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【摘 要】 汽轮机监测保护系统（TSI）是汽轮机最重要的监测保护系统之一。为保证机组的安全经济运行，TSI系统的动作必须可靠。由于近年来全国各地电厂TSI系统保护信号异动情况呈上升趋势，所以对TSI系统故障原因及可靠性的研究分析就显得尤为重要。
【关键词】 TSI；故障；原因；措施
1、工程概述
西塞山电厂位于湖北省黄石市西塞山乡，西塞山电厂二期工程为扩建项目，在已规划的厂址区扩建端建设。本期建设2×680MW超超临界燃煤机组，我们承建的是#3机组。其机组运行方式为定一滑一定方式运行；负荷性质为带基本负荷并参与调峰运行。锅炉、汽轮机、发电机分别由哈尔滨锅炉厂有限责任公司、东方汽轮机有限公司和东方电机股份有限公司提供。下面笔者将结合实际工作经验对TSI系统故障原因及可靠性进行分析探讨。
2、TSI系统故障及原因分析
2.1、前置器的接头松动、污染
由于时间的推移，TSI系统探头的延长电缆及前置器等元件在固定、中间接头及接线方面，会出现由于气候、氧化等因素产生松动、污染现象，导致在工作中接触不良，信号波动。对TSI系统来说，每一个探头对应的是一根延长的电缆和前置器，它们之间是一个测量的整体，有着相应的阻抗以及特性曲线。所以在工作中如果相关测量环节的阻抗以及特性曲线发生变化，很可能会引起信号出现异常现象，影响系统对机组工况的判断，严重情况下会造成汽轮机跳闸。
2.2、周围环境影响，导致信号异常
由于TSI系统的一次元件主要采用的是涡流式传感器。涡流式传感器的探头中有一线圈，前置器中高频振荡电流在通过延长电缆流入该线圈时就会产生一个轴向的磁场，当工作中被测的金属体靠近这个磁场的时候，切割磁力线就会产生一定的电涡流，其具体的强弱主要是随着探头以及被测体表面之间的间距变化而变化，经延长电缆送达到前置器进行检波、放大、转化成随机械位移（间隙）变化的电压信号。当存在有外部的磁场影响这个线圈产生的磁场的时候，电涡流的强弱，就不能正确地反映探头和被测物间的间距，最终引起测量显示的偏差。比如：在西塞山#3机组试运过程中，发现4号轴承水平振动信号异常，经检查发现为轴封漏汽，高温使振动探头烫坏，由于机组运行不能封堵，更换新探头后临时使用石棉布做好隔离措施，信号恢复正常。在机组运行时出现5号轴承振动大报警，经检查报警原因，发现5号轴承振动探头引线处有因轴封漏汽后凝结成的水滴，由于水滴对探头磁场产生影响，使得其振动变大。清理干净水滴后用塑料布覆盖探头，报警消除。
2.3、绝对振动信号动作跳机
根据统计，绝对振动信号作保护及单点信号作保护时，保护误动作停机概率较大，绝对振动信号（AS）是将安装在轴承处的涡流探头测得的轴相对振动（RS）和安装在轴承上的速度（加速度）探头测得的轴承绝对振动（AB）叠加而得到。由于轴的相对振动是个位移量，因此需要把轴承的绝对振动（假设轴承的绝对振动用速度表示）转换成所需的位移信号，换算公式为：
由公式可以看出，在计算过程中，速度信号会受到与频率有关的增益影响，低频增益大，高频增益小。在速度信号中，低频成分经积分成位移量后，有较大的幅值，因此外部电磁场的任何变化都会产生错误的振动速度输出信号。从过程来看，当时用来测量轴承绝对振动的速度传感器受到了低频干扰，发生突变，同时复合出个较大的绝对振动值，导致振动保护动作。因此用轴的绝对振动单点信号作为振动保护的信号源，产生虚假信号（严重时误动作跳机）的概率较大。
2.4、接地的不规范性
不同的地网间会产生电势差，在屏蔽层内产生环流，叠加在信号上会引起模拟量波动或突变，因此通过可靠的接地和正确的电缆防护措施来抑制干扰，是提高TSI系统运行可靠性的有效办法。然而在统计中，却发现TSI系统不少异常情况，都与接地和电缆防护的不规范有一定关联。此外，延长电缆的屏蔽层如果在敷设时未做好防护，电缆屏蔽层因振动等原因在运行过程磨损导致两点或多点接地，或者电缆屏蔽层未接地也将会引起信号跳变。在笔者所经历的印尼苏拉威西火电发电厂调试过程中，1号机组2号轴承水平振动值从1.3mm到10.4mm频繁跳变，更换新探头后依然跳变，检查电缆时发现由于更换过探头，电缆接线头较多，線头连接处由于长期处于高温、油污状态，自粘胶带老化使得屏蔽层外露，接地。去除多余线头，重新包扎自粘胶带后信号恢复正常。
2.5、振动块松动，振动探头安装不牢
笔者参与过的湖北宜都东阳光电厂调试过程中，1号机组3号轴承垂直振动持续跳变，超出报警值，检查电缆，更换振动探头均无法解决，发现用手捂住振动探头时，跳变较小，趋于正常。经检查发现振动探头的底座振动块松动，加固振动块后，垂直振动回复正常。
3、提高TSI系统连接线路可靠性措施
3.1、提高TSI系统线路连接的可靠性
线路连接问题是影响TSI系统运行可靠性的重要原因之一。为有效减少TSI系统异常事故的发生，在安装、检修、运行、维护中，应注意满足以下要求：安装或检修后，要有可靠措施以确保延长电缆的固定与走向不会出现损伤电缆的可能，信号要远离强磁场和高温区；安装前置器的接线盒应选择在较小振动并便于检修的位置，接线盒要可靠接地；前置器应安装于金属盒中，接口和接线应检查紧固，屏蔽线原则上在机柜侧接地，并尽量靠近框架处破开屏蔽层，使露出屏蔽层的接线尽可能的短。与其他系统连接时，应清晰其接地情况并保证单点接地；确保振动探头内的丝与底座配套，不同粗细、不同长度、不同间距的丝均可能引起振动探头安装不牢；检查振动块是否安装牢固；在实际的工作中检查相关DCS系统中I/0模块COM端和屏蔽的具体连接方式，有效地确保TSI输出信号连到其他相关系统时屏蔽层单点接地。
3.2、加强对TSI系统运行的维护
TSI探头第一次安装前和校验周期到期后的检修安装前，应提交有资质的检定机构出具的正式校验合格报告；振动探头处应贴有警示牌，严禁磁性物体接近探头，在离探头5米范围内严禁使用对讲机通话；TSI系统的涡流探头、延长电缆和前置器须成套校验，瓦振探头的校验周期不宜超过两年，为消除轴向位移、差胀探头浸油后带来特性的少许变化，探头新安装前或检修时，宜放在润滑油里浸泡1-2天再进行线性校验；机组运行时，应定期检查振动等信号的历史曲线，若有信号波动现象，应引起高度重视，及时检查传感器的各相应接头是否有松动或接触不良，电缆绝缘层是否有破损或接地，屏蔽层接地是否符合要求等，若有异常及时处理。
总言之，汽轮机监测保护系统，是汽轮机运行极为重要的一个监测保护系统，为了确保机组安全稳定运行，相应的TSI系统必须做到安全可靠，由于各种原因，日前热工控制逻辑的完善性及合理性、热工保护信号的配置还存在不尽人意之处，由此引发热工保护系统误动的情况时有发生，尤其是TSI系统，导致运行机组跳机情况在近几年内呈上升趋势，这引起了各大发电公司的重点关注，这也要求我们在以后的工作中要不断强化系统故障的解决措施，以此确保机组运行的安全性。
参考文献：
[1]马亮.TSI系统故障原因分析与提高可靠性措施[J].科技视界，2013，29：253-254.
[2]王蕙，陈波，孙耘.TSI系统故障原因分析与提高可靠性的建议[J].浙江电力，2007，05：39-41+64.
【关键词】 TSI；故障；原因；措施
1、工程概述
西塞山电厂位于湖北省黄石市西塞山乡，西塞山电厂二期工程为扩建项目，在已规划的厂址区扩建端建设。本期建设2×680MW超超临界燃煤机组，我们承建的是#3机组。其机组运行方式为定一滑一定方式运行；负荷性质为带基本负荷并参与调峰运行。锅炉、汽轮机、发电机分别由哈尔滨锅炉厂有限责任公司、东方汽轮机有限公司和东方电机股份有限公司提供。下面笔者将结合实际工作经验对TSI系统故障原因及可靠性进行分析探讨。
2、TSI系统故障及原因分析
2.1、前置器的接头松动、污染
由于时间的推移，TSI系统探头的延长电缆及前置器等元件在固定、中间接头及接线方面，会出现由于气候、氧化等因素产生松动、污染现象，导致在工作中接触不良，信号波动。对TSI系统来说，每一个探头对应的是一根延长的电缆和前置器，它们之间是一个测量的整体，有着相应的阻抗以及特性曲线。所以在工作中如果相关测量环节的阻抗以及特性曲线发生变化，很可能会引起信号出现异常现象，影响系统对机组工况的判断，严重情况下会造成汽轮机跳闸。
2.2、周围环境影响，导致信号异常
由于TSI系统的一次元件主要采用的是涡流式传感器。涡流式传感器的探头中有一线圈，前置器中高频振荡电流在通过延长电缆流入该线圈时就会产生一个轴向的磁场，当工作中被测的金属体靠近这个磁场的时候，切割磁力线就会产生一定的电涡流，其具体的强弱主要是随着探头以及被测体表面之间的间距变化而变化，经延长电缆送达到前置器进行检波、放大、转化成随机械位移（间隙）变化的电压信号。当存在有外部的磁场影响这个线圈产生的磁场的时候，电涡流的强弱，就不能正确地反映探头和被测物间的间距，最终引起测量显示的偏差。比如：在西塞山#3机组试运过程中，发现4号轴承水平振动信号异常，经检查发现为轴封漏汽，高温使振动探头烫坏，由于机组运行不能封堵，更换新探头后临时使用石棉布做好隔离措施，信号恢复正常。在机组运行时出现5号轴承振动大报警，经检查报警原因，发现5号轴承振动探头引线处有因轴封漏汽后凝结成的水滴，由于水滴对探头磁场产生影响，使得其振动变大。清理干净水滴后用塑料布覆盖探头，报警消除。
2.3、绝对振动信号动作跳机
根据统计，绝对振动信号作保护及单点信号作保护时，保护误动作停机概率较大，绝对振动信号（AS）是将安装在轴承处的涡流探头测得的轴相对振动（RS）和安装在轴承上的速度（加速度）探头测得的轴承绝对振动（AB）叠加而得到。由于轴的相对振动是个位移量，因此需要把轴承的绝对振动（假设轴承的绝对振动用速度表示）转换成所需的位移信号，换算公式为：
由公式可以看出，在计算过程中，速度信号会受到与频率有关的增益影响，低频增益大，高频增益小。在速度信号中，低频成分经积分成位移量后，有较大的幅值，因此外部电磁场的任何变化都会产生错误的振动速度输出信号。从过程来看，当时用来测量轴承绝对振动的速度传感器受到了低频干扰，发生突变，同时复合出个较大的绝对振动值，导致振动保护动作。因此用轴的绝对振动单点信号作为振动保护的信号源，产生虚假信号（严重时误动作跳机）的概率较大。
2.4、接地的不规范性
不同的地网间会产生电势差，在屏蔽层内产生环流，叠加在信号上会引起模拟量波动或突变，因此通过可靠的接地和正确的电缆防护措施来抑制干扰，是提高TSI系统运行可靠性的有效办法。然而在统计中，却发现TSI系统不少异常情况，都与接地和电缆防护的不规范有一定关联。此外，延长电缆的屏蔽层如果在敷设时未做好防护，电缆屏蔽层因振动等原因在运行过程磨损导致两点或多点接地，或者电缆屏蔽层未接地也将会引起信号跳变。在笔者所经历的印尼苏拉威西火电发电厂调试过程中，1号机组2号轴承水平振动值从1.3mm到10.4mm频繁跳变，更换新探头后依然跳变，检查电缆时发现由于更换过探头，电缆接线头较多，線头连接处由于长期处于高温、油污状态，自粘胶带老化使得屏蔽层外露，接地。去除多余线头，重新包扎自粘胶带后信号恢复正常。
2.5、振动块松动，振动探头安装不牢
笔者参与过的湖北宜都东阳光电厂调试过程中，1号机组3号轴承垂直振动持续跳变，超出报警值，检查电缆，更换振动探头均无法解决，发现用手捂住振动探头时，跳变较小，趋于正常。经检查发现振动探头的底座振动块松动，加固振动块后，垂直振动回复正常。
3、提高TSI系统连接线路可靠性措施
3.1、提高TSI系统线路连接的可靠性
线路连接问题是影响TSI系统运行可靠性的重要原因之一。为有效减少TSI系统异常事故的发生，在安装、检修、运行、维护中，应注意满足以下要求：安装或检修后，要有可靠措施以确保延长电缆的固定与走向不会出现损伤电缆的可能，信号要远离强磁场和高温区；安装前置器的接线盒应选择在较小振动并便于检修的位置，接线盒要可靠接地；前置器应安装于金属盒中，接口和接线应检查紧固，屏蔽线原则上在机柜侧接地，并尽量靠近框架处破开屏蔽层，使露出屏蔽层的接线尽可能的短。与其他系统连接时，应清晰其接地情况并保证单点接地；确保振动探头内的丝与底座配套，不同粗细、不同长度、不同间距的丝均可能引起振动探头安装不牢；检查振动块是否安装牢固；在实际的工作中检查相关DCS系统中I/0模块COM端和屏蔽的具体连接方式，有效地确保TSI输出信号连到其他相关系统时屏蔽层单点接地。
3.2、加强对TSI系统运行的维护
TSI探头第一次安装前和校验周期到期后的检修安装前，应提交有资质的检定机构出具的正式校验合格报告；振动探头处应贴有警示牌，严禁磁性物体接近探头，在离探头5米范围内严禁使用对讲机通话；TSI系统的涡流探头、延长电缆和前置器须成套校验，瓦振探头的校验周期不宜超过两年，为消除轴向位移、差胀探头浸油后带来特性的少许变化，探头新安装前或检修时，宜放在润滑油里浸泡1-2天再进行线性校验；机组运行时，应定期检查振动等信号的历史曲线，若有信号波动现象，应引起高度重视，及时检查传感器的各相应接头是否有松动或接触不良，电缆绝缘层是否有破损或接地，屏蔽层接地是否符合要求等，若有异常及时处理。
总言之，汽轮机监测保护系统，是汽轮机运行极为重要的一个监测保护系统，为了确保机组安全稳定运行，相应的TSI系统必须做到安全可靠，由于各种原因，日前热工控制逻辑的完善性及合理性、热工保护信号的配置还存在不尽人意之处，由此引发热工保护系统误动的情况时有发生，尤其是TSI系统，导致运行机组跳机情况在近几年内呈上升趋势，这引起了各大发电公司的重点关注，这也要求我们在以后的工作中要不断强化系统故障的解决措施，以此确保机组运行的安全性。
参考文献：
[1]马亮.TSI系统故障原因分析与提高可靠性措施[J].科技视界，2013，29：253-254.
[2]王蕙，陈波，孙耘.TSI系统故障原因分析与提高可靠性的建议[J].浙江电力，2007，05：39-41+64.