2）轴向位移

测量的是推力环到推力轴承的相对位置。测量的目的是为了保证转子与静止部件间不发生摩擦，以避免灾难性事故发生。

（3）低转速偏心

它指的是转子工作间歇时的弯曲量。此弯曲量可通过转子低转速转动时，前置器上直流峰值的缓慢变化显示。如果峰值在一个可接受的低水平范围变动，机器就可启动，不必担心密封损伤或因存在弯曲量而引起的摩擦或不平衡。

（4）胀差

指转子与机壳之间，由于热膨胀量不一致所引起的膨胀之差值。它的存在将使机组发生轴向摩擦、导致恶性事故。因此，为了保证胀差在—定范围之内，在机组末端与止推轴承间相对安装了一趋近式探头，用以监测转子与机壳的轴向间隙。

（5）机壳膨胀

机壳的膨胀测量是对于机组，提供基础与机壳相对胀差的数据。掌握了机壳的膨胀量和胀差就能够断定转子和机壳哪一个膨胀率高。如果机壳膨胀不当，“滑脚”可能被阻塞。

3. 其它参数

（1）速度

转子的速度的测量，长久以来已成为一项必须进行的标准程序。振动测量值与转速的相关性对最终分析机组性能十分重要。

（2）温度

现已愈来愈重视轴向和径向轴承的温度变化。工作过程的温度数据可提供不少有意义的信息，振动或位置测量值与温度信息的相关程度有助于我们对可能发生的机器失灵做出更明确的判断指示。

（3）相关

影响机器运转的温度、压力、流量和其它参数的相关程度对分析整个系统极为重要。利用相关性，可建立完善的预保养程序。

部分内容来自电力技术公众号

编辑:糯米小虫