浅析汽轮机TSI保护控制系统
汽轮机TSI系统详解
汽轮机TSI系统详解汽轮机安全监视系统（TSI）是一种集保护和检测功能于一身的永久监视系统，是大型旋转机械必不可少的保护系统。
TSI可以对机组在起动、运行过程中的一些重要参数能可靠地进行监视和储存，它不仅能指示机组运行状态、记录输出信号、实现数值越限报警、出现危险信号时使机组自动停机，同时还能为故障诊断提供数据，因而广泛地应用于3MW〜600MW的各种汽轮发电机组上。
一、汽轮机安全监视的内容汽机应监视和保护的项目随蒸汽参数的升高而增多，且随机组不一而各有差异，一般有以下一些参数：（1）轴向位移监视：连续监视推力盘到推力轴承的相对位置，以保证转子与静止部件间不发生摩擦，避免灾难性事故的发生。
当轴向位移过大时，发出报警或停机信号。
（2）差胀监视：连续检测转子相对于汽缸上某基准点（通常为推力轴承）的膨胀量，一般采用电涡流探头进行测量，也可用线性差动位移变送器（LVDT）进行测量。
（3）缸胀监视：连续监测汽缸相对于基础上某一基准点（通常为滑销系统的绝对死点）的膨胀量。
由于膨胀范围大，目前一般都采用LVDT进行缸胀监视。
（4）零转速监视：连续监测转子的零转速状态。
当转速低于某规定值时，报警继电器动作，以便投入盘车装置。
（5）转速监视：连续监测转子的转速。
当转速高于设定值时给出报警信号或停机信号。
(6)振动监视：监视主轴相对于轴承座的相对振动和轴承座的绝对振动。
(7)偏心度监视:连续监视偏心度的峰-峰值和瞬时值。
转速为l~600r∕min时，主轴每转一圈测量一次偏心度峰-峰值，此值与键相脉冲同步。
当转速低于lr∕min时，机组不再盘车而停机，这时瞬时偏心度仪表的读数应最小，这就是最佳转子停车位置。
(8)相位监视：采用相位计连续测量选定的输入振动信号的相位。
输入信号取自键相信号和相对振动信号，经转换后供显示或记录。
(9)阀位指示：连续指示调速汽门的动作位置。
下表列出了一些应监视与保护的项目。
汽轮机组安全监视与保护项目一览表二、TSI系统监测的基本参数1.振动参数它包括下述五个方面：(1)振幅可用来表示位移、速度或加速度，是一种强弱程度的标志。
汽轮机TSI系统
汽轮机TSI系统介绍汽轮机监视系统(Turbine Supervisory Instruments，简称TSI)用来连续测量汽轮机的转速、振动、膨胀、偏心、轴向位移等机械参数，并将测量结果送入控制、保护系统，一方面供运行人员监视、分析旋转机械的运转情况，同时在参数越限时执行报警和保护功能。
1.1 转速：汽轮机转速过高时将可能造成转子断裂、飞车等恶性事故，因此汽轮机转速设计了多层汽轮机转速高保护，如103％超速限制保护，108％、110％电超速保护，机械式危急遮断保护等等。
1.2 轴向位移：以机械零位为基准，监测汽轮机转子在轴向的窜动量。
汽轮机轴向位移过大时，轻则可能造成烧瓦、轴颈局部弯曲事故，重则会导致汽轮机动静部分发生摩擦、碰撞，从而造成叶片折断、大轴弯曲、隔板和叶轮碎裂等恶性事故。
汽轮机轴向位移设计报警限值、停机保护限值，越过停机限值时ETS动作停机。
1.3 胀差：以机械零位为基准，监测汽轮机转子膨胀量与汽缸膨胀量的差值，因而又称为相对膨胀，胀差＝转子膨胀量-汽缸膨胀量。
热膨胀通常是指汽缸的膨胀量，因而又称为绝对膨胀。
汽轮机正胀差或者负胀差过大时，将导致汽轮机动静间隙过小而发生动静摩擦甚至碰撞，加剧汽轮机振动，甚至损坏转子叶片或者汽缸隔板。
汽轮机胀差设计报警、停机限值，但一般不设臵停机保护，胀差越过停机限值时，要求手动打闸停机。
1.4 振动：分为轴振动和轴承振动。
轴承振动用来测量汽轮机轴承的振动量，因此又称为绝对振动，俗称瓦振。
轴承振动可采用振动速度和振动位移两种测量方式，同时水平、垂直两种方向可选。
轴振动则是测量轴承振动与大轴振动之间的相对值，因此又称为相对振动，俗称轴振。
轴振动也可采用速度和位移、水平和垂直多种测量方式。
汽轮机振动过大时会发生轴封/汽封磨损、滑销磨损、转动部件疲劳强度降低等危害，严重时会发生烧瓦、轴弯曲等恶性事故。
因此，目前200MW以上的汽轮发电机一般都设臵汽轮机振动大停机保护，但保护的实现方式各有不同，例如单瓦的水平、垂直轴振任一大于停机值，本瓦轴振大于停机值且相邻瓦的轴振大于报警值，单瓦水平/垂直轴振、本瓦瓦振三取二等模式。
浅谈汽轮机TSI轴向位移保护误动原因分析及控制措施
汽轮机TSI轴向位移保护误动原因分析及控制措施神华神东电力新疆准东五彩湾发电有限公司左东明[摘要]汽轮机安全监视装置硬件配置，并针对系统使用中存在的问题提出了几点建议。
[关键词]汽轮机本体监测系统硬件配置、保护逻辑优化。
前言汽轮机TSI系统是用来测量汽轮机本体的位移、振动、转速、胀差、偏心等信号，并将其转换为电信号进行监视的系统。
做为火力发电机组热控系统的重要组成部分，该系统既向DCS的数据采集系统提供汽轮机轴系的各种监视参数，又向保护系统提供跳闸动作信号，因此TSI系统对于机组的安全稳定运行起着至关重要的作用。
1.事故经过2014年8月4日21时35分43秒至21时35分45秒，某电厂#1汽轮机轴向位移3号测点从-0.012mm升至-1.997mm、轴向位移4号测点从+0.058mm升至-1.927mm，满足轴向位移4取2跳机条件（保护动作值为≥+1.2mm或≥-1.65mm），触发“轴向位移大跳机”。
2.检查处理与原因分析：1）打开2瓦润滑油箱观察孔，检查轴向位移就地测点安装正常；2）检查轴向位移就地前置器及接线正常；3）检查轴向位移前置器公共端、输出端对地电阻，电源对地电压均正常；4）检查轴向位移前置器公共端与输出端信号正常，公共端与24V电源正常；5）检查#1机TSI板卡3瓦盖振、4瓦盖振与3号、4号轴向位移探头在同一板卡。
检查历史曲线（见下图），汽轮机轴向位移3号测点从-0.012mm升至-1.997mm、轴向位移4号测点从+0.058mm升至-1.927mm，23秒后两测点自动恢复正常显示，与轴向位移1、2测点显示值基本一致；3瓦盖振下降0.2um，1秒后恢复正常。
初步判断，轴向位移3与轴向位移4的板卡故障。
6）8月5日，联系厂家人员到厂，对上述2、3、4、5项内容再次进行核查，并检查#1机组TSI监控系统历史报警记录，排除就地设备故障或回路接地造成板卡电压降低等因素，判断为板卡故障，需返厂进行板卡故障诊断。
TSI浅析
TSI系统检修1、TSI介绍及原理TSI（汽轮机安全监视系统）包括：转速、偏心、轴振、轴位移等等。
小机转速探头有8个：就地转速、零转速、3个MEH转速、3个TSI转速，7个转速探头型号为：D065-05-01，零转速转速探头型号为:PR 6423-010/010偏心测量原理：转子的偏心位置也叫转子的径向位置，是指转子在轴承中的径向平均位置（由此可见偏心安装的时候是垂直于轴），偏心的测量可用来作为轴承磨损，以及预加负荷（如不对中）的一种指示，是启动或停机过程中必不可少的测量项目，偏心需要鉴相信号。
偏心探头型号：PR 6423-010/010轴在运行中，由于各种因素，诸如载荷、温度等的变化会使轴在轴向有所移动，这样转子和钉子之间有可能发生动静摩擦，所以需要用传感器测量转子相对于轴向位置的变化。
轴位移探头型号：PR 6423-010/010 轴振探头型号：#1、2瓦型号：PR 6423-010/010#3、4瓦型号：PR 6423-019/020电涡流传感器的工作原理：电涡流传感器是通过传感器端部线圈于被测物体间的间隙变化来测物体的振动相对位移量和静位移的，原理如下:在传感器的端部有一线圈，线圈通以较高频率的电压，当线圈平面靠近某一导体面时，由于线圈磁通链穿过导体，使导体的表面层感应出一涡流ie，而ie所形成的磁通链又穿过原线圈，这样原线圈与涡流“线圈”形成了有一定耦合的互感，最终原线圈反馈一等效电感，而耦合系数的大小又与两者之间的距离及导体的材料有关，当材料给定时，耦合系数与距离有关，因此测定等效电感的变化，电感电压经过检波后得到间隙随时间变化的电压波形，从而反应距离的变化。
磁阻式传感器工作原理：利用电磁感应原理，在传感器前端装有线圈，当齿轮旋转时，通过传感器线圈的磁力线发生变化，在传感器线圈中产生周期性的变化，通过对该电压进行处理就能算出齿轮的转速。
2、传感器安装规范转速、零转速及超速传感器把各测速传感器，牢固装在相应的测速传感器支架上，间隙约为0.8～1.0mm。
汽轮发电机组振动和保护系统讲义TSI
目录1、前言2、第一篇章汽轮发电机组的维修与基本参量3、第二篇章本特利3500系统介绍4、第四篇章与监测系统连接的分析系统前言随着历史的发展和技术的进步，旋转机械的单机容量也越来越大。
在50年代之前，世界上运行的一般都是些小型机组。
当时由于机组小，对汽轮机监控装置的要求也不高，当时的观点仅是可装可不装，即使装一些，也是非常简单的，例如在壳体轴承座上装几个速度型的振动传感器测量瓦振。
从60年代起，随着200MW、300MW、600MW等大型汽轮机不断出现，人们已认识到壳体轴承座振动传感器来获得轴系机械状态信息可靠性差。
由于大型机组的轴承座和基础结构的刚度远大于轴承油膜的刚度，机组的振动源─旋转着的主轴，其振动通过油膜传递到轴承座上，引起轴承座振动，其振动的幅值将大大衰减，国内外专家比较一致的观点认为其值将缩小4～8倍，甚至更多，也就是说用瓦振的办法测量的轴承座振动值在50μm左右（按国家标准，这个数字是符合机组振动标准的），但是此时的大轴振动值有可能已达到400μm左右了，而这样大的振动可能导致设备的严重破坏，所以想采用瓦振测量的办法来获取机械振动的可靠信息是相当困难的；另外，为提高大型机组运行效率，动静叶片之间的间隙相当小，这时运转着的转子的动态位置的监控也就显得相当重要，也就涉及到对大轴的轴向位移，相对膨胀这两个参数的监控。
在50年代之前，国内外普遍采用山字形电磁式传感器，虽然这类传感器存在着如线性差、安装调试麻烦等缺点，但在当时的情况下也起了相当大的作用，为机组的安全可靠运行、参数监控提供了必要的依据。
美国本特利公司在50年代发明了非接触式电涡流位移传感器，到70年代这种传感器在国外已开始广泛地使用。
我国从1974年开始从美国引进此产品，使国内TSI产品在技术上向前迈了一大步，为大型机组的安全运行提供了有力的技术支持。
由于涡流式位移传感器具有线性范围大、精度和灵敏度高、频响宽、抗干扰能力强和温度特性好，安装和调试方便，检测值不受油污、蒸汽等非金属的介质影响等优点，所以以涡流式位移传感器为主要传感器所组成的TSI产品一投入商业运行，立即得到了广大用户的普遍欢迎，特别是涡流式位移传感器采用了非接触传感器的测量方法，彻底解决了大机组旋转主轴的振动测量问题，解决了以前只能用速度传感器测量轴承座振动而难以获得机械振动可靠信息的困难，以及用触轴式速度传感器来测量轴振动时很难解决的接触式机械磨损的问题。
TSI汽轮机安全保护监测系统(精)
TSI--汽轮机安全保护监测系统! 包括 :探头 (振动 ,位移、键相、转速等,延伸电缆 , 前置器 ,二次表等ETS :ETS---Engine Temperature Switch引擎温度开关 ,汽轮机跳闸保护系统的简称ETS 控制系统起码拥有以下停机功能 :汽机转速 >3300 转 /分, 轴向位移过大 , 润滑油压≤0.02MPa 三(取二 , 支持轴承温度 >75℃ (或推力轴肩负温度 >75℃, 凝汽器真空低于 0.06MPa (三取二 ,发变组故障 ,手动停机保护TSI :汽轮机安全监督系统TSI(Turbine Supervisory Instrumentation。
该系统的监督参数有 :(1 机组的转速监督。
(2 触发自动盘车的机组零转速监督。
(3 转子的轴向位移监督 :用于监督转子推力盘相关于推力轴承的轴向位移。
(4 轴系偏爱 (曲折监督 :用于监督转子偏爱度的峰--峰值和刹时价。
(5 机组的膨胀监督 :用于监督汽缸的绝对膨胀和转子与汽缸间的轴向膨胀差(胀差。
(6 机组的轴系振动监督 ,因为大型机组的轴系比较复杂,该监督系统又可细分为:1 转子绝对振动峰一峰值 ;2 轴承座振动峰一峰值 ;3转子相关于轴承座的相对振动峰一峰值。
DEH :数字电调系统 (DEH :以数字计算机为基础的数字式电气液压控制系统 (Digital Electric Hydraulic Control System,DEH , 简称数字电调。
DEH 系统主要功能 :汽轮机转速控制;自动同期控制;负荷控制;参加一次调频;机、炉协调控制; 迅速减负荷 ; 主汽压控制 ; 单阀控制、多阀解耦控制 ; 阀门试验 ; 轮机程控启动 ; OPC 控制 ;甩负荷及失磁工况控制 ;双机容错 ;与 DCS 系统实现数据共享 ;手动控制。
今天简单学习一下TSI【汽轮机安全监视系统】
今天简单学习一下TSI【汽轮机安全监视系统】1.TSI（Turbine Supervisory Instrumentation）——汽轮机安全监视仪表系统，其主要作用有：•监视机组重要参数•自动遮断汽轮机•提供诊断分析数据某机组TSI的典型配置如下：•转速连续监测转子的转速，当转速高于设定值时给出报警信号或者停机信号。
【汽轮机转速不变，为何发电量增加？】•零转速【汽轮机本体各监视探头图解（经典好文再转发）】触发自动盘车的机组零转速监视。
连续监测转子的零转速状态，当转速低于设定值时，报警继电器动作发出信号供自动投入盘车装置使用•超速【今天继续学习超速试验【试验学习笔记5】】TSI超速是专用于汽轮机超速保护的测速装置，一般独立于DEH 系统，且不参与任何控制，是属于防止控制系统共因故障的主要保护手段（尤其是随着电超的发展，其可靠性得到有效验证，有些机组逐渐取消了机械超速保护），TSI超速多采用电涡流传感器或霍尔传感器。
•轴向位移【轴向位移和推力间隙有什么关系？】连续监视推力盘到推力轴承的相对位置，以保护转子与静子部件之间不发生摩擦，当轴向位移过大时发出报警或者停机信号。
•缸胀【什么是汽轮机膨胀的“死点”？汽缸死点？转子死点？】也叫汽缸绝对热膨胀，即连续监测汽缸相对于基础上一基准点（一般为滑销系统的绝对死点）的膨胀量，通常采用线性差动位移传感器（LVDT）进行测量。
【什么是位移传感器？LVDT位移传感器是什么？它有什么作用？】•胀差【今天就学习一下胀差吧，什么是胀差？】连续监测转子相对于汽缸上一基准点（一般为推力轴承）的膨胀量，通常采用电涡流传感器进行测量，也是保护转子与静子部件之间不发生摩擦的重要信号，当胀差过大时发出报警或者停机信号。
•大轴振动【汽轮机振动X向,Y向是什么？轴振与瓦振有什么关系？】监视转子相对于轴承座的相对振动（X、Y向），监视轴承座的绝对振动，通常采用电涡流传感器、速度传感器进行测量。
汽轮机TSI系统可靠性分析
汽轮机 TSI系统可靠性分析摘要:汽轮机安全监视系统是汽轮机本体重要运行参数监视系统，英文全称为：Turbine Supervisory Instruments，简称 TSI。
它用于连续监测汽轮机的转速speed、振动vibration、膨胀expansion、偏心deflection、轴向位移axial displacement等数据，用于运行人员对汽轮机运行参数远程监视，也是专业技术人员分析旋转设备的运行情况，为汽轮机、发电机动平衡提供数据支撑，同时在重要参数超过设定值时执行报警、停机保护的功能。
本文将主要针对派利斯2600及本特利3500系统在现场应用过程中存在的问题进行可靠性分析，探讨影响系统工作稳定的因素并提出保障系统可靠性的措施。
关键词：汽轮机监视系统；TSI；可靠性；一、绪论（一）TSI系统的作用及组成汽轮机TSI安全监视系统是一种集汽轮机重要数据检测和保护信号发出等功能于一身的监视系统，广泛应用于大型旋转机械，是汽轮机必需的保护系统。
TSI系统在机组起动、运行过程中连续工作，监视和存储重要的汽轮机本体监视数据，实现信号远程监视、超限报警、危急遮段、故障追忆、故障诊断等功能，广泛应用于火力发电、燃机发电、垃圾发电、生物质发电等汽轮发电机组上。
TSI系统主要由传感器、延长电缆、前置器、框架、组态软件等几部分组成。
传感器安装于汽轮机本体上，主要包含电涡流传感器（例如转速、轴向位移、轴振、胀差、偏心、键相）、磁阻传感器（转速）、LVDT传感器（热膨胀）；前置器作为起到信号隔离、放大的作用，配合电涡流传感器使用；框架主要安装各类板卡，一般安装于电子设备间等环境好的地方；组态软件用于卡件类型及逻辑的组态、数据上传下载、故障记录调取等。
（二）TSI系统常见问题1、安装不规范导致数据测量不准确、TSI设备损坏；2、TSI系统框架电源供电不可靠，导致设备工作异常；3、TSI系统设备电缆敷设不满足规范要求，引发干扰引入，导致数据异常；4、TSI框架组态不合理导致系统误动、拒动。
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浅析汽轮机TSI保护控制系统
监测汽机的重要参数有两方面的作用，一是调节系统，例如汽机的转速控制；二是保护系统，当监测的参数达到保护的定值时，触发ETS，保护汽轮机不发生危险事故。
以下，主要对保护系统的组成进行分析。
标签：TSI；汽机保护；控制系统
引言
汽机TSI指的是汽轮机的安全监测系统（Turbine Supervisory Instrumentation），通过对汽机转速、胀差、膨胀、偏心。
轴位移等监测，让汽机安全运行，针对热工来说，监测汽机的重要参数有两方面的作用，一是调节系统，例如汽机的转速控制；二是保护系统，当监测的参数达到保护的定值时，触发ETS，保护汽轮机不发生危险事故。
以下，主要对保护系统的组成进行分析。
1 概况
本单元机组为两台300MW上海汽轮机机组，TSI使用艾默生CSI6500监测保护系统。
2 TSI保护控制系统简介
TSI的保护系统主要有以下几个方面：（1）TSI超速保护。
当TSI监测到汽机转速大于3300转时，触发保护自动停机。
（2）转子的轴向位移保护。
转子推力盘相对于推力轴承的轴向位移正向或负向大于1mm时，触发保护自动停机。
（3）机组的膨胀保护。
汽缸的绝对膨胀和转子与汽缸间的轴向膨胀差大于规定值，触发保护自动停机。
（4）机组的轴系振动保护。
大型机组的轴系比较复杂，该监视系统一般可细分为：a.转子绝对振动峰一峰值；b.轴承座振动峰一峰值；
c.转子相对于轴承座的相对振动峰一峰值。
一般使用转子与轴承的相对振动值，来做振动保护。
当振动大于125μm时，发振动报警；当振动大于250μm时，触发保护自动停机。
3 TSI保护系统的分析及改进
3.1 原有的TSI超速系统，是由三个转速探头，分别经三块TSI卡件，和保护定值比较，输出三路保护信号至ETS不同的卡件中，在ETS的CPU中进行三取二的判断，输出保护信号。
整个回路中，任意一个探头故障，或者任一一个卡件故障，都不引起超速保护的误动或拒动，保护回路依旧能正常工作。
另外三取二亦是国际上公认的控制最佳表决策略，所以该保护我们不做改动。
3.2 原有的轴位移保护，包含4个轴位移探头，分别布置在推力轴承的左右两侧，其探头方向朝向转子推力盘，根据推力盘的靠近和远离，来测定大机的轴
位移。
我们用X代表左，Y代表右。
则左边两探头为X1和X2，右边两探头为Y1和Y2。
X1和X2接入到TSI的同一块卡件，Y1和Y2接入TSI的另一块卡件上，当左或右侧的两个测点都监测到轴位移超标后，触发保护。
其示意图如图1所示。
该TSI模件如果故障，会默认让输出继电器闭合，使保护输出，容易在卡件故障的时候误动，导致跳机。
修改为每侧的探头分别接入不同的卡件，然后再将单侧的探头跳机保护相与后输出，对单个卡件上接入的不同侧的探头增加报警。
这样在卡件故障时不会导致跳机，同时发出报警，使人及时发现并更换模件。
修改后示意图如图2所示。
3.3 机组的差胀保护，原保护方式一直存在，不考虑机组的状态。
但是，实际上，在机组带负荷超过50MW的时候，汽机的转子和缸体都已充分暖透，且蒸汽温度不会有大幅的波动，因此在此时，机组的差胀超限已不存在，如果此时测点误动，机组就会有误跳的风险。
所以，给差胀保护增加了一个判断条件，当机组负荷超过50MW时，解除差胀保护。
示意图如图3所示。
3.4 在每个轴承套的左右侧，成90度各安装一个振动探头。
我们依旧按左侧为X，右侧为Y。
则一瓦的振动探头为1X，1Y，二瓦的为2X，2Y，依次类推。
原轴振保护，1X，1Y接在同一个卡件上，当任一一个达到跳机值时，触发跳机保护。
其它轴承相同。
示意图如图4所示。
这种保护方式，只要任意一个测点误动，都会直接导致机组跳机。
但在生产过程中，如果汽轮机轴承振动大，不会只在一个方向增大，另一个方向也会相应有增大的变化。
所以，在同一个轴瓦处，如果某个方向的振动探头显示超限，此时参考另一方向的探头值，再做出是误动还是振动确实大的判断，将使振动保护系统更加完善。
我们在实际修改中，使用某轴承處X的跳机与上Y的报警，或Y的跳机与上X的报警来作为最终的保护输出。
同时为避免单个卡件故障导致的保护误动或拒动，我们将同一轴承处的轴振测点分布到不同的卡件上。
其示意图如图5所示。
4 改造方案的实现
拆除#1-#6轴振报警停机逻辑短接线、拆除#1-#4位移停机逻辑短接线；安装48芯插座与卡件导轨，连接各卡件485通信线到新安装插座上D4、Z4上；安装继电器并短接好电源线；调整轴振卡件输入输出信号线，使得同一测点的X、Y不在同一块卡件上；调整位移卡件输入输出信号线，使得同一测点的ADla、ADlb不在同一块卡件上；轴振逻辑改为1X报警与1Y停机相与，1X停机与1Y 报警相与然后再相或；#2-#6轴振逻辑改法同上，最后#1-#6轴振改后逻辑相或输出三路开关量信号至三个继电器上，以实现三取二要求；位移逻辑改为la的停机与lb的停机相与输出到继电器K7，2a停机与2b的停机相与输出到继电器K9；分别给各卡件设置端口与通讯波特率，安装6831通讯卡并测试扫描各卡件参数信息以及轴振与位移卡件的通道命名，最后把每个卡件的组态作备份；最后对修改后的轴振及位移逻辑加信号作实验。
差胀的保护投退在ETS中实现。