TSI汽轮机安全监视系统.doc
汽轮机监测系统TSI
由高频振荡器、检波器、滤波器、直流放大器、 线性网络及输出放大器等组成前置器
3.监测系统
监测系统又称为框架，一个框架由三部分组成：电 源、系统监测器和监测表。
电源为装在框架内的监测表及相应的传感器提供规 定的电源，电源总被放在框架的第一位置；
系统检测器检验供电水平以确保系统正常运行，同 时，它还具有控制系统“OK”的功能。“OK”（正 常工作）表明系统的传感器及现场接线是在规定的 水平上进行。系统检测器也控制报警点的设置和系 统复位。系统检测器总被放在框架的第二位置；
监测表不仅可以显示传感器系统是否正常运行，还 可以指示传感器的测量值，并在越限时报警。
三、汽轮机本体参数监视内容
包括
机械参数的监视 各处温度的监视
1 .对汽轮机本体机械参数的主要监视内容
轴 向位移; 汽缸热膨胀; 转子与汽缸的热膨胀差; 转速和零转速; 轴承振动和轴振动;
偏心度； 相位
速度传感器对盖振进行测量； 线性可变差动变压器（LVDT）对热膨胀进
行测量； 差动式磁感应传感器来测量机组的转速。
一、涡流传感器
电涡流传感器是通过传感器端部线圈与被 测物体（导电体）间的间隙变化来测物体 的振动相对位移量和静位移的，它与被测 物之间没有直接的机械接触，具有很宽的 使用频率范围（从0～10Hz）。
汽轮机监控与保护
汽轮发电机组监控保护
监视：汽轮机监测仪表系统TSI 保护：危急遮断保护系统ETS
§1 概述
一、汽轮机安全监控的必要性 二、汽轮机安全监控的意义 三、汽轮机安全监控措施 四、汽轮机安全监视的内容
一、汽轮机安全监控的必要性
(1)大容量机组系统复杂，监控范围大、项目繁
多，操作也越益复杂，常规监视仪表已越来越不适
汽轮机监视仪表(TSI)与保护系统(ETS)调试方案
XXXXXXXXXX公司热能中心节能降耗技改工程汽轮机监视系统及汽轮机保护系统调试案编写：审查：审批：XXXXX技术服务有限公司2011年9月目录1 设备系统概述 (1)2 编制依据 (1)3 调试目的及围 (2)4 调试前具备的条件 (3)5 调试法及步骤 (5)6调试的控制要点及安全注意事项 (8)7 调试质量验收标准 (8)8 调试组织与分工 (8)9调试仪器............................................................................. 错误!未定义书签。
10附录.................................................................................. 错误!未定义书签。
1设备系统概述1.1系统简介：汽轮机监视仪表系统（TSI）由市厚德自动化仪表公司供货。
TSI装置采用HZD8500D监控保护系统，8500D 旋转机械保护系统系统机箱左下四个槽位依次为系统电源2 个和8位继电器模块2 个，其它槽位可安装功能模块，16 位继电器模块建议靠右放。
系统采用双路冗余式电源，通讯控制模块采用32 位嵌入式处理器、7 英寸触摸显示屏，其运行速度快、工作可靠，采用图形用户界面，操作简单、友好便。
ETS即汽轮机危急遮断系统，它接受来自TSI系统或汽轮发电机组其它系统来的报警或停机信号，进行逻辑处理，输出报警信号或汽轮机遮断信号。
为了使用便运行可靠，采用DEH 一体化进行逻辑处理。
该装置能与DEH系统融为一体，满足电厂自动化需求。
1.2系统功能简介：汽机TSI主要监视参数有：轴向位移、偏心、键相、轴振、缸胀等。
机组TSI输出的跳闸信号送入ETS中，报警信号和模拟量信号送入DCS、DEH（505控制器）。
ETS系统的相关设备主要包括保护柜，信号采样元件等。
ETS逻辑还具有首出记忆功能，汽机保护紧急跳闸功能。
汽轮机轴系监测系统
汽轮机轴系监测系统概述汽轮机轴系监测系统作为热工保护内容的一部分，是实现汽轮机组运行自动化的机组运行自动化的基础，是保证汽轮机组安全经济运行的必备装置。
汽轮机轴系监视保护项目主要包括：汽轮机振动的监测、转子轴向位移监测、转速监测、缸胀及胀差监测、偏心监测等。
由于各个汽轮机机组的形式、结构以及组成不尽相同，因而不同形式的汽轮机所配置的监视和保护装置，其项目和要求也不尽相同。
汽轮机轴系监测（TSI）系统基本参数（一）、动态运行（振动）参数1.振幅振幅是表示机组振动严重程度的一个重要指标，它可以用位移、速度或加速度表示。
根据振幅的监测，可以判断“机器是否平稳运转”。
以前对机组振动的检测，只能测得机壳振幅，虽然机壳振幅能表明某些机械故障，但由于机械结构、安装、运行条件以及机壳的位置等，转轴与机壳之间存在着阻抗，所以机壳的振动并不能直接反映转轴的振动情况，因为机壳振动不足以作为机械保护的合适参数，但是机壳振动通常作为定期监测的参数，能及早发现叶片共振等高频振动的故障现象。
由于接近式传感器能够直接测量转轴的振动状态，所以能够提供机组振动保护的重要参数，把接近式电涡流传感器永久的安装在轴承架上，便能随时观测到转轴相对于轴承座的振幅。
振动幅值一般以峰—峰密耳位移值或峰—峰微米位移值表示。
一台运行正常的机组的振幅值都是稳定在一个允许的限定值。
一般来说，振幅值的任何变化都表明机械状态有了改变。
机组的振幅无论增加或减少，操作和维修人员均应对机组作进一步调查分析。
2.频率汽轮发电机组等旋转机械的振动频率(每分钟周期数)，一般用机械转速的倍数来表示，因为机械振动频率多以机械转速的整数倍和分数倍形式出现的。
这是表示振动频率的一种简单的方法，只把振动频率表示为转速的一倍、二倍或1/2倍等，而不用把振动频率分别表示为每分钟周期数或赫兹。
在汽缸测量中，振幅和频率是可供测量和分析的惟一主要参数，所以频率分析在汽缸振幅测量中是很重要的。
浅析汽轮机TSI保护控制系统
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。
汽机平安监视系统TSI_讲课全面
TSI第一节概述汽轮机平安监视系统（TSI）是一种集爱惜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爱惜系统。
TSI能够对机组在起动、运行进程中的一些重要参数能靠得住地进行监视和贮存，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、显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，因此普遍地应用于3MW～600MW的各类汽轮发电机组上。
一、汽轮机平安监视的内容汽机应监视和爱惜的项目随蒸汽参数的升高而增多，且随机组不一而各有不同，一样有以下一些参数：（1）轴向位移监视：持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，幸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：持续检测转子相关于汽缸上某基准点（一样为推力轴承）的膨胀量，一样采纳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：持续监测汽缸相关于基础上某一基准点（一样为滑销系统的绝对死点）的膨胀量。
由于膨胀范围大，目前一样都采纳LVDT进行缸胀监视。
（4）零转速监视：持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：持续监测转子的转速。
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：监视主轴相关于轴承座的相对振动和轴承座的绝对振动。
（7）偏心度监视：持续监视偏心度的峰-峰值和瞬时值。
转速为1～600r/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1r/min时，机组再也不盘车而停机，这时瞬时偏心度仪表的读数应最小，这确实是最正确转子停车位置。
（8）相位监视：采纳相位计持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：持续指示调速汽门的动作位置。
下表列出了一些应监视与爱惜的项目。
汽轮机组安全监视与保护项目一览表二、几种典型TSI简介目前在中国市场上，有许多国内外厂家的TSI产品在机组上投入运行。
TSI
TSI系统即汽轮机安全监视系统。
用于连续监视汽轮机运行的机械状态的参数。
输出模拟量信号分别送至DEH系统和DCS系统进行显示，实时反映汽轮机当前状态。
对重要参数还具备报警及停机信号输出功能。
当参数达到报警值时，输出接点信号至DCS系统进行报警显示。
达到停机值时，输出接点信号送至保护系统自动停机，同时送一对接点信号至SOE 进行报警并记录。
我厂TSI系统采用的是飞利浦的Epro MMS6000监测系统。
监测参数有：轴向位移、胀差、振动、偏心、转速、键相、零转速。
另外热膨胀测量装置为DF9230热膨胀监测仪，0~50mm，配TD-2型绝对膨胀传感器。
测点的安装分布图如下：一．轴向位移：轴向位移指的是轴向推力盘与轴向推力轴承之间的相对位移，即汽轮机轴向推力轴承处动静部分的水平间隙。
因为推力轴承承受蒸汽作用在转子及动叶片上的轴向推力，并确定转子的轴向位置，所以轴向位移就表明了推力轴承所承受力的大小，也表明了推力瓦块表明乌金的磨损程度。
对轴向位移的测量一般用电涡流探头。
当间隙发生改变时，传感器探头输出值会发生变化，经过前置器处理后，输出至TSI卡件的输入电压发生变化，经过卡件内预先设定的探头线性度处理，折算出位移量的大小。
轴向位移的零位是将推力盘紧靠工作瓦，调整间隙，使前置器输出电压为-12V，在卡件组态中将其定为轴向位移的零位，以大轴向发电机侧移动为正。
TSI测量卡件的型号为MMS 6210。
探头型号为PR6424。
前置器型号为CON021。
测量量程为-2~+2mm。
正向报警值≥0.6mm。
停机值≥1.2mm。
负向报警值≤-1.05mm。
停机值≤-1.65mm。
为了避免信号误动引起不必要的停机事故，我厂轴向位移的测量采用两个探头。
报警采用或逻辑，即任一个探头测量值到达报警值即输出接点信号进行报警。
停机采用与逻辑，即需要两个探头测量值都达到停机值输出接点才会导通。
二．胀差：因为汽轮机转子的质量比汽缸小的多，工作时四周有蒸汽流动，因此在启动及正常工作时，转子的膨胀量大于汽缸，使得转子与汽缸之间产生相对膨胀，即胀差。
汽轮机TSIDEHETS系统介绍
使用键相位配合轴振动探头，可以完美的捕捉到启动/停止时的振 动趋势；
第3个是正常使用时检测转轴的轴向扭曲，因为这种异常会导致 转轴彻底报废，虽然很少发生 但是由于这种变形根本无法在普通 的轴振动探头单独体现出来，这个叫相位角测量；
2 OPC电磁阀
OPC电磁阀是超速保护控制电磁阀;他们是受 DEH控制器的OPC部分所控制; 正常运行时，这 两个电磁阀是不带电常闭的，封闭了OPC总管油 压的泄油通道，使调节汽阀和再热调节汽阀的执 行机构活塞下腔能够建立起油压，一旦OPC控制 板动作，这两个电磁阀就被通电开启，使OPC母 管油压泄放。这样执行机构上的卸荷阀快速开启， 使调节汽阀和再热调节汽阀关闭。
电子控制部分主要由分布式控制系统 DCS 及 DEH 专用模件组成;它完成信号的采集 综合 计算、逻辑处理、人机接口等方面的任务; 液压 调节保安部分主要由电液转换器、电磁阀、油 动机、配汽机构等组成，它将电气控制信号转 换为液压机械控制信号，最终控制汽轮机进汽 阀门的开度。
DEH液压控制系统主要包括：供油系统 伺 服油动机、保安系统; 主要完成下述功能:
图5 ETS系统框图
ETS 停机信号
1 EH油压低 2 润滑油压低 3 真空低 4 电超速保护 5 轴振大保护 6 轴向位移大保护 7 差胀大保护
8 高排压力高保护 9 高排压比低保护 10 高排温度高保护 11 锅炉MFT动作 12 发电机保护 13 DEH失电跳机
其中;EH油压低 润滑油压低、真空低压力开关装 在机头左侧，开关量保护动作送至ETS跳机; 机组 振动、轴向位移、胀差通过TSI监测系统输出开关 量至ETS跳机。电超速包括DEH超速和ETS超速， 动作转速均为110%额定转速。DEH超速探头3个 在主机前箱，接受现场转速探头来的转速信号送给 专门的转速卡件，转速超过110%额定转速经内部 逻辑处理三取二后输出信号至ETS柜，再去动作现 场的AST电磁阀。
汽轮机安全监视系统TSI课件
振动监视
速度传感器系统的工作原理是 基于一个惯性质量和移动壳体， 传感器有一个磁铁，它被固定 在传感器壳体上，围绕磁铁的 是一个惯性质量线圈，通过弹 簧连在壳体上。当机器的振动 频率在惯性质量线圈的谐振频 率以上时，线圈相对于空间没 有运动，因为传感器是刚性接 地固定在机壳上，所以磁铁与 机壳的振动是完全一样的。磁 铁在线圈内运动，因而在线圈 内产生电压，该电压正比于机 壳的速度。 速度传感器系统的应用：轴承 盖振动的测量。
汽机TSI监测
第二节 电涡流传感器
涡流传感器利用高频磁场与被测物体间的涡 流效应原理而制成的非接触式监测仪表。 一、电涡流原理
二、电涡流传感器监测原理
三、仪表组成
前置器产生一个低功率无线电频率〔RF〕信号，这一RF信号由延伸电缆送到探 头端部里面的线圈上，在探头端部的周围都有这一RF信号。如果在这一信号的范 围之内，没有导体材料，那么释放到这一范围内的能量，都回到探头。如果有导 体材料的外表接近于探头顶部，那么RF信号在导体外表会形成小的电涡流。这一 电涡流使得这一RF信号有能量损失。该损失的大小是可以测量的。导体外表距离 探头顶部越近，其能量损失越大。传感器系统可以利用这一能量损失产生一个输 出电压，该电压正比于所测间隙。
第三节 机械量的监视保护
轴向位移的监视保护 转速监视 热膨胀监视 振动监视
轴向位移的监视保护
轴向位移的测量：
汽机在运行中，由于各种因素，诸如机组甩负 荷、润滑油压过低汽轮机发生水冲击等的变化会使轴 在轴向有所移动。如果轴的移动太大，会碰到轴承， 二者发生摩擦，其后果不堪设想。所以轴向位移是汽 机的一个重要测量参数。
二、汽轮机监视内容
三、TSI监测的根本参数
二、汽轮机监视内容
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TSI汽轮机安全监视系统
德国EPRO公司生产的MMS600型汽轮机安全监视系统，为机组的安全、经济运行提供了可靠的保证。
TSI系统能连续地检测汽轮机的各种重要参数，对如：转速、键相、偏心、轴振、盖振、轴向位移，绝对膨胀、相对膨胀等参数进行检测帮助运行人员判明机器故障，使机组能在不正常工作引起的严重损害前遮断汽轮发电机组，保护机组安全监测汽机的系统，系统的测点具有独立的监测电路和报警设置点。
每个测量模块均有模拟量输出功能。
每个模块都可以通过
RS232与电脑相连，利用MMS610组态软件对模块所对应的模块型号，报警点等参数进行组态。
检修工艺原则
1 安全措施及工作票
1.1 严格执行工作票管理制度，认真办理、检查、验证工作票。
1.2 设备检修时严禁在设备上放工具、饮料等物体。
1.3 就地设备检修时防止滑倒、跌伤。
2 使用工具
2.1 一块万用表、一套电工组合工具、一把尖嘴钳、组合扳手、信号发生器、摇表
2.2 防静电真空吸尘器、防静电工具
3 检修电子电路应遵守的原则
注：当安装、调试卡件时，要使用现场防静电工具。
3.1 使用静电袋。
在把装入系统前不要把它从特殊的防静电袋中取出。
卡件取出后，袋子待以后使用。
3.2 打开前把防静电袋接地。
在打开含有半导体设备的防静电袋以前，请将其与设备外壳接触一下，或者接地。
3.3 不要触摸电路。
处理卡件时，拿卡件的两侧，不要触摸电路。
3 .
4 防止半导体器件局部连接。
在使用前，一定要检查和卡件相连的所有设备是否完好接地。
3.5 测试设备接地。
3.6 使用现场抗静电吸尘设备。
3.7 使用接地手环。
连接接地环到电源引入盘上的接地插座，电源引入盘的接地
插座和大地相连。
3.8 不要用铅笔或圆珠笔设置小开关，防止开关触电损坏，触电损坏可能导致不必要的电路板误动作。
各测点在汽机本体上的分部位置如下图：
8AS ZAfl 9A8 CA8 ►A8
IH3Q
13H
1、 转速：机组转速传感共安装有十二只，其中键相、转速测量、机头精
密瞬态转速仪各用一只，汽机超速、电超速、 DEH 各用三只。
除电超 速传感器外，其余传感器都安装在机头前箱。
TSI 柜中有七块转速监
测模块MS6312每块模块都是双通道，键相与转速测量共用一块，因 为汽机超速与电超速采取三取二的逻辑，一只传感器单独对应一块模 块，接单通道使用，另一通道冗余备用。
模块面板前的两个绿色
LED
灯是通道和模板状态指示，如果通道模板发生错误时，指示灯闪烁， 并将监视输出发生转换（常闭转为常开），下面四个黄色的LED 是指示 模块的输出状态功能设定，模块是通过 48插针与接线端子相连。
正常输入值的范围：0V 〜27.3V
d b z
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
d
b
+UBMM+24V u-a*
A RS485IM
Sup.ch?+^«t Sup<hl-ttl#t SIENSa^WtA Sup.ch2-Sii?ts4 ：0 SENsa-Bft^a SENS-C *!/*** 12 PPUChuMl GND 倔 14 Pl-CMUW PPEMWS g P2-cwe«m P2-EWe«M«4d 18 P2-IJCJW il-WW**/* ?0 RLHtt i? 22 TC2#«e GNDrn 24 Out 卜凸
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+Un5tlt»+24V BRS485ftO Sup.chl+4I2#4 SENS ：-B^S1 TCKUXit
P1-TTLM1TTL** P2JTLB«TTLM i1+鹹*妙4足OA i2+U2 細0/41 伽 A Dut2-arw.*£-2^ C2-C142EMWIJ C2-E
测量输入：不同的输入，短路和断路保护
限制值范围：0V〜30V
输入阻抗：>100K
2、偏心：偏心模块是MMS6220配置成单独运行方式，对应一个传感器，
并采用键相测量信号作为偏心结果计算的辅助信号，传感器型号是PR623监视器由24V电源供电，面板有通道状态指示灯与报警、保护
指示灯，通过MMS691软件对模块进行组态检查，查找软件性的故障。
测量输入：无反馈差动输入，断路和短路保护
输入信号测量范围：-1.0V〜-22.16V
限制值范围：0〜-30V
输入阻抗：100K
3、位移：胀差及轴向位移监测模块6220，该模块在系统中配置三块，其中轴向位移一块，高低压胀差各一块，传感器型号PR6426两通道单独使用，分别配置，面板上有通道状态和报警指示灯。
测量输入：无反馈差动输入，断路和短路保护
输入信号测量范围：-1.5V〜-22.16V
限制值范围：0 〜-30V
输入阻抗：》100K
4、轴振：轴振模块MMS6110共有八块监视模块，每块模块双通道，同
时监测轴承的X和丫方向的与轴瓦的相对振动，传感器型号是PR6423两
通道也可分别配置，面板上有通道态和报警指示灯。
测量输入：无反馈差动输入，断路和短路保护
输入信号测量范围：-1.0V〜-22.16V
限制值范围：0〜-30V 输入阻抗：》100K
5、 盖振：盖振模块 MMS6120共有四块监视模块，每块双通道，共监测
1#〜8#轴承盖的绝对振动，每个通道单独配置，计算其自己的特性值 并监视
其超限值和系统传感器故障。
测量输入：无反馈差动输入，断路和短路保护 输入信号测量范围：-5.0V 〜+ 15V 限制值范围：士 30V 输入阻抗：＞100K
6、 电原部份：LUES815共两块，互为备用，任一块故障均有电源故障显
示，并向所有模件提供24V 电源，模块的的输出端子如下：
P FM GND<*) I 220VACWA N220VAC*A PE22OVACA
7、 DF9032热膨胀监视仪，TSI 柜上的
两块带LED 数显的仪表是为监视汽
机本体热膨胀而设的。
该监视仪可以通过DF9000系统管理软件来完成 管理，背板的接线端子如下，
d 2
k
血12 址
址 扯20
22 _ 24 ------------------ *2霍 —GND (如
—28
设备大修标准项目清单
序号
标准检修项目
备注
1
原始安装数据记录
2
外观及电源检查
序号
标准检修项目
备注
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修前准备
4.1 备品材料已准备就绪。
4.2 检修人员已完成安全、技术交底，明确检修的目的、任务和要消除的缺陷。
4.3 对TSI系统的模件插拔时必须戴防静电护腕；
4.4 禁止用手触摸TSI系统模件的印刷电路板；
4.5 同一I/O模件中所有信号回路未检查完时，不准插入对应的I/O模件;
4.6 开缸后进入汽机平台必须穿钮扣不外露的工作服，开缸后进入汽机平
台工具必须用绳子绑牢，螺丝紧固应有定位片，螺丝用铅丝绑扎；
4.7 探头安装人员在安装探头时要求穿连体服而且口袋中无杂物，以防止杂物掉入缸体；探头安装时所用塞尺必须用带子绑牢，带子的另一端绑在安装人员的手腕上，以防止塞尺掉入缸体。
4.8考虑到循环水系统的优先投运，所以必须首先完成循泵振动监视卡的校
验、探头的安装及投运工作
4.9 检修时必须先看清有关图纸，最好在有人监护的情况下进行工作；
4.10 检修作业人员应认真学习并严格执行《安规》有关规定以及大中小修期间制
订的相关的规章制度。