汽轮机轴向位移监测信号异常的原因分析与消除

1、汽轮机轴向位移监测信号异常的原因分析与消除摘要本文通过分析印尼巨港agp电厂两次汽轮机轴向位移监测信号异常导致机组轴 向位移大跳闸的案例，介绍了基于木特利内华达3500系统的汽轮机tsi轴向位移监测信号异 常的原因，并找出解决方法，避免机组再次出现此类故障。关键词：汽轮机tsi轴向位移 本特利内华达3500信号异常1、概述印尼巨港agp 150mw gfcc电厂的汽轮机是哈尔滨汽轮机厂生产的n60-5. 6/0. 56/527/255型单缸、双压、冲动凝气式汽轮机组，于2004年投产。 汽轮机tsi监测系统采用美国木特利内华达3500系列产品。机组投产以来，于 2011年8月20号和27号出现

2、了两次轴向位移大跳闸（如图一），通过对机组运 行历史曲线和汽轮机运行状态的分析，发现两次机组跳闸都是因为轴向位移检 测信号异常引起的，汽轮机轴向位移实际值并未达到跳闸值，但是两次机组跳闸误动作，说明轴向位移监测系统发生异常，机组保护靠性降低。忡 ft” - hl 机k m ou r m 汎 wiki图一机组跳闸历史曲线ii wtsi parameter d3bz c3i tmnwmoqi c3 舛 e3 “ i “ ir m fl l/l v一 iff182 ftr«« a10 m s42 b” il«m h ml-1111e一 cd 匸- kbe3.km004c

3、m-am qie3m2000汽机转速曲线tifm at arrow: a1260 00wai-xoibc.a 04«x isy$t«m$ped2、原因分析2.1轴向位移监测系统结构和工作原理汽轮机轴向位移是直接反应汽轮机动静部分间隙的最重要技术参数之一，也是机组最重要的保护之一。本机组tsi轴向位移监测系统采用本特利3500/42型监测器，实现双通道信号监视，其信号传递结构图如图二:cd0* 24v dco-24v dc图二轴向位移监测信号原理图本特利3500/42型轴向位移监测装置传感器采用两只3300xl-llmm电涡流 传感器，以其中一只传感器为例，其原理是利用电涡流

4、传感器将其与被测表面 的位移转换成电压信号送至前置放大器，经整形放大后，输岀0v24v dc电 压信号，送至3500/42监测器进行信号处理，把两个传感器监测信号相“或”后, 与系统设定值进行比较，通过本特利3500/32继电器输出开关量信号至汽轮机跳 闸保护系统实现保护功能，同时送出420 ma、010v dc、或15v dc模拟量信号至dcs进行监控。2.2机组跳闸历史曲线分析通过机组跳闸的历史记录曲线可以看出，笫一次机组跳闸时，轴向位移曲线突然跃升至跳闸值，机组遮断，但是跳闸后，轴向位移监测信号仍在剧烈波 动，而且峰值仍达到跳闸值。第二次机组的跳闸，是因为一个尖峰脉冲，导致 轴向位移超过

5、跳闸值，保护动作。另外在调取机组推力瓦块温度和胀差历史曲 线发现，两次机组跳闸时，推力瓦块温度和胀差数据都正常。由此判定，两次 机组跳闸都是轴向位移信号异常导致tsi保护误动作所致。3、解决方法根据轴向位移监测系统的原理图分析，轴向位移监测信号的异常有可能发 生在传感器探头松动、前置放大器故障、传输导线故障，接入干扰信号和本特 利3500组态程序逻辑错误等导致。3.1硬件接线改进本特利3500/42型监测器是一个四通道监测器，可以接受来自位移、速度、 加速度传感器信号。本机组采用第1、2通道接入两个3300xl-llmm电涡流传 感器测取机组轴向位移信号。为了找出轴向位移信号异常的原因，首先对

6、两个 探头输出电压进行测量，得出的电压值为-9.8v左右，根据机组调试时探头零位 电压锁定的记录，电压输出值正常，因此传感器探头无故障。在对传感器和卡件的接线检查时发现，电缆多处发&破损，两条电缆疲屏 蔽铜线发生短接，并直接接地，这些都可以导致干扰信号接入，因此需要对接 线电缆重新进行敷设。延伸电缆加装热缩管及耐磨高温保护套管，对电缆走向及 敷设进行整理，加强了电缆绝缘，避免破损，轴向位移传感器安装接头特别采用 耐磨绝缘性好的聚甲醛pet塑料接头，防止出现接头松动导致测量故障。同时， 在电缆接入卡件端子排时，对两条电缆的裸露的屏蔽铜线外部包裹绝缘层，防 止发生短接。3.2软件组态参数优

7、化本机组汽轮机tsi保护设置参数如表一：表一 木特利3500系统监视参数监测项冃测量范圉报警值跳闸值汽机转速/r. min'10-500030603300轴向位移/mm-2+2-1.0+0.8-1.2+1.0胀差/mm-4. 5+6-4. 0+5. 5-4. 5+6轴振动/um0500127254偏心/um050076无绝对膨胀/mm025无无本特利3500上位机组态软件3500 rack configrution v3. 90界面如图三所示:图三本特利3500组态软件界面slot2所示3500/42型卡件是对汽轮机轴向位移进行监测，接受的两个电涡 流传感器监测信号电压范围：-24ov

8、 dc,对应测量轴向位移为：2.0+2.0mm。本特利3500系统为了实现机组保护动作的可靠性，设置了危险信号延迟时 间，系统对重要保护的默认延迟时间是“100ms”。从第二次机组跳闸历史曲线 可以看出，造成机组跳闸的原因是由于一个吋间宽度为150ms的干扰脉冲，导 致系统误判断轴向位移达到跳闸值而保护动作，为了屏蔽这样的干扰信号，可 以增加系统发出跳闸信号的延迟时间，但这个时间必须是在机组确实发生轴向位移过大故障，保护跳闸的安全时间内。在和汽轮机厂家取得联系，确认当机 组真实轴向位移达到跳闸值，在1s中内遮断机组可以保护机组安全，也就是说 这个“danger”延迟时间可以设置成1s,这样既可

9、以保障机组设备的绝对安全, 又能使系统过滤掉脉冲宽度在1s以内的干扰脉冲，防止保护受到干扰误动作。其设置方法如下： 打开 3500/42 卡件"options” 选项，选择 uchannel 1 options” （如图四）,再打开uvariables and alarmsv选项卡（如图五）,在"delay”选项中,将"danger"延迟时间改为“is”。“channel”设置方法同上。channel pair i and 2 channel pair typethrust pc父ilinnkcyphodor association r7 no kevp

10、hasorprimaryupper广 chonncl 1channel 2luwt;i广 channel 1backupupper广 channel 1l channel 2lower广 channel i 厂 chanriel 2channel 1v activeoptions.=>copychannel 2v activeoptione.了f channel 2图四3500/42卡件通道选择i ronsduccr £rtup filtering vanmbl” £evidultfful 卜mole ronytdiip yducdaicct2 ihi2 hmm 二0

11、.00-24 vdc0.0图五“danger”延迟时间设置4实施效果通过以上改进，在硬件接线上，采用更为可靠的绝缘和屏蔽干扰措施，保 证了从现场一次元件采集信号的准确性，防止监测系统在数据采集环节岀错； 其次，通过本特利3500监测系统上位机对软件组态配置参数进行优化，修改了 轴向位移跳闸保护的延迟时间（跳闸延迟时间必须在保证机组设备安全的时间 以内，汽轮机型号不同，“danger”延迟时间不同），提高保护系统的抗干扰 能力，解决了汽轮机tsi系统轴向位移监测信号异常的问题，降低保护误动作 几率。在完成以上改进后，机组在2011年8月28号启机，至今未出现因汽轮 机轴向位移过大机组跳闸。5结束语汽轮机tsi系统是一种可靠的能连续不断地监测汽轮机转了和汽缸的机械 工作参数的监控系统，是保证汽轮机安全平稳运行的重要技术手段，而汽轮机 轴向位移又是汽轮机tsi系统最重要的监视参数之一，轴向位移监测系统的工 作状况，直接影响到汽轮机设备能否安全运行，