1000MW汽轮机监测仪表安装调试方法

　　邹县发电厂7、8号汽轮机的容量为1000MW，监测仪表（TSI）采用本特利3500系统。系统设计采用模块化设计，包括:仪表框架、电源模块、框架接口模块、键相器模块、3500/42/45/53/50监测器模块、继电器模块、通讯网关模块、组态软件模块共8部分。该系统监测功能全面，采用冗余设计，可靠性高;所有卡件均可带电插拔;可通过微机对卡件进行组态修改及在线监视，可以方便的检修及维护。
　　
　　3500系统监测项目包括转速、轴向位移、偏心、鉴相、轴振、盖振、胀差以及膨胀等。监测项目相关参数见表1。　　
　　其中:轴振、偏心、鉴相、转速测量使用8mm涡流传感器;轴向位移测量用llmm涡流传感器;高、中差测量采用25mm涡流传感器;低差测量用50mm涡流传感器;轴承盖振动用9200速度传感器;高、中压缸热膨胀监测使用国产设备，显示表为DF9032，探头为TD-2型。涡流式探头主要技术数据详见表2。
　　
　　一、安装调试过程
　　
　　1.1调试前的准备工作
　　
　　（1）机务的轴系相关工作己完成，在调试过程中在主轴上不应有其他工作，以免影响调试数据的准确性。转子己推至零位，靠近工作面并临时固定，若末推至工作面，机务须提供主推力盘至工作面的间隙值，以便探头定位时依据此间隙值对零点进行修正。
　　
　　（2）差胀、轴向位移探头的安装调试应在机组冷态条件下进行，其他探头可在大流量冲洗完成后进行安装定位。
　　
　　（3）TSI机柜上电正常，测量前置器电压-24V/DC正常;探头齐全、校验合格;支架齐全，并检查动作灵活，无卡涩、跳动现象;螺丝、止退片、垫圈等零部件齐全。
　　
　　（4）组态工具准备齐全;安装、调整工具准备齐全，且均校验合格;通讯工具齐全;数据记录表格准备齐全;现场照明良好。
　　
　　（5）安装前，相关工作人员应熟知各工序的关键点及危险点。
　　
　　1.2转速探头安装定位
　　
　　（1）转速探头测量盘在汽轮机前箱内，主油泵后，为120齿的齿轮盘。关键点为从软件组态中将齿数设为120齿。
　　
　　（2）超速1、2、3号及汽轮机转速、零转速探头采用8mm涡流传感器，大小为Ml0mm×l.0mm，有8m延伸电缆。安装时将定位探头与齿轮间隙在0.8~1.2mm即可。关键点为:间隙值测量，塞尺松紧适中;探头安装时先不要将延伸电缆与探头引线连接，防止探头旋转带动延伸电缆受力。
　　
　　（3）DEH转速共3个探头，型号为MP-988，大小为M19mm×l.25mm，无中间接头。该探头2个对称面上各有1个倒三角形的标记，探头定位时一定要将这个三角号正对齿轮中心线，与齿轮的齿平行，2个面无先后顺序;DEH转速探头安装间隙应在0.8~1.0mm。关键点为当间隙与方向不能兼顾时，应首先确保其方向性，间隙可适当减小。
　　
　　（4）机头转速表探头为DF6201磁阻式转速传感器，直径18mm，无中间接头，安装时将定位探头与齿轮间隙在0.8~1.2mm即可。
　　
　　1.3差胀探头安装调试
　　
　　汽轮机差胀包括有高差、中差、低差（2个低压缸仅设计1只探头，安装在低压二缸尾部），其中高差、中差使用2个25mm差胀传感器，低差使用2个5Omm差胀传感器，采用补偿式测量原理。
　　
　　1.3.1补偿式测量原理
　　
　　补偿式测量使用2个探头结合起来测量，使测量范围增加为单探头测量的两倍。一般探头安装于测量盘两侧。当测量时，测量盘首先位于1个探头的线性区内，随着测量盘移动，在达到交叉点电压后，另一个探头测量起作用，2个探头输出信号经前置器在卡件合成为差胀信号。
　　
　　1.3.2探头安装
　　
　　首先，根据测量范围算出探头之间的距离:D=量程+被测面厚度+2×零点对应间隙。实际安装时该距离可以略大，但不能小于该数值。其次，按照计算数据安装探头，先将探头支架安装完成，移动托盘活动灵活，探头支架固定到合适位置。再将探头装在支架上，靠近被测面，确认探头与被测面平行，且两探头之间距离符合要求，试拉托盘探头与被测面平行，且两探头之间距离符合要求，试拉托盘探头输出基本合乎要求后固定支架。zui后在每个支架与底座之间打入2个销子，以固定支架、防止支架与底座之间打入2个销子，以固定支架、防止支架活动。
　　
　　1.3.3差胀探头调试
　　
　　差胀探头安装调试的关键是交叉点电压的确定，如果交叉点电压未定准的话，差胀显示线性不好或显示数据误差较大。交叉点电压的确定方法如下:
　　
　　（1）根据探头出厂或测试报告提供的灵敏度，或现场移动托盘，采集探头线性数据，计算出每个探头的灵敏度，设置卡件组态中2个探头灵敏度值。选择1个和2个探头组态默认的COV都比较接近的中间电压值，写入组态中，上传修改后的组态至卡件。
　　
　　（2）根据选定COV现场定位2个探头的位置。用万用表测量2个探头的前置器输出电压，当电压接近COV，偏差不大的时候固定好探头，2个探头都固定好以后，调整托盘位置，使2个探头的前置器输出电压尽量一样，记录该电压值为实际的COV值，将卡件组态中2个探头的COV修改为该电压值，上传卡件组态。
　　
　　（3）移动托盘，检查测量线性，检查线性时看组态中单个探头的DIRECT值和间隙电压值。
　　
　　（4）设置差胀方向。高压转子向汽机侧胀为正;中压、低压转子向发电机测胀为正。高、中、低差分别设置为靠近1号、远离3号、远离5号探头（1、3、5号探头均位于汽机侧）。
　　
　　（5）零点确定及托盘固定:高差量程-9.5~15.5mm;中差量程-11~14mm;低差量程-10~40mm。因此，对高差:（15.5-9.5）/2=3mm。零点定位方法:①将发电机侧探头以交叉点电压所在位置靠近测量盘3mm;②算出零点对应电压，依据电压定位，电压值=交叉点电压+灵敏度×3（交叉点电压及灵敏度均指发电机侧探头）。确定零点后，固定托盘。
　　
　　对中差、低差确定零点方法一样，修正距离:中差为1.5mm，低差为15mm。（上述假设机务己推至工作面，如末推至工作面，应再增加机务提供间隙值的修正）。
　　
　　1.4轴向位移探头调试定位
　　
　　每台机组共有3个轴向位移探头，实现轴向位移三取二保护逻辑。轴向位移测量用llmm涡流传感器，安装在现场汽机主推力盘后，探头在被测面东侧，固定在同一个支架上，信号输出到同一块3500/42卡件。轴向位移量程-2~+2mm，报警值-1.08mm、+0.6mm，停机值-1.28mm、+0.8mmn。调试步骤如下:
　　
　　（1）设定轴向位移方向。轴向位移正方向为大轴向机头为正。探头安装在发电机侧，正常推力方向远离探头为正。
　　
　　（2）根据间隙电压安装探头。卡件组态中设定的轴向位移探头安装零点电压为-9.7V，现场轴向位移探头安装在支架上的位置从上到下依次为轴向位移1、2、3，定位时应先固定好轴向位移3探头，测量前置器电压-9.7V，然后定轴向位2，zui后将轴向位移1固定好，3个探头的前置器输出电压都是-9.7V，然后移动托盘，看卡件显示的轴向位移值，检查3个轴向位移显示符合要求。
　　
　　（3）移动托盘至轴向位移报警和停机值，检查继电器卡件状态正确，报警值、停机值信号正确发出。
　　
　　（4）定位。将托盘移动到卡件显示轴向位移值（机务提供间隙值为:-0.45mm），前置器输出电压-7.9V，将托盘固定好。
　　
　　1.5轴振、键相探头定位安装
　　
　　轴振及键相探头现场安装定位时，理论值应按照-9.75V定位。但考虑安装探头的套管受热膨胀及冷态时顶轴油顶轴、热态时润滑油油膜因素，会使探头与被测面间隙变小，电压降低，因此定位时按工程经验值现场轴振和键相探头按-10.lV定位。
　　
　　二、存在问题及解决措施
　　
　　2.1轴向位移正方向的确定
　　
　　7号机组安装轴向位移正方向以大轴向机头方向移动为正。8号机组zui初安装轴向位移以大轴向发电机移动方向为正。
　　
　　（1）大轴轴向受力分析。机组轴系及测点安装如图1所示。　　
　　正常稳定运行期间，高压缸迸汽使转子前移，中压缸、低压缸均为中间进汽，可以认为对大轴的轴向作用力为零。总体看，汽机主轴受到向汽机侧的推力，轴向位移的正方向为问汽机侧。
　　
　　（2）根据制造厂家提供的保护定值判断:跳闸值为-1.28mm/+0.8mm。假设发电机侧为正，安装时工作面定零，则保护定值应为-0.8mm/+1.28mm;安装时非工作面定零，则轴位移保护定值虽为-1.28mm/+0.8mm，但高中低差显示偏差为0.48mm（推力面与支撑面间隙）。
　　
　　综上所述，8号机组TSI轴向位移调试zui初的定位是错误的。zui终将8号轴向位移定位改正为工作面定零、向汽轮机侧为正。　　
　　2.2交叉点电压设置问题
　　
　　7号机TSI调试过程中，发现差胀探头在调试线性过程中总是出现线性不好的现象，特别是双探头互为补偿式的测量方法，在确定交叉点电压时需要反复调整，包括调整量程和探头灵敏度，使测量误差减小到允许范围以内，但这样定位后使探头量程压缩。在以后检修时，应校验探头线性，得到准确的探头灵敏度值。
　　
　　原因分析:①探头安装时，两探头之间距离可能偏大，导致交叉点电压附近存在死区;②常规安装调整方法是建立在理想前提下，一次测量系统的位移-电压特性是线性的，并且其灵敏度*符合统一指标。不过，现场实际测出的位移-电压特性与制造厂给定的位移-电压特性有差别，有时差别还比较大。由于位移-电压特性的不可调整，而且又是非线性误差，所以无法做到全测量范围的误差在允许值内。
　　
　　解决方法:通过对双探头差胀测量系统结构、工作原理和调整方法进行深入的分析和研究，提出新的建立在差胀测量工作原理上的调整方法:
　　
　　（1）现场准确测量差胀涡流传感器测量系统实际位移-电压的数据。
　　
　　（2）根据差胀测量范围确定差胀涡流传感器测量系统的工作段。
　　
　　（3）根据工作段内的实测数据应用zui小二乘法计算实际传感器的*灵敏度。
　　
　　（4）根据实际传感器的*灵敏度和实测数据确定差胀涡流传感器测量系统实际位移-电压特性。
　　
　　（5）将灵敏度输入组态。
　　
　　（6）根据差胀涡流传感器测量系统实际位移-电压的特性和测量显示形式确定传感器的安装零点。
　　
　　（7）传感器安装后进行差胀测量系统的联调校核。
　　
　　（8）在联调校核上进行zui终的系统微调校核，确保系统误差尽可能减少。
　　
　　2.3低差探头安装定位问题
　　
　　8号机组因工期原因，探头安装与转子对轮连接交叉进行。其安装过程如下:机务连接高中压转子对轮，完成后将转子推至工作面，热工安装轴向位移、高差探头;机务连接中压缸、低压1缸转子对轮，完成后热工按照轴向位移显示值确定中差位置;油冲洗后机务连接低压Ⅰ缸、低压Ⅱ缸转子对轮，热工按轴位移定位低差零点。
　　
　　在定位低差零点时，发现轴向位移显示-0.l5mm、高差为0.20mm、中差显示0.55mm。分析该数据，将轴向位移平移至0mm，则高差为0.35mm，中差为0.40mm，即高中压转子分别相对缸体胀出0.35mm和0.40mm。经查受油冲洗影响，温度由17℃升至约35℃，导致转子膨胀。在此情况下单纯按轴位移修正低压缸差胀零点显然不合适。zui终，按轴向位移加转子膨胀估计值进行修正（因转子膨胀只能估计，该数据不能保证测量的准确性，可能存在固有偏差）。该问题只能等待下次停机*冷却后复核、调整。
　　
　　因此，要求位移、差胀安装时应全部在冷态，且时间间隔不要过长。
　　
　　2.4关于轴向位移问题
　　
　　现3只探头安装在1块卡上，并进行3取2逻辑，不符合风险分散原则，该问题有待增加卡件后分别接入3块不同卡件，确保危险分散。
　　
　　2.5超速保护软件组态问题
　　
　　试验时，第1通道超速动作后，第2、3通道联动。第1块超速卡件故障或拔下，当2通道超速动作时，3通道不动作;插上第1块超速卡时，1、3通道均动作。且超速保护动作后若要复位报警，必须在相应卡件用硬接线短接RESET端子。
　　
　　检查卡件组态:①超速卡件（3500/53卡）组态2号、3号通道组态默认同第1通道，此时2、3通道组态为灰色无法对其进行改动。在第1块53卡组态中，选中GROUPACTIVE，使3块53卡组态一致，只要组态第1块卡就可以。做超速保护3取2逻辑时，在卡件组态中对GROUPOPTIONS下的GROUPVOTING选项进行选择，选择了DEPENDENTVOTING，即在3块卡件中做完3取2逻辑，zui终送出1个超速跳机信号，但ETS逻辑要求TSI分别送出3个超速跳机信号进入ETS，在ETS实现3取2超速跳机逻辑，因此应选择INDEPENDENTVOTING。②在卡件组态中ALARMMODE项OVERSPEED选择LATCHING，即超速报警信号发出后，即使转速降回正常值，超速报警信号也不会消失，必须短接卡件后的硬接线复位报警信号，修改为NONATCHING后超速报警信号即可自动复位。
　　
　　2.6轴振卡件组态问题
　　
　　当轴振卡件及回路故障时卡件报警BYPASS，实际组态为卡件报警BYPASS即输出危险状态，若有另外通道再发报警，则会引发跳机。检查卡件组态，在第1层SLOT14继电器卡件（3500/33卡）组态中，1~11号通道轴振保护动作组态ANDVOTINGSETUP选项下，选择了NORMAL'AND'，当卡件BYPASS信号发出时认为该通道的危险值信号为1，即该通道轴振跳机信号发出力口有另外通道再发报警，即发停机信号，这样做组态的目的是为了防止保护拒动，但也增加了保护误动的风险，实际组态将参数修改为TRUE'AND'，即当卡件BYPASS信号发出时认为该通道的危险值信号为0，降低了误动风险。
　　
　　2.7探头及引线固定问题
　　
　　探头引线和延伸电缆的连接一定要紧固好，现在使用白布带将接头缠好，白布带遇油后收缩，包得更紧，也可以使用耐油热缩管紧固接头。另外在紧固探头和支架螺丝时，要加止动垫片，轴向位移固定螺丝上有孔，直接用铁丝固定，防止长时间振动螺丝以致松脱。
　　
　　2.8系统设备方面
　　
　　（1）卡件散热量较大，卡件温度较高，今后应注意机柜的散热问题。建议加装风扇，并增加柜内温度报警至DCS。
　　
　　（2）现场前置器安装对地绝缘问题:该系统对信号屏蔽要求较高，建议在今后检修时增加绝缘底座，将前置器固定在该底座上，确保系统单点接地。
　　
　　（3）TSI安装完成后，经过运行检验，3500系统监测数据显示正常，证明安装是成功的，对问题的处理是可行的。这些为今后的检修、安装均提供了依据和经验。
　　
　　三、结束语
　　
　　TSI安装调试的好坏将直接影响到汽轮机组的安全运行，而其调试在整个机组的热控调试过程中所占的比重相对较少，往往得不到调试人员足够的重视，因而给机组的安全运行带来隐患。