数字电路汽机保护系统的优势.doc

数字电路汽机保护系统的优势1概述汽机保护系统(简称TSI系统)对机组的安全运行起着至关重要的作用，是发电厂最重要的保护系统之一。TSI系统涉及的保护内容包括转速、轴向位移、缸体相对膨胀、缸体绝对膨胀、相对轴振动、绝对轴承振动和轴弯曲。目前，50MW以上机组均不同程度安装有TSI系统。除缸体绝对膨胀外，大多监测点均纳入保护系统范畴。目前，国内机组装备的TSI保护系统分国产设备和引进设备两大类。由于国产设备在测量精度、可靠性、使用寿命等诸多方面较之进口设备仍存在许多不足，因此，仅在一些小容量机组中被采用，且局限在转速、轴位移、胀差几种参数测量，市场份额很小。某些经消化后生产的国产设备虽功能完备，但由于制造工艺、传感器精度和稳定性等还存在许多需进一步改善和解决的问题，因而被市场接受和采纳的也寥寥无几。时下，装备最多，市场份额最大的仍是引进设备，以德国飞利浦(现改为epro)公司和美国本特利公司的产品为主。日本、瑞士等其他国家的产品装备数量较少。德国飞利浦公司的产品自上世纪80年代末进入我国，为我国最早成套引进的TSI产品。经诸多机组多年运行实践证明，其测量精度高，质量稳定可靠，使用寿命长。目前，国内全部或部分装备飞利浦TSI设备的机组约350台。现今的TSI系统设备已为数字化产品，其品质有了极大的改善和提高。近两年来，国内许多电厂已陆续将模拟电路的TSI系统改造成数字电路系统。本文将通过与早期TSI系统的比较，介绍数字电路TSI系统的优势。2数字电路提高了系统的性能(1)可靠性早期的TSI系统设备，受电子元件发展水平的局限，几乎全部由模拟电路构成信号处理部分，关键元件数量多，集成度低，需要的电源种类也多。相对于大规模集成电路而言功耗大，因而故障点相对较多。此外，对信号处理的速度和转换精度都不及数字电路。采用数字电路后，除必要的外围辅助电路外，信号的处理大多由CPU来完成，系统的可靠性提高。对于量程、报警和保护限值等运行参数，早期的系统只能靠调整电路(跳线选择或调整电平)来实现，容易造成操作错误。而数字化系统全部采用编程软件进行设定，不会造成运行参数的设置错误。(2)安全性TSI系统在电厂的重要性和安全性勿容置疑。机组运行过程中绝不允许发生保护误动现象；当机组运行出现异常时，更不允许产生拒动。而早期的TSI设备由于采用的是模拟电路，保护参数只能依靠调整参数电位器和调节参考电压来完成。保护信号的发出，是实际测量参数与参考电压进行比较的结果。由于元件自身的缺陷和调整过程中测量仪表精度等原因，很难使保护限值设置精准。采用数字电路后，实际测量值被转换成数字量(12位转换精度)，与经软件设置的数字值进行比较，然后确定是否发出报警或保护信号，这就彻底解决了设定参数与实际测量参数之间误差的问题。此外，对于模拟电路，任何人都可以对保护参数进行设置和修改，因而必然存在不安全的隐患。而数字化系统采用软件设置，编程软件设有密码，并详细记录了参数设置或修改时间、操作员姓名等档案，如果操作人员不知道软件口令，将无法对运行和保护参数进行设置或修改，提高了系统的安全性。在此值得一提的是，在引进的TSI系统中，德国飞利浦公司生产的MMS6000系统在安全方面最适合我国国情。因为该系统在测量回路发生故障(传感器机械损坏、电缆开路或短路)时，只发出“回路故障”信号，不会发出跳机信号，而其它产品此时均会发出跳机信号。(3)准确性对于轴向位移、胀差(尤其是胀差)等测量范围相对较大，且采用涡流传感gS的测点，早期产品的测量精度完全取决于传感器和前置器的线性度，但涡流传感器很难保证大量程测量的线性度(与被测材料的材质、测量盘的尺寸、传感器的直径有关)。数字化系统在测量模块内的CPU中可对传感器的线性度进行在线补偿(MMS6000系统可进行32点的线性化补偿)，这样即使传感器的线性度不太令人满意，也可以真正做到轴系的实际位移量与输出指示完全保持一致。(4)灵活性新的数字化系统全部采用了双通道设计，可以利用组态软件设置成单通道工作、双通道工作、冗余方式、串联方式等。模块化设计可方便地组装成监视机组的完整的TSI系统，也可以只用来监测某些特定的测点。可与DES、DEH等系统通讯或联接，也可以自成体系，作为特殊测量系统。运行参数或曲线可在DCS、DEH，或其它二次仪表上显示，也可以在组态工具上显示。可联接其它在线故障分析诊断系统，也可配备自身的在线故障分析诊断系统。(5)经济性升级后的数字化系统并非意味着要完全舍弃原有系统，事实上它只是升级了测量模块，将系统供电电源的种类统一为一种，既方便又经济，原系统的所有传感器和前置器继续保留延用。由于采用双通道设计，测量模块的单位费用较原系统要低得多。再者，由于原系统的零备件已经逐步停产，如购买原系统的部件，除难度增加外，费用肯定会更高。3数字电路提高了电厂的整体自动化控制水平和管理水平随着电厂整体自动化水平的日益提高，对TSI系统的要求也越来越高。以往的TSI系统只能通过模拟量信号或开关量信号与其它系统或仪表进行联接，联接线路复杂、电缆用量多、故障点多，检修和维护的工作量大。新的数字化系统除保留原联接方式和功能外，新增设有RS?232和RS?458数字接口。系统运行方式、运行参数和保护参数的设置，既可以通过组态工具在模块上进行，又可以在系统网络上进行。通过这些接口，测量参数、画面、曲线等可发送到DCS、DEH、分析诊断系统、网络等相关系统，提高了电厂的整体自动化控制水平。另外，DCS系统的大量装备、燃料管理系统、燃烧管理系统、网络的改造和投入也使电厂的管理水平有了质的提高。TSI系统经数字化升级后，又为完善这一管理系统提供了必要的条件。对于辅机系统(送风机、引风机、排粉机、给水泵等)的监测和保护，以往厂里的重视程度和资金投入远不及主机。事实上，从机组的安全和稳定运行来说，应把它们与主机同等看待。利用新的数字化系统，可方便、经济地构成一套完整的辅