1汽轮机监测系统TSI讲解
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。
汽轮机安全监测TSI系统
汽轮机安全监测TSI系统1 结构概述我厂的汽轮机保护装置采用的是美国本特利（BENTLY）公司生产的3500保护系统，本套汽轮机安全监视装置用于连续监视汽轮机本体各种参数,其监视参数有转速、轴向位移、胀差、轴承盖振动、键相、轴振动、汽缸绝对膨胀、偏心等。
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。
每个监视装置输入电源均为220Vac、50Hz。
3500系统均采用B.N 公司系列涡流传感器和速度传感器。
转速、偏心、鉴相测量用8mm涡流传感器。
轴向位移测量用11mm涡流传感器。
胀差测量用11mm趋近式传感器。
1#～7#轴承盖振动用速度传感器。
1#～7#轴振动用8mm涡流传感器。
TSI监视参数测量回路如下：1.1 电源模块3500/153500电源是半高度模块，必须安装在框架左边特殊设计的槽口内。
3500框架可装一个或两个电源（我厂装有一个电源）。
任何一个电源都可给整个框架供电。
如果是两个电源，第二个电源可做为基本电源的冗余。
只要装有一个冗余的电源，拆除或安装另一个电源模块将不会影响框架的运行。
1.2 框架接口模块3500/20框架接口模块是3500框架的基本接口，它支持本特利内华达公司开发的用于和框架之间进行通讯的协议。
它前面板上的RS-232串行通讯口可直接与计算机进行连接通讯，这就使框架的组态可通过计算机上的专用软件进行。
框架接口模块必须放在框架中的第一个槽位（紧靠电源模块的位置）。
框架接口模块的运行，对整个监测系统的正常工作没有任何影响。
每个框架中都需要一个框架接口模块。
1.3 键相器模块3500/25键相器模块是一个半高度、两通道模块，用来为3500框架中的偏心监视模块提供键相位信号。
此模块接收来自电涡流传感器或电磁式传感器的输入信号，并转换成数字键相位信号。
注:键相位信号是来自旋转轴或齿轮的每转一次或每转多次的脉冲信号，提供精确的时间测量。
允许3500 监测器模块和外部故障诊断设备用来测量诸如1X 幅值和相位等向量参数。
TSI系统简介
TSI系统简介设备概述汽轮机是哈尔滨汽轮机厂生产的CLN600-24.2/566/566型冲动式、超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、双背压凝汽式汽轮机。
为保证汽轮发电机组安全运行，设计有一套本特利3500系列汽轮机监视保护系统（TSI），系统的配置、设计和安装依照制造厂家提供的资料进行。
小汽轮机MTSI系统也采用本特利3500系列产品。
大机TSI配置有一个机柜，两台小汽轮机TSI共配置一个机柜。
本系统通过电涡流传感器、速度传感器测量主汽轮机和A、B小汽轮机的转动机械的轴振动、瓦振动、轴向位移、偏心、胀差、键相、转速和缸胀等参数，通过各相应的监测模件测量各参数，当被测参数达到报警值或危险值时，模件相应的报警指示灯亮、相应的报警或危险继电器动作，达到保护转动机械安全运行的目的。
此外模件还输出模拟量信号以便显示和研究。
通过振动数据采集系统可以分析汽轮机的状态和振动原因。
DM20001、3500热工监控系统的试验室校验。
对3500系列的所有传感器(探头)：电涡流式、速度式探头和前置器以及相应的监测器（装于机箱内）必须全部在试验室内用专用的仪器、仪表和设备进行校验，探头校验按《电涡流传感器检定规程》和《速度传感器检定规程》进行，探头和监测器的整体校验严格按照《火电厂热工保护管理和有关规程》之“汽轮机热工监视和保护装置运行规程”相关部分进行，校验结果应提供以下数据：探头──前置器静态特性数据表及间隙电压和灵敏度。
探头──前置器──监测器校验数据表格。
各探头安装间隙及安装间隙电压。
各报警值、危险值的整定数据。
校验仪器仪表的名称、型号规格。
测靶材料的名称、型号规格。
2、机柜安装就位，有系统正常工作所要求的防尘、防震、防腐蚀、抗干扰以及合适的工作温度等环境条件。
3、TSI系统首次投入后必须有可靠的永久性电源,严禁接临时电源。
有TSI 要求的可靠地极，并保证测量系统单极接地。
4、装置的一次校验TSI装置的探头、前置器及其配套延伸电缆在试研院计量中心进行了全面的静、动态校验，各单元均为合格，校验结果有正式的校验报告交付用户。
TSI汽轮机安全监视系统
TSI 汽轮机安全监视系统德国 EPRO 公司生产的 MMS6000 型汽轮机安全监视系统，为机组的安全、经济运行供给了牢靠的保证。
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，确定膨胀、相对膨胀等参数进展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峻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 MMS6100 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严格执行工作票治理制度，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别的防静电袋中取出。
卡件取出后，袋子待以后使用。
3.2翻开前把防静电袋接地。
在翻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，肯定要检查和卡件相连的全部设备是否完好接地。
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以下图：1、转速：机组转速传感共安装有十二只，其中键相、转速测量、机头周密瞬态转速仪各用一只，汽机超速、电超速、DEH 各用三只。
汽轮机ETS与TSI
ETS/TSI（一）ETS：Engine Temperature Switch 引擎温度开关，汽轮机跳闸保护系统的简称 ,用于监视汽轮机转速，轴向位移，轴承润滑油压，凝结器真空以及电液调节统油压等。
它接受来自TSI系统或汽轮发电机组其它系统来的或停机信号，进行逻辑处理，输出指示灯信号或汽轮机遮断信号。
ETS控制系统至少具有下列停机功能：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）推力轴承担温度>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：Turbine Supervisory Instrumentation汽轮机安全监视系统TSI系统能连续地监测汽轮机的各种重要参数，例如：可对转速、超速保护、偏心、轴振、盖（瓦）振、轴位移、胀差、热膨胀等参数进行监测，帮助运行人员判明机器故障，使机器能在不正常工作引起的严重损坏前遮断汽轮发电机组，保护机组安全。
另外TSI监测信息提供了平衡和在线诊断数据，维修人员可通过诊断数据的帮助，分离可能的机器故障，减少维修时间，TSI还能帮助提出机器预测维修方案，预测维修信息能推测出旋转机械的维修需要，使机器维修更有计划性，其结果减少了维修费用及提高了汽轮机组的可用率。
该系统的监视参数有： (1)机组的转速监视。
(2)触发自动盘车的机组零转速监视。
(3)转子的轴向位移监视：用于监视转子推力盘相对于推力轴承的轴向位移。
(4)轴系偏心(弯曲)监视：用于监视转子偏心度的峰--峰值和瞬时值。
(5)机组的膨胀监视：用于监视汽缸的绝对膨胀和转子与汽缸间的轴向膨胀差(胀差)。
(6)机组的轴系振动监视，由于大型机组的轴系比较复杂，该监视系统又可细分为：1)转子绝对振动峰一峰值；2)轴承座振动峰一峰值；3)转子相对于轴承座的相对振动峰一峰值。
OPC:Overspeed protection controller是汽轮机的超速保护,它通过两个OPC电磁阀实现.一般是失电关闭，带电打开。
汽轮机安全检测系统.
汽轮机安全检测系统.汽轮机安全检测系统(TSI汽轮机安全监测系统〈简称TSI 〉是监测、保护汽轮机安全运行的重要手段, 能连续、准确、可靠地监视汽轮机启动、运行、停机过程中的重要参数,当所监视的参数越限时, 能准确、及时地发出报警或停机信号, 与 TSI 系统通讯的瞬态数据管理系统,可通过计算机终端显示和打印有关的数据及图形。
TSI 监测系统组装在仪表柜中,并有端子与现场其它接口相连接,整个系统接受交流 220V 、 50HZ 电源供电。
一、 TSI 监测系统的构成TSI 监测系统由安装在汽轮机上各种形式的传感器及与传感器相连接的前置器、仪表框架三部分组成。
仪表框架为三个14位框架,每个框架均有电源、系统监视器占两个位置,其它 12个位置为监测器插件。
其具体构成如下:二、监测系统的功能1、电源及系统监测器TSI 监测系统具有电源上电抑制功能, 当电源上电或系统供电下降到低于操作水平时, 这一功能可以使每一个监测器抑制它的报警, 在上电之后, 抑制功能保持约2秒左右。
TSI 监测系统设置了一个 OK 继电器,目的是提供一个方法, 它可以告之,由与框架相联的传感器系统,所探测到的问题。
OK 继电器是与位于框架内的每一监测器的OK 线路联到一起的, 而 OK 线路则连续检查与监测器相联的传感器的工作状态。
如果该线路探测到传感器有问题。
则有关监测器前面板上的OK 发光二极管就熄灭,同时,继电器驱动信号则被送到位于系统监测器中的OK 继电器上去。
TSI 监测系统的各监测器具有三种自检功能,即 :周期性自检、通电自检和用户启动自检。
每次监测器接通电源, 通电自检将自动执行, 该自检执行一系列的基本测试和传感器OK 测试:监测器在运行过程中自动地执行周期性自检,在周期性测试过程中如果遇到非正常情况, 监测器将退出工作, 在 LCD 显示中出现闪动的错误代码, 如果错误为问题性的,监测器将恢复工作状态, 错误代码将存在监测器内存中,在用户启动自检时可对其进行检索:用户启动自检执行通电自检的内容,并可以读出和清除在周期性自检中存贮的错误代码。
TSI基础讲解
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8、热膨胀 汽轮机在开机过程中由于受热使其汽缸膨胀，如果膨胀不均 匀就会使汽缸变斜或翘起，这种变形会使汽缸与基础之间产 生巨大的应力，由此带来不对中现象，而这种现象，通常是 因为滑销系统“卡涩”所引起的。知道了汽缸膨胀和胀差， 就可以确定转子和汽缸的膨胀率。把LVDT传感器的铁芯与汽 缸连接，当膨胀时，铁芯运动，产生成比例的电信号，输入 测量板件进行线性处理，显示输出4～20mA信号。
偏心度监视：连续监视偏心度的峰-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。
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5、键相
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7、胀差 胀差是转子和汽缸之间的相对热增长，当热增长的差值超 过允许间隙时，便可能产生磨擦。在开机和停机过程中， 由于转子与汽缸质量、热膨胀系数、热耗散系数的不同， 转子的受热膨胀和汽缸的膨胀就不相同，实际上，转子的 温度比汽缸温度上升得快，其热增长的差值如果超过允许 的动静间隙公差，就会发生磨擦，从而可能造成事故。 。 。
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⑶、超速保护
对于蒸汽透平机组，超速是最危 险的情况之一，如不加以控制， 会造成机组重大的事故，导致飞 车的危险。最坏的超速情况之一 是机组甩负荷时，造成转速飞升 。机组甩负荷时转速飞升应小于 108％额定转速，否则应自动打 闸停机。因ห้องสมุดไป่ตู้测量装置采用“三 取二”方式，由三只装于前箱、 正对于60齿盘的涡流传感器和三 块转速表组成，设定值为 3300rpm。与转速测量同样的原 理，转速值＝（脉冲频率/齿数） ×60。
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一、 TSI的作用
汽轮机监视仪表(turbine supervisory instrument，TSI)是为了保护汽轮机的安全而设计的监 视装置，是汽轮机的重要组成 部分。 作用是对运行中的汽轮机的重要参数进行 有效而 准确的监视，并将测量信号送至二次仪表和数 据 采集系统，以供实时显示和打印记录，以及历史 数据积累和运行状态分析;参数越限时，还可以发 出信号供 报警和驱动保护系统。
汽轮机监控与保护
黄桂梅
2013年4月
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 适应，为了避免操作人员的疏忽大意以致误操作， 建立一种完善的、保证机组安全的新的监视体系已 成为必要。 (2)汽轮机是一种大容量高速旋转的精密机械， 任何意外都将引起不良的后果，必然对机组安全提 出更高的要求。（防止意外） (3)高参数大容量机组价格昂贵，事故波及面大， 对经济和社会的影响重大，一种有效的对机组的安 全监视体系，对保证人身和设备的安全，减少负面 影响，具有重要的意义。（保证经济性）
三、汽轮机本体参数监视内容
机械参数的监视
包括
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
2. TSI对温度的监视
汽轮机组本体参数的检测尚有推力轴瓦金属 温度，缸体、法兰螺栓等金属温度和发电机 定子和绕组温度，轴承金属温度和润滑油温 度等，这些监视均应在机组设计制造时 一并 考虑配备。
四、 汽轮机安全监控的内容
大型汽轮机热工保护涉及的内容 （1）汽轮机本体机械参数监控。 轴向位移，振动参数，胀差…… （2）汽轮机防进水保护。 （3）汽轮机辅机保护（凝汽器真空、除氧器 水位等）。 （4）汽轮机紧急跳闸保护。（ETS）
§2、汽轮机监测仪表系统TSI
TSI(Turbine Supervisory Instrument )系 统即汽轮机轴系监测系统，是一种可靠的多 通道监测仪表，能连续不断地测量汽轮机发 电机组转子和汽缸的机械运行参数和相关参 数，显示机器的运行状况，提供输出信号给 信号显示、记录仪；并在超过设定的运行极 限时发出报警，甚至使汽机自动停机以及提 供可用于故障诊断的测量。
等），传感器输出的电参数信号经过现场连线送到监测系统， 由监测系统转换为测量参数进行显示、记录及相关的信息处理
1.传感器
目前应用广泛的传感器有：电涡流传感器， 电感式速度传感器，电感式线性差动变压器 和磁阻式测速传感器等等。 对于应用得最多的电涡流传感器系统来说， 它由探头、接长电缆和前置器组成。
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。
2.前置器
前置器具有一个电子线路，它可以产生一个 低功率无线电频率信号（RF），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，则释放到这一 范围内的能量都会回到探头。如果有导体材料的表面接近于 探头顶部，则RF信号在导体表面会形成小的电涡流。这一 电涡流使得这一RF信号有能量损失。该损失大小是可以测 量的。导体表面距离探头顶部越近，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。
二、汽轮机监测仪表的组成
从功能方面来看，TSI包括以下两大部分：汽 部分：传 感器、前置器、监视器（显示器）
传感器系统将机械量（如转速，轴位移，差胀，缸胀，振动和
偏心等）转换成电参数（频率f，电感L，品质因素Q，阻抗Z
二、汽轮机安全监控的意义
对机组的运行状态进行连续、准确和可靠的在 线监控，也是一种对机组安全的保护，它除了向控 制系统发出控制和安全信息外，还可帮助操作人员 及时掌握机组的运行信息，了解机组的安全、经济 状态，避免事故的发生和加强科学管理；根据参数 监控对机组进行在线诊断，为发展和丰富一种更为 完善的智能监控专家系统，开辟了广阔的前景。 这种技术的运用和发展，将使得设备的维修方式从 传统的“事故维修”和“定期维修”过渡到现在的 “预知性维修”，从而大大提高了设备的可利用率， 减少停机维修时间，降低维修费用，同时也压缩了 备件的库存量可以减少意外事故的发生和不必要的 浪费、损耗，提高对机组设备的保护。
提出问题
如何对汽轮机进行监控保护呢？ 对汽轮机系统及其辅助设备的重要参数严密 监视。参数越限，发出报警信号，当超过极 限值，发出紧急停机信号，关闭主汽门，实 现紧急停机。
三、汽轮机安全监控措施
广义上说汽轮机安全监控措施有以下几方面： 通过TSI进行参数检测与监视，当参数达到报警值 时发出报警信息，当参数达到危险值时送出保护信 息给ETS。 通过DEH对各种参数进行监视和控制，当超速或出 现甩负荷以及负荷不平衡时，由OPC进行转速限制 和保护。 ETS则是当出现危急情况时实现汽轮机的紧急跳闸 保护。 此外还有机械超速保护和后备保护等。