汽轮机本特利3500TSI保护系统组态逻辑完善

汽轮机本特利3500TSI保护系统组态逻辑完善

顾彬

(华能新疆阜康热电有限责任公司昌吉阜康市831500)

摘要：本文针对华能新疆阜康热电2×135MW机组汽轮机可能出现的热工单点振动信号误动引起的跳机原因进行分析，对使用的本特利3500测量系统振动保护逻辑进行完善，经调试在机组运行时可有效避免振动单点保护造成的误动，本文对该项保护逻辑改造完善做了初步的总结。

关键词：本特利轴向位移相对膨胀零转速测量偏心/键相振动测量盖振复合振热膨胀保护软件组态

电厂汽轮机采用的转机检测保护系统，因故障频发，存在维护不当、安装设计缺陷、保护逻辑及定值不合理、测量模块内部参数设置错误等诸多问题，严重影响机组的安全运行。我公司使用的本特利3500系统也存在安装设计时，振动保护均为单点跳机，易造成汽轮机因振动保护误动造成停机的问题。

一、综合概述

本特利公司生产的3500监测系统是智能型组件式仪表，带液晶柱式显示，运行参数直观，并有自检功能，报警阈值可设定。仪表量程、模拟量输出及各种报警特性的选择是用跨接插头对组件板进行组态来完成的。具有危险旁路和通道旁路功能，根据实际需要可解除某通道的跳闸功能或使有故障的通道退出监测，防止误跳闸，维持机组的正常运行；自检功能包括，上电自检、运行中连续周期自检，异常情况中断、发报警信号并储存设备异常代码；系统还具有首发报警的记忆功能、便于故障分析。该系统的设计结合实际，考虑比较周密，功能较多，也比较实用。整套系统的准确性和可靠性都比较好，因此它的用户也较多。

二、TSI系统的振动测量硬件构成

对于转子径向振动的测量，每个轴承只用一个探头是不完备的，至少安装两个以上探头才能对径向振动进行全面的监测从而得到保护，振动主要有三种测量方法：

1.轴振(转子相对于轴承盖的相对振动)：

可以连续监测并监测两个完全独立通道的径向振动，用来探测如转子不平衡、不对中、轴承磨损、转子裂纹以及摩擦等机械故障。

每一个振动监视器由两个通道组成，它可以接收两个涡流探头，前置器及延长电缆组成的系统。＃1～＃5瓦安装两个互成90℃安装角的X和Y向的两个探头。

对于应用X、Y两个探头的情况(即两个探头监测同一轴承)，探头应位于同一垂直轴中心线的断面上并应接近于轴颈轴承。他们不是重复测量同一振动参数，轴的径向振动在被测量的两个方向，几乎是不会相同的。事实上，在一个方向上如果发生过大的振动，就可以使设备损坏，而在与其垂直的另一方向，其振动还可能小于报警值。所以，这两个应采用“或门”，即每个通道可以独立地产生报警和跳闸值，在一个探头故障时，可以旁路坏点，转为单通道显示，从而提高了设备的安全性和可靠性。

2.盖振(轴承盖的绝对振动)：

可测量轴承箱相对于自由空间的振动，即绝对振动，探头安装在轴承箱上，能够反映出轴传递的能量，可以突出低频振动。

它由一速度探头及延长电缆组成，每一个振动监视器由两个独立的通道组成，可以接收两个速度探头的信号，＃1、＃5瓦各安装一个盖振探头。

3.复合振(轴的绝对振动)：

它是由一种复合式探头监视器来完成的，复合式探头传感器系统是一个涡流探头和一个速度传感器的组合，安装在一个组件里。换句话说，是一组涡流探头、前置器、延长电缆和一组速度探头及延长电缆组成，它即可以测转子的相对振动，轴承盖的绝对振动，也可以测量转子的绝对振动，它是由转子的相对振动和轴承盖的绝对振动矢量相加而获得的。对于油膜轴承的设备，由于这些轴承支撑结构的柔性相一致，有30％以上轴振动是一定要传递到轴承箱体上，到这种程度，仅测量轴振是不能够提供足够的保护或诊断信息。＃5瓦安装了一个复合探头。

三、软件常用功能组态设置

3500软件组态相对比较简单，基本上只需要我们点选与现场设备相对应的一些设置就可以。下面简要介绍一些电厂常用的3500卡件（如振动、继电器卡件等）中的软件组态参数的意义。

1.对于径向振动总是有效的一个特性是TimedOKChannelDefeat（通道OK延时消除），它是当OK状态由非正常转为正常时，保持某通道至该通道的传感器非OK状态30秒后，再恢复到OK状态，此选项防止间断性传感器故障引起跳机事故，对于径向振动通道不须设置，总是有效。有时我们在检修过程中，将信号接线恢复好后，OK灯不是马上恢复正常，而是等待30秒后才恢复就是因为这项设置。

2.Direct（通频值）代表着所有频率下峰-峰值振动的数据，在所选择的通频频率响应的范围内的所有频率均包括在此比例值内，对应于量程。

3.Gap（间隙）为涡流传感器顶部至被测表面距离，该参数可以用位移或者电压来表示。

4.ClampValue锁定值表示当通道状态非正常状态时的输出值。

5.对于相对振动Alert与Danger的Delay（延时）均是3秒（由于轴位移过大会导致推力轴承磨损，严重时几秒钟内可导致机组灾难性损坏，故轴位移大危险值的延时只有1S），3500框架组态模式的延时都是在每个监测器通道内部设置的，在继电器模块内直接对延时后的数据进行布尔运算。

6.TripMultiply（报警倍增）选择用于暂时增加报警设置点的值，通常手动请求，以使得开机期间允许机械通过高振动转速区（尤其临界转速）而监测器不发报警，但是在阜康热电厂的实际使用中一直设定为1，未应用。

7.探头选择同实际应用一致。对于1、2、3瓦处的壳振探头需选择耐高温探头，若实际运行中轴封密封不是很好还需要加装压缩空气进行冷却。然后可进行设置模块和通道选项，建立框架，设置模块通道报警点，设置监测点名称，选好后，可以调整传感器的量程因数（如图3-1所示），

图3-1

因为我们选择的是标准探头，所以OK限是不可调整的。根据校验结果调整的灵敏度为7.874mv/mm（等同于200mv/mil）。

8).报警模式分Latching（保持）和Nolatching（不保持），保持就是只要发出报警，将一直保持，即使在比例值降至报警设置点后依然保持，直至对其进行复位。

四.典型信号分析

1.监测器信号灯的状态监测器信号灯的状态是不能组态的，但是简单的断线故障可以通过监测器信号灯的闪烁状态来判断。对于电厂中常用到的本特利3500系统监测器，如振动、差胀、轴位移等状态灯的状态如表1所示，这样我们就可以根据信号状态灯的闪烁来判断线路故障原因。

表1

2.报警输出模式监测器卡件组态中每个通道都有报警模式选择选项，报警模式分Latching（保持）和Nolatching（不保持）。Latching就是只要发出报警，该通道条件将一直保持触发状态，即使在比例值降至报警设置点后依然保持触发，直至对其进行手动复位。假如软件逻辑组态为通道一的报警值“与”通道二的报警值且两通道均设置为Latching，在运行过程中，因为某些原因只有通道一到达报警值，若不手动复位通道一报警值就一直保持触发状态，此时二取二逻辑就变成了一取一，只要通道二达到报警值就会导致报警触发。所以此项设置非常容易导致报警误动，推荐使用Nolatching。

3.与表决逻辑设置继电器通道组态中，对任一通道，均有与表决逻辑设置选择（AndVotingSetup），可选择正常与运算(UseNormal‘And’Voting)或真与运算（Use‘TrueAnd’Voting），此项设置需根据工艺要求谨慎设置，如果设置不当，容易导致报警误动。

五、保护逻辑完善实例

华能新疆阜康热电有限责任公司1号、2号汽轮机轴承振动保护逻辑，设计安装时采用的方案为：1XII+1YII+2XII+2YII+3XII+3YII+4XII+4YII+5XII+5YII轴振跳机。因此保护逻辑涉及到保护误动的可能，根据我公司机组实际情况，结合集团安全性检查指导组意见及2012年第二期技术监督通讯事故防范关于集团发电企业“TSI逻辑及参数设置”问题的分析及建议。

1.现将轴振跳车逻辑修改完善为：

（1XII+2XII+3XII+4XII+5XII）×（1YI+2YI+3YI+4YI+5YI）＋（1YII+2YII+3YII+4YII+5YII）×（1XI+2XI+3XI+4XI+5XI）

注：保护逻辑说明用符号表示，+表示“或”，×表示“与”。例：1XI×1YII+1YI×1XII，代表1瓦X向I值“与”1瓦Y向II值；1瓦Y向I值“与”1瓦X向II值；然后再“或”起来。

1、XI、YI代表报警。2、XII、YII代表跳机。

2.本特利原厂设计保护逻辑说明：

CH3:1XI+1YI+2XI+2YI+3XI+3YI+4XI+4YI+5XI+5YI轴振报警

CH4:1XII+1YII+2XII+2YII+3XII+3YII+4XII+4YII+5XII+5YII轴振跳车

参数设置表：

六、结束语：

该项逻辑修改完善后，节约了新增振动检测探头及前置器等设备投入费用10万元左右，节约了技术人员改造人工费用2万元，经实际机组运行考察，机组在发报警后，进一步加强了机组保护的安全性和稳定性。避免了因振动单点保护误动造成的机组非停事故，减少了因非停造成的电量损失及启机时的各项费用。同时因投资较少，改造较为便捷和见效。

参考文献：

1.《火电工程启动调试工作规定》1996年版

2.《火电工程调整试运质量检验及评定标准》1996年版

3.《电力建设安全工作规程》1996年版

4.《电力建设施工及验收技术规范》(汽机篇)DL5011-92版

5.汽轮机安全监测保护装置的发展状况东北电力科学研究院傅家鸿