TSI安裝調試要點及故障分析
2018-10-25作者：鄭重 梅麗紅
【摘 要】本文系統地闡述了關于TSI系統在火電機組中安裝和調試的方法經驗，并對TSI系統主要故障原因做出了分析，同時根據實際工況中出現的問題做出分析并提出解決辦法，從而提高讀者對TSI系統安裝與調試的水平。
【關鍵詞】TSI系統；安裝調試要點；故障分析
【關鍵詞】TSI系統；安裝調試要點；故障分析
1 引言
汽輪機安全監視系統（TSI）是一種集保護和檢測功能于一身的永久監視系統，是大型旋轉機械必不可少的保護系統。TSI可以對機組在啟動、運行過程中的一些重要參數能可靠地進行監視和儲存，它不僅能指示機組運行狀態、記錄輸出信號、實現數值越限報警、出現危險信號時使機組自動停機，同時還能為故障診斷提供數據。本人在此匯總關于TSI探頭安裝和調試中積累的經驗并結合印尼巴齊丹2×315MW燃煤電廠實際安裝調試過程出現的問題及解決辦法，供大家參考。
2 TSI系統介紹
TSI系統主要都由傳感器、前置器、監測系統組成。
傳感器系統將機械量轉換成電參數（頻率f，電感L，品質因素Q，阻抗Z等），傳感器輸出的電參數信號經過現場連線送到監測系統，由監測系統轉換為測量參數進行顯示、記錄及相關的信息處理。
監測系統又稱為框架，一個框架由三部分組成：電源、系統監測器和監測表。電源（總被放在框架的位置）為裝在框架內的監測表及相應的傳感器提供規定的電源；系統檢測器（總被放在框架的第二位置）檢驗供電水平以確保系統正常運行，它控制報警點的設置和系統復位同時具有控制系統“OK”的功能，“OK”（正常工作）表明系統的傳感器及現場接線是在規定的水平上進行；監測表不僅可以顯示傳感器系統是否正常運行，還可以指示傳感器的測量值，并在越限時報警。
3 TSI的安裝與調試注意事項
3.1安裝前的注意事項
?、僭O備必須檢定合格，并由具有相關計量資質的單位出具檢定合格報告；
?、诒３职惭b相關區域的清潔，同時將傳感器、前置器、支架、接線箱等設備清理干凈；
?、郯惭b傳感器之前，必須先將支架，前置器，接線箱等相關配件安裝完成。
④前置器的接線箱應選擇安裝在振動小且便于檢修的位置。
3.2安裝要點與注意事項
3.2.1安裝要點
3.2.1.1轉速、零轉速及超速
①安裝磁感應傳感器時注意傳感器探頭表面磁鐵所產生的磁場與觸發體邊沿必須成直角，有的制造廠會在傳感器探頭面上設計一個黑點，安裝時黑點必須面對機頭或機尾。
②安裝時一定要使半圓型的支架與齒輪間的距離盡量保持一致。
汽輪機安全監視系統（TSI）是一種集保護和檢測功能于一身的永久監視系統，是大型旋轉機械必不可少的保護系統。TSI可以對機組在啟動、運行過程中的一些重要參數能可靠地進行監視和儲存，它不僅能指示機組運行狀態、記錄輸出信號、實現數值越限報警、出現危險信號時使機組自動停機，同時還能為故障診斷提供數據。本人在此匯總關于TSI探頭安裝和調試中積累的經驗并結合印尼巴齊丹2×315MW燃煤電廠實際安裝調試過程出現的問題及解決辦法，供大家參考。
2 TSI系統介紹
TSI系統主要都由傳感器、前置器、監測系統組成。
傳感器系統將機械量轉換成電參數（頻率f，電感L，品質因素Q，阻抗Z等），傳感器輸出的電參數信號經過現場連線送到監測系統，由監測系統轉換為測量參數進行顯示、記錄及相關的信息處理。
監測系統又稱為框架，一個框架由三部分組成：電源、系統監測器和監測表。電源（總被放在框架的位置）為裝在框架內的監測表及相應的傳感器提供規定的電源；系統檢測器（總被放在框架的第二位置）檢驗供電水平以確保系統正常運行，它控制報警點的設置和系統復位同時具有控制系統“OK”的功能，“OK”（正常工作）表明系統的傳感器及現場接線是在規定的水平上進行；監測表不僅可以顯示傳感器系統是否正常運行，還可以指示傳感器的測量值，并在越限時報警。
3 TSI的安裝與調試注意事項
3.1安裝前的注意事項
?、僭O備必須檢定合格，并由具有相關計量資質的單位出具檢定合格報告；
?、诒３职惭b相關區域的清潔，同時將傳感器、前置器、支架、接線箱等設備清理干凈；
?、郯惭b傳感器之前，必須先將支架，前置器，接線箱等相關配件安裝完成。
④前置器的接線箱應選擇安裝在振動小且便于檢修的位置。
3.2安裝要點與注意事項
3.2.1安裝要點
3.2.1.1轉速、零轉速及超速
①安裝磁感應傳感器時注意傳感器探頭表面磁鐵所產生的磁場與觸發體邊沿必須成直角，有的制造廠會在傳感器探頭面上設計一個黑點，安裝時黑點必須面對機頭或機尾。
②安裝時一定要使半圓型的支架與齒輪間的距離盡量保持一致。
3.2.1.2軸向位移
?、僖欢ㄒ_認傳感器安裝方向，若是反向安裝，則需要在組態軟件里取反。
?、僖欢ㄒ_認傳感器安裝方向，若是反向安裝，則需要在組態軟件里取反。
圖2 軸向位移示意圖
3.2.1.3脹差
①當整個轉子向電機方向推到推力盤緊貼工作瓦面時定測量零點，并將轉子膨脹方向作為脹差正方向。
①當整個轉子向電機方向推到推力盤緊貼工作瓦面時定測量零點，并將轉子膨脹方向作為脹差正方向。
圖3 脹差示意圖
3.2.1.4軸振
①每個軸承處安裝的2支軸振互成90°，垂直于軸承，每支傳感器與地面呈45°夾角。
?、谝话愕臏u流傳感器，其傳感器空間24mm范圍內不應有其它金屬物存在，否則會帶來誤差。
①每個軸承處安裝的2支軸振互成90°，垂直于軸承，每支傳感器與地面呈45°夾角。
?、谝话愕臏u流傳感器，其傳感器空間24mm范圍內不應有其它金屬物存在，否則會帶來誤差。
3.2.1.5蓋振
①蓋振一般安裝在各軸承箱上，應該在軸承箱蓋扣好并緊固完所有螺栓后安裝。
?、谝欢ㄒ_保安裝表面光滑、無顆粒劃痕，且傳感器與軸承蓋成剛性連接。
①蓋振一般安裝在各軸承箱上，應該在軸承箱蓋扣好并緊固完所有螺栓后安裝。
?、谝欢ㄒ_保安裝表面光滑、無顆粒劃痕，且傳感器與軸承蓋成剛性連接。
圖5 蓋振示意圖
3.2.1.6熱膨脹
?、龠B接電纜接頭處線纜應用焊接固定，連接電纜應套上金屬軟管并用線卡固定在軸承箱上。
?、龠B接電纜接頭處線纜應用焊接固定，連接電纜應套上金屬軟管并用線卡固定在軸承箱上。
圖6 熱膨脹示意圖
3.2.1.7偏心、鍵相
?、僮⒁怄I相安裝時，不能正對著鍵相槽安裝。
?、僮⒁怄I相安裝時，不能正對著鍵相槽安裝。
圖7 偏心、鍵相示意圖
3.2.2注意事項
?、贆z查前置器與傳感器的型號是否對應，一般前置器上都標有配套傳感器的型號與編號。
?、趥鞲衅鞯木€路要遠離強電磁干擾源和高溫區；鋪設延長線時，要確保延長線的固定與走向不會出現損傷其的可能，且盡量遠離噴油嘴，延長線的長度不得任意改變。
?、蹅鞲衅髋c延長線連接插頭要插接牢固防止松動、并用絕緣熱縮管密封，延長線應在軸承箱內壁上用線卡固定牢固防止被機械損壞，延長線引出機組外殼的部分要保證絕緣且浮空，延長線與電纜的連接必須做到連接牢固、接觸良好、絕緣符合要求。
?、軅鞲衅髦燎爸闷髦g各接頭部位應做好密封防油措施，前置器連接插頭要插接牢固防止松動。
?、菅娱L線除廠家配套的防油絕緣措施外，安裝時Z好另外增加一層保護措施，例如：在延長線Z外層加套熱縮管用扎帶扎緊、然后再用厚實的白紗布將接頭處包裹好。
⑥傳感器引出線應固定牢固，在軸承箱上的引出口應密封嚴密、無滲漏；接線箱進線孔要密封好，做好防油、防漏汽、防漏水、防灰塵等措施，確保接線箱內干凈整潔。
⑦屏蔽線原則上應在機柜側單點接地，所以接線盒側的屏蔽線應該用絕緣膠布包好，防止接地。
?、喟l電機勵端傳感器及附件的安裝不得破壞發電機勵端與地的絕緣。
?、岚惭b完成后，應確保傳感器、延長線、前置器、電纜與各處接頭插頭的干凈整潔。
3.3機柜上電檢查
監測機柜安裝就位后，由調試人員進行通電前檢查，主要檢查有無機械損壞以及有無短路現相，尤其是電路板的插座柱針是否短路，檢查后一切正常后才可以通電。
首次通電前應把所有監視器板及電源板撥出，合上電源開關送電，檢查兩路220VAC±10%電壓和指示燈是否正常，并做電源切換試驗，如無異常關斷電源，進行下一步。
按照相應的圖紙所示位置和名稱，插上模件工作電源板，觀察各指示燈是否正常，測量各電源板的輸出是否正常，端子編號請見相應的“汽輪機安全監視裝置圖”，如無異常關斷電源進行下一步。
按照相應的圖紙所示位置和名稱把各監測板插入到相應位置，檢查電源指示和各板件面板指示是否正常，如無異常，關斷電源，準備TSI傳感器調試。
3.4調試注意事項
?、僬{試時應將安裝情況復查一遍，特別是零位、安裝方向、各接頭接觸情況及各處密封情況，先將安裝不當的因素排除。
?、诒P柜上電后必須重新檢查傳感器的間隙值或間隙電壓，如與安裝時出現較大的誤差，則必須重新調整。
?、蹤z查傳感器—TSI—DCS等控制回路，看是否有線路短接、接地等現象。
?、茏⒁夤╇娗闆r，檢查前置器的輸入電壓是否為-25V左右。我曾經用直流電源直接對傳感器進行過電壓調整試驗，發現輸入電壓大概在-23V到-27V左右都對探頭的測量值沒有明顯的影響，如果電壓再低或是再高就會產生影響了。
⑤注意檢查絕緣屏蔽情況，做好防干擾措施。
?、轙SI系統傳感器調整不可在熱態下進行，因為蒸汽進入汽輪機后，轉子和汽缸均會膨脹。由于轉子質量較小，升溫較快，故而膨脹比汽缸快且較快產生脹差。熱態下的脹差值很難計算且不便于修正，因此，TSI系統傳感器調整應在常溫下進行才能準確的顯示出機組靜止部分和轉動部分之間的相對軸向位移。
4 TSI系統主要故障原因分析
根據實際經驗，歸納總結會引起TSI系統故障的原因，如下：
4.1安裝調試不當。例如：
?、傥灰苽鞲衅髁阄怀鲥e，安裝方向出錯；
?、趥鞲衅靼惭b固定不當；
?、蹅鞲衅鳌⒀娱L線、前置器不配套，信號電纜選型不當；
?、苎娱L線因各種原因受損，造成接地；
?、菪盘柶帘尾环弦螅泳€不符合規范；
?、薷鹘宇^處松動，受油污染；
?、邆鞲衅魉綔y部位不光滑、有污漬或是有明顯的痕跡（如壓痕、刮痕）等。
4.2電源裝置故障。例如：
?、僦辉O計了一路電源；
?、趦陕冯娫辞袚Q時間過長或無法切換；
?、垭娫纯鋫浠虿贾貌缓侠淼?。
4.3受運行環境影響，或受到干擾，導致信號異常。例如：
?、賯鞲衅鞯陌惭b位置不符合傳感器檢測的要求；
②受電廠運行環境影響，串入干擾信號影響測量，其中Z明顯的便是盤車與勵磁附近的傳感器等。
4.4裝置測量部件的故障。例如：
?、賯鞲衅鞯奶匦郧€變差；
?、趥鞲衅?、前置器、卡件等電子元件老化；
?、垩娱L線、信號電纜老化等。
4.5邏輯或軟件組態設置（例如門檻電壓和線性）不當，導致信號不正?；蚴潜Ｗo易動、誤動。
5 實例分析
巴齊丹2×315MW燃煤電廠采用的TSI傳感器是德國epro的，TSI及MTSI系統是由東汽自控提供的。在實際安裝過程中，將大小機軸振、偏心、鍵相等間隙電壓定在-12V。
5.1故障：在機組運行期間，大機1X、1Y軸振在啟機后不久就開始出現跳變的情況，運行一段時間后跳變更加頻繁Z后變為壞點，停機后過一段時間恢復正常。
分析及處理：檢查電壓、屏蔽接地、延長線、各處接頭插頭、電纜接線情況，未發現任何異常，Z后發現就地接線箱穿線孔密封不嚴，運行時可能漏汽從而導致前置器和接線端子受潮短路。重新密封穿線孔，再次啟機后此情況消失。
5.2故障：大機2X軸振無論冷態、熱態均壞點。
分析及處理：根據情況分析，因為是壞點，首先檢查間隙電壓，發現間隙電壓為零，排除盤柜側影響后，至就地接線箱檢查，發現前置器完好、插頭緊固、接線無異常，然后檢查延長線，發現延長線有接地現象，拆下后經檢查發現延長線有明顯燒壞痕跡，經詢問得知停機期間有人在2軸附近動焊，推測延長線被焊渣燙壞導致接地。更換延長線后，測點恢復正常，啟機后測點亦無異常。
5.3故障：大機4X、4Y、5X和5Y軸振冷態正常，啟動盤車和運行時數據過大。
分析及處理：根據情況分析，Z大可能為盤車或頂軸油影響，檢查其它因素無問題后，開蓋檢查，發現延長線接頭處密封松動不合格，接頭處有明顯油漬。重新布置延長線、做好防油措施、做好防干擾措施后故障情況消失。
5.4故障：機組運行過程中，大機6X軸振數值過大有時出現壞點，6Y軸振數值過大。
分析及處理：故障排除思路（檢查機柜側因素-檢查就地接線箱因素-檢查汽輪機內部部分因素），檢查至接線箱時發現6X前置器與傳感器型號不配套，檢查至汽機內部發現6Y傳感器松動，更換6X前置器、重新調整6Y傳感器并安裝牢固后，故障情況消失。
5.5故障：大機偏心冷態時數值過大、有跳變情況，熱態時壞點。
分析及處理：故障排除思路（檢查機柜側因素-檢查就地接線箱因素-檢查汽輪機內部部分因素），結合偏心測點的特點（受鍵相影響），排查完后發現大機偏心延長線未固定好、防油措施不合格，運行時延長線接頭處長期與油接觸，同時接線盒側屏蔽線因絕緣膠布有油漬脫落導致接地。處理完成后，故障情況消失。
6 總結
隨著自動化水平的提高，汽輪機TSI的穩定性和準確性變得越來越重要。正確并準確的安裝并調試TSI是確保TSI系統正常運行的基礎，也是精確反映汽輪機安全運行的重要保障。希望這篇文章能對廣大同行提供一些幫助。
?、贆z查前置器與傳感器的型號是否對應，一般前置器上都標有配套傳感器的型號與編號。
?、趥鞲衅鞯木€路要遠離強電磁干擾源和高溫區；鋪設延長線時，要確保延長線的固定與走向不會出現損傷其的可能，且盡量遠離噴油嘴，延長線的長度不得任意改變。
?、蹅鞲衅髋c延長線連接插頭要插接牢固防止松動、并用絕緣熱縮管密封，延長線應在軸承箱內壁上用線卡固定牢固防止被機械損壞，延長線引出機組外殼的部分要保證絕緣且浮空，延長線與電纜的連接必須做到連接牢固、接觸良好、絕緣符合要求。
?、軅鞲衅髦燎爸闷髦g各接頭部位應做好密封防油措施，前置器連接插頭要插接牢固防止松動。
?、菅娱L線除廠家配套的防油絕緣措施外，安裝時Z好另外增加一層保護措施，例如：在延長線Z外層加套熱縮管用扎帶扎緊、然后再用厚實的白紗布將接頭處包裹好。
⑥傳感器引出線應固定牢固，在軸承箱上的引出口應密封嚴密、無滲漏；接線箱進線孔要密封好，做好防油、防漏汽、防漏水、防灰塵等措施，確保接線箱內干凈整潔。
⑦屏蔽線原則上應在機柜側單點接地，所以接線盒側的屏蔽線應該用絕緣膠布包好，防止接地。
?、喟l電機勵端傳感器及附件的安裝不得破壞發電機勵端與地的絕緣。
?、岚惭b完成后，應確保傳感器、延長線、前置器、電纜與各處接頭插頭的干凈整潔。
3.3機柜上電檢查
監測機柜安裝就位后，由調試人員進行通電前檢查，主要檢查有無機械損壞以及有無短路現相，尤其是電路板的插座柱針是否短路，檢查后一切正常后才可以通電。
首次通電前應把所有監視器板及電源板撥出，合上電源開關送電，檢查兩路220VAC±10%電壓和指示燈是否正常，并做電源切換試驗，如無異常關斷電源，進行下一步。
按照相應的圖紙所示位置和名稱，插上模件工作電源板，觀察各指示燈是否正常，測量各電源板的輸出是否正常，端子編號請見相應的“汽輪機安全監視裝置圖”，如無異常關斷電源進行下一步。
按照相應的圖紙所示位置和名稱把各監測板插入到相應位置，檢查電源指示和各板件面板指示是否正常，如無異常，關斷電源，準備TSI傳感器調試。
3.4調試注意事項
?、僬{試時應將安裝情況復查一遍，特別是零位、安裝方向、各接頭接觸情況及各處密封情況，先將安裝不當的因素排除。
?、诒P柜上電后必須重新檢查傳感器的間隙值或間隙電壓，如與安裝時出現較大的誤差，則必須重新調整。
?、蹤z查傳感器—TSI—DCS等控制回路，看是否有線路短接、接地等現象。
?、茏⒁夤╇娗闆r，檢查前置器的輸入電壓是否為-25V左右。我曾經用直流電源直接對傳感器進行過電壓調整試驗，發現輸入電壓大概在-23V到-27V左右都對探頭的測量值沒有明顯的影響，如果電壓再低或是再高就會產生影響了。
⑤注意檢查絕緣屏蔽情況，做好防干擾措施。
?、轙SI系統傳感器調整不可在熱態下進行，因為蒸汽進入汽輪機后，轉子和汽缸均會膨脹。由于轉子質量較小，升溫較快，故而膨脹比汽缸快且較快產生脹差。熱態下的脹差值很難計算且不便于修正，因此，TSI系統傳感器調整應在常溫下進行才能準確的顯示出機組靜止部分和轉動部分之間的相對軸向位移。
4 TSI系統主要故障原因分析
根據實際經驗，歸納總結會引起TSI系統故障的原因，如下：
4.1安裝調試不當。例如：
?、傥灰苽鞲衅髁阄怀鲥e，安裝方向出錯；
?、趥鞲衅靼惭b固定不當；
?、蹅鞲衅鳌⒀娱L線、前置器不配套，信號電纜選型不當；
?、苎娱L線因各種原因受損，造成接地；
?、菪盘柶帘尾环弦螅泳€不符合規范；
?、薷鹘宇^處松動，受油污染；
?、邆鞲衅魉綔y部位不光滑、有污漬或是有明顯的痕跡（如壓痕、刮痕）等。
4.2電源裝置故障。例如：
?、僦辉O計了一路電源；
?、趦陕冯娫辞袚Q時間過長或無法切換；
?、垭娫纯鋫浠虿贾貌缓侠淼?。
4.3受運行環境影響，或受到干擾，導致信號異常。例如：
?、賯鞲衅鞯陌惭b位置不符合傳感器檢測的要求；
②受電廠運行環境影響，串入干擾信號影響測量，其中Z明顯的便是盤車與勵磁附近的傳感器等。
4.4裝置測量部件的故障。例如：
?、賯鞲衅鞯奶匦郧€變差；
?、趥鞲衅?、前置器、卡件等電子元件老化；
?、垩娱L線、信號電纜老化等。
4.5邏輯或軟件組態設置（例如門檻電壓和線性）不當，導致信號不正?；蚴潜Ｗo易動、誤動。
5 實例分析
巴齊丹2×315MW燃煤電廠采用的TSI傳感器是德國epro的，TSI及MTSI系統是由東汽自控提供的。在實際安裝過程中，將大小機軸振、偏心、鍵相等間隙電壓定在-12V。
5.1故障：在機組運行期間，大機1X、1Y軸振在啟機后不久就開始出現跳變的情況，運行一段時間后跳變更加頻繁Z后變為壞點，停機后過一段時間恢復正常。
分析及處理：檢查電壓、屏蔽接地、延長線、各處接頭插頭、電纜接線情況，未發現任何異常，Z后發現就地接線箱穿線孔密封不嚴，運行時可能漏汽從而導致前置器和接線端子受潮短路。重新密封穿線孔，再次啟機后此情況消失。
5.2故障：大機2X軸振無論冷態、熱態均壞點。
分析及處理：根據情況分析，因為是壞點，首先檢查間隙電壓，發現間隙電壓為零，排除盤柜側影響后，至就地接線箱檢查，發現前置器完好、插頭緊固、接線無異常，然后檢查延長線，發現延長線有接地現象，拆下后經檢查發現延長線有明顯燒壞痕跡，經詢問得知停機期間有人在2軸附近動焊，推測延長線被焊渣燙壞導致接地。更換延長線后，測點恢復正常，啟機后測點亦無異常。
5.3故障：大機4X、4Y、5X和5Y軸振冷態正常，啟動盤車和運行時數據過大。
分析及處理：根據情況分析，Z大可能為盤車或頂軸油影響，檢查其它因素無問題后，開蓋檢查，發現延長線接頭處密封松動不合格，接頭處有明顯油漬。重新布置延長線、做好防油措施、做好防干擾措施后故障情況消失。
5.4故障：機組運行過程中，大機6X軸振數值過大有時出現壞點，6Y軸振數值過大。
分析及處理：故障排除思路（檢查機柜側因素-檢查就地接線箱因素-檢查汽輪機內部部分因素），檢查至接線箱時發現6X前置器與傳感器型號不配套，檢查至汽機內部發現6Y傳感器松動，更換6X前置器、重新調整6Y傳感器并安裝牢固后，故障情況消失。
5.5故障：大機偏心冷態時數值過大、有跳變情況，熱態時壞點。
分析及處理：故障排除思路（檢查機柜側因素-檢查就地接線箱因素-檢查汽輪機內部部分因素），結合偏心測點的特點（受鍵相影響），排查完后發現大機偏心延長線未固定好、防油措施不合格，運行時延長線接頭處長期與油接觸，同時接線盒側屏蔽線因絕緣膠布有油漬脫落導致接地。處理完成后，故障情況消失。
6 總結
隨著自動化水平的提高，汽輪機TSI的穩定性和準確性變得越來越重要。正確并準確的安裝并調試TSI是確保TSI系統正常運行的基礎，也是精確反映汽輪機安全運行的重要保障。希望這篇文章能對廣大同行提供一些幫助。