火电厂TSI系统改造

火电厂TSI系统改造（精选3篇）

火电厂TSI系统改造 篇1

摘要：广安电厂#31机组TSI系统为美国通用电气公司生产的BENTLY 3300系统, 已经使用12年, 设备陈旧, 在使用过程中问题较多, 因为转速、振动等原因发生过多次保护误动。鉴于此, 对其进行优化改造, 以提高其稳定性。

关键词：TSI,振动,胀差

1 TSI系统简介

TSI系统全名为汽轮机安全监视系统, 是监测、保护汽轮发电机组安全运行的重要设备, 它能连续、准确、可靠地监视汽轮发电机组在启动、运行和停机过程中的重要参数变化, 如:汽机转速、轴位移、相对膨胀、热膨胀、偏心、振动、阀位等。目前, 广安电厂主要的TSI产品为美国通用电气公司的3300系统、3500系统, 德国EPRO公司的MMS6000系统, 这些系统都已经是数字式监视仪表, 有标准的工业通讯接口、强劲的组态和显示软件、可扩展的模块化数据采集组件, 为所有旋转机械的状态监测和安全保护提供先进、集成化、可延伸的解决方案。

2 系统构成

数字式TSI装置由传感器系统和监视仪表2部分组成。传感器系统包括探头、预制电缆、前置器、传感器安装支架等;监视仪表包括框架、电源、测量模块、软件及机柜等。其配置简图如图1所示。

300 MW以上机组的TSI基本配置为:转速、零转速、超速三取二, 轴向位移 (2通道测量) , 低压缸胀差, 高压缸胀差, 轴振动 (包括x和y向) , 瓦振 (无停机值, 只作为监视用, 垂直方向) , 偏心, 键相, 热膨胀 (左右) 。其中轴振、转速、超速、零转速、轴振动、偏心、键相采用3300XL8 mm电涡流探头, 轴向位移采用3300XL11mm电涡流探头, 高压缸胀差采用3300XL25mm电涡流探头, 低压缸胀差采用3300XL50mm电涡流探头, 热膨胀采用LVDT, 瓦振采用9200速度型探头。

3 升级改造中需要注意的问题

(1) 传感器、延伸电缆、前置器需要配套使用。前置器的型号决定了传感器自带电缆和延伸电缆的总长度, 比如前置器型号330180-90-05, 这个前置器要求传感器自带电缆和延伸电缆的总长度为90cm, 相应我们选择的传感器型号为:330103-00-04-10-02-00 (自带电缆长度10cm) , 延伸电缆型号为330130-080-00-00 (电缆长度为80cm) 。 (2) 轴向位移、低压缸胀差、高压缸胀差、热膨胀LVDT的安装方向。安装方向要根据安装习惯、汽轮机的设计、安装底座的位置和DCS设置来设定, 以广安电厂#31机组低压缸胀差 (低压缸胀差是指在汽轮机启停过程中, 因为转子与低压缸的热交换条件不同, 造成他们的轴向膨胀不一致, 从而出现相对膨胀, 习惯上规定转子膨胀大于汽缸膨胀时的胀差值为正胀差, 汽缸膨胀小于转子膨胀时的胀差值为负胀差) 为例, 其安装底座在#4瓦靠近高压缸的位置, 低压缸胀差测量盘在底座的右侧 (靠近发电机的方向) , 安装后, 低压缸胀差传感器朝向发电机的方向, 因此当转子膨胀大于汽缸膨胀时, 测量盘会远离测量传感器, 此时规定测量面远离探头为正。 (3) 传感器电缆与延伸电缆需要经过防油处理。因为传感器自带电缆较短, 长度为1m, 所以传感器电缆与延伸电缆的接头在轴承盖下部, 运行时会接触润滑油, 安装时必须采用防油处理, 我厂现在基本的处理方法为:在接头处绕黄蜡带, 然后在黄蜡带的外部用热缩管热缩成型。 (4) 接地。本特利3500系统为单端接地, 要求在机柜处可靠接地。

4 组态调试

(1) 现场组态中各相关电压, 探头安装要求说明设置如下:1) 健相传感器安装时前置器OUT端与COM端输出电压为-10V, 不能正对键槽安装。2) 超速/零转速传感器安装时传感器端面距离齿顶1.0~1.2mm, 并且要正对齿轮盘齿顶。3) 偏心传感器安装时前置器OUT端与COM端输出电压为-10V。4) 轴振传感器安装时前置器OUT端与COM端输出电压为-10V。5) 轴位移传感器安装时前置器OUT端与COM端输出电压为-10V, 此电压安装时, 主轴位于测量零位点, 该点由汽机厂指定。6) 高压缸胀差传感器安装时前置器OUT端与COM端输出电压为-5.5V, 此电压安装时, 主轴位于测量零位点, 该点由汽机厂指定。7) 低压缸胀差传感器安装时前置器OUT端与COM端输出电压为-3.5 V, 此电压安装时, 主轴位于测量零位点, 该点由汽机厂指定。8) 热膨胀传感器的安装, 机组自然状态时, 推杆顶住测量端面时, SIG端与COM端电压为5.61V, 或DCS读数为0。

(2) 框架信息如图2所示。1) 超速动作为53卡自带继电器硬件处理能力, “零转速”、“轴位移”通道报警延时1s, 跳机延时1s, 其他通道报警延时3s, 跳机延时1s。2) 超速模块动作为3取2, 超速报警3 090r/min, 跳车3 300r/min, 测量盘齿数134, 超速53卡模块继电器输出:Ch1.Over speed, Ch2.Over alarm, Ch3.none, Ch4.none;超速53卡继电器均设置为不自锁。3) 继电器逻辑:轴振跳机逻辑为16取1, 轴位移跳机逻辑为2取2。4) 继电器逻辑锁定:“轴振跳机”、“轴位移跳机”设置为自锁, 其他设置为不自锁。5) 轴位方向:测量面远离探头为正。6) 高压缸胀差方向:测量面远离探头为正;低压缸胀差方向:测量面远离探头为正。7) 绝对膨胀方向:拉出连杆 (即远离) 为正。

5 结语

广安电厂#31机组TSI系统升级为本特利3500系统后, 提高了TSI系统的可靠性, 减少了机组的安全隐患, 降低了维护量, 组态软件功能强, 人机界面丰富, 便于日常维护。但是也有不足之处:第一, 不能对传感器进行线性化处理, 如果传感器线性差, (特别是低压缸胀差, 因为横截面大, 线性区长, 长期使用后, 容易出现线性差的现象) 只能更换传感器或者在DCS上对测量结果进行线性修正。第二, 为了防止保护误动, 使动作信号更可靠, 现在很多电厂采用任一路报警值和任一路动作值同时动作时轴振保护动作, 本特利3500系统不能实现此设置, 不过可以在ETS上实现。

参考文献

[1]张东风.热工测量及仪表[M].北京:中国电力出版社, 2007

[2]张朝阳, 李雄伟, 王潇.汽轮机TSI系统的测量与调试[J].华北电力技术, 2008 (4)

火电厂TSI系统改造 篇2

技术方案

一、.技术要求

本工程UPS设备采用三进三出、在线式交流不间断电源系统，数量两台，单机容量30kVA，单机标配手动维修旁路。两台30kVA的UPS须组成冗余互备系统，系统双总线输出，系统电池后备时间单机要求为不小于1小时。

1、基本性能 1.1正常使用条件

环境温度：0℃～40℃

相对湿度≤95%（（40±2）℃，无凝露）1.2储存运输环境及机械条件

环境温度：-5℃～5℃（不含电池）

振动、冲击条件：符合GB/T14715-93中5.3.2的规定。1.3外观与结构

机箱镀层牢固，漆面均匀，无剥落、锈蚀及裂痕等现象。机箱表面平整，所有标牌、标记、文字符号应清晰、正确、整齐。

1.4UPS的逆变器：输出电压：380VAC，稳态精度：±1%。

1.5整流器优选12脉冲整流器方式，其中每台UPS的12脉冲整流器应由12只晶闸管和输入移相隔离变压器组成。

2、电磁兼容

应符合IEC EN 62040-2的判断准则。

3、电气特性 3.1输入特性  额定容量：30kVA  输入电压：主电源输入 380V±25%  全数字控制技术

UPS包含有全功率整流器和逆变器的在线式双变换UPS，市电正常既电池状态时所有负载均由逆变器供电。UPS必须是数字UPS，采用全数字控制技术，整流逆变均采用全数字化控制，可靠性高。UPS内置并机功能，内置LBS,内置D级防雷器。 电流畸变：THDi＜5%  输入频率：50Hz±10%

 频率跟踪范围：50Hz±5%可调  频率跟踪速率：≤1Hz/s 3.2输出特性

 配置内置逆变输出隔离变压器  输出电压：380V±1%,三相四线/五线  输出电压稳压精度：正常状态±1%  输出频率：50Hz  输出频率稳定精度：±0.1%  总电压谐波失真度：

100%线性负载 ≤3% 相/相，≤3%相/中线 100%非线性负载 ≤5% 相/相，≤5%相/中线  动态电压瞬变范围：±5%（空载至满载） 恢复时间：≤20ms  不平衡负载电压相移：≤1°  输出功率因数为0.9  输出电流峰值系数：≥3:1 3.3切换时间

 市电电池切换时间：0ms  旁路逆变切换时间：﹤4ms（逆变器故障切换）3.4工作效率

系统效率：≥93%（包括输出变压器效率）3.5允许100%三相不平衡

由于UPS的逆变器采用三相独立逆变调节电路，可根据负载电流的大小、功率因数及每相电压反馈自动调整，故可承受100%的不平衡负载。3.6适应负载从0至100%或100%至0的跃变

UPS在负载发生100%的跃变时，输出电压的瞬间变化在±5%以内，并且在20毫秒内迅速恢复到±1%.3.7过载能力：

125%额定电流 10min 150%额定电流 60s 单相200%额定电流 30s

4、智能化电池管理

UPS应具有以下电池管理功能，以有效延长电池使用寿命，电池必须保证质量，采用一

线品牌蓄电池，并提供原厂出厂证明。 采用间隙式充电方式

 充电和放电电流的监测与控制  电池过放电的自动保护

5、UPS必须具有并机功能

 采用模块化并机，单机必须具有独立的旁路系统  扩容简便易行，可实现在线扩容（无须转旁路） 采用环形并机通讯电缆，以解决并机控制的故障瓶颈  针对双输出总线系统切换，UPS须配置同步控制器

 并机系统应可以根据实际负载自动调整UPS运行数量，以提高UPS系统运行效率。

6、防雷

UPS应具备防雷装置，能承受模拟雷击电压波形10/700μs，幅值为5kV的冲击5次，模拟雷击电流波形8/20μs，幅值为20kA的冲击5次，每闪冲击间隔时间为1min，设备应能正常工作。

7、安全要求 7.1机壳保护

UPS保护接地装置与金属外壳的接地螺钉间应具有可靠的电气连接，其电阻应不大于0.1Ω。

7.2绝缘电阻

UPS的输入端、输出端对地，施加500V直流电压，绝缘电阻应大于2MΩ。

8、监控

UPS须具备标准的SNMP通讯接口，并提供与通讯接口配套使用的通讯线缆、各种告警信号输出端子。该端口使UPS能够用TCP/IP直接与所有的以太网连接，利用网上任何一台计算机都可以通过网络管理UPS。

须提供监控软件，该管理软件可以实时的监控UPS的运行状态、各项电气参数指标，可根据实际负载的大小测定电池的实际放电时间和容量。

9、可靠性

UPS设备在正常使用环境条件下，平均无故障间隔时间MTBF应不小于20万小时。

10、质保

UPS全系统（含UPS主机、电池组、并机组件等）质保三年。

二、安全文明要求

为确保工程施工安全，在开工之前组织施工人员、专职安全员和电厂安监人员进行项目开工会议给施工方予以安全教育,施工人员经考试合格方能进入现场。

针对施工安全建立现场安全质量管理小组,设安全专责及质量专责各一名，安全专责负责安全文明巡查并负责组织本项目的内部安全相关验收工作，质量专责负责监督工程各阶段施工质量及阶段性验收。工程经过内部验收合格后，由项目部报请电厂组织专项验收。在安全质量管理小组的督导下，进行安全生产。

3.1、所有施工人员必须牢固树立“安全第一，预防为主”的思想，严格执行《电业安全工作规程》，遵守电厂安全管理制度，确保施工中人身和设备安全。

3.2、所有进入现场的工作人员，包括管理人员和施工队伍都必须按要求正确着装，配戴好安全帽。3.3、施工现场严格执行“三齐”、“三净”、“三不乱”、“三不见”的规定： 三齐：设备摆放整齐；工、器具摆放整齐；材料摆放整齐。三净：开工前、施工中、完工后场地干净。三不乱：电线不乱拉；管道不乱放；杂物不乱丢。三不见：地面不见油污；不见垃圾；不见散乱的材料器具。3.4、高空作业必须系好安全带或悬挂安全网。

3.5、脚手架施工严格遵守《电业安全工作规程》要求，搭设完成并经过安全专责验收。如竹夹板必须扎牢，高处平台必须设置1.05m高的栏杆，严禁上下抛递材料或工具等。

3.6、建立持证上岗制度，对特殊工种如电焊、电工等特殊工种的操作人员必须持证上岗。3.7、禁止违章作业。凡是有人作业，每个工作面必须有监护人员巡视。禁止在施工现场单独作业，每天施工完毕离场前由现场施工负责人召集清点人数，所有人员按序离场，不得在人数不全的情况下擅自离场。

3.8凡是危险作业，必须有工作负责人在作业前进行简要的安排教育，工作负责人或监护人站守现场。专职安全员不定期抽查安全文明施工情况。

三、施工进度计划及控制措施

3.1工程计划工期：**年**月**日－**年**月**日，具体根据电厂系统运行方式而定 3.2工期控制措施

3.2.1配备业务精、技术好，事业心强、有工程施工经验的人员，组建一支由骨干成员组成的项目施工作业队。

3.2.2 在施工计划时期内争取早开工，人员、工器具、设备、材料等提前到位，以早开工促进各项工作的进程，加快项目的实施。

3.2.3严格执行施工方案及操作流程，强化施工现场管理，做到文明施工。

3.2.4强化施工安全生产管理，避免因发生安全事故而影响工程进度。

四、现场文明施工措施

4.1建立文明施工责任制，明确管理负责人，做到现场清洁整齐。4.2现场施工设备管理方面的措施：

现场使用的施工设备，要按平面固定点存放，安全装置可靠。4.3现场卫生管理的措施：

华夏电力1#机组TSI系统改造 篇3

厦门华夏电力1#机组300 MW于1995年机组投产, 其汽轮组监测系统TSI (Turbine Supervisory Instrumentation) 采用本特利公司的3300系统, 用于采集和处理汽机转速、轴移、偏心、缸胀、差胀、振动等信号。因设备运行近18 a, 系统卡件等电子元件老化严重, 系统可靠性降低, 对机组安全运行产生不利影响。同时, 由于厂家已经对本特利3300系统进行更新换代, 该系统的部分设备已经停止生产, 当设备发生损坏时, 无备品更换, 将制约系统正常运行。

利用2013年1月1#机组大修期间对汽轮组监测系统TSI系统进行升级改造, 将本特利3300系统升级为3500系统, 将3300系统的框架、模件、前置器、探头、延伸电缆等进行更换。

2 改造方案

2.1 原系统配置及存在问题

华夏电力1#机组在改造前汽轮机监测仪表3300大机系统配置为1#~7#轴承X方向上安装复合探头 (一个电涡流探头和一个速度探头) 测量相对于轴承壳的相对振动 (轴振) 和轴承壳相对于自由空间的绝对振动, 然后由这两个信号矢量合成后出轴的实际绝对振动作为进ETS的振动报警及跳机信号。1#~7#轴承Y方向上安装轴振、在大机前轴承箱还分别装有四个轴向位移、一个偏心、一个键相、两个零转速、三个超速探头。差胀测量探头为低压缸2支补偿式、平面式测量盘;缸胀装于前箱侧面。1#机组TSI大机系统选用:电源模件3300/12、系统监测模块3300/03、偏心键相模块3300/40、轴振动监测模块3300/16、瓦振监测模块3300/65、差胀监测模块3300/46、缸胀监测模块3300/48、位移监测模块3300/20、零转速、转速3300/50。A、B小机除了配备振动、偏心、键相、轴移监测器外, 还另外还配有六通道热电阻式温度监测器, 用来监视各轴承温度。

3300系统间隙电压值显示在前面板的部分LED灯已无法闪亮, 六通道热电阻式温度监测器已有一半以上的通道无法正常显示, 曾发生过机架故障、输入/输出通道故障、振动/偏心等卡件故障, 3300系列的TSI早已经被3500系列TSI所取代, 3300系列的卡件和配套7200系列探头本特利公司已停产多年, 市场上已很难购买到新近出厂的合格产品, 已经无法购买到备品, 若模件出现故障, 没有备品可以替换, 将严重影响机组的安全运行。一般电子产品的使用年限为10 a, 该套设备已经投用近18 a, 设备老化问题已经逐步显现。TSI系统升级改造势在必行。

2.2 TSI系统改造方案选型

本特利3500系统是目前我国大型机组上应用较为广泛, 也是本特利公司最先进的TSI系统。TSI系统升级至本特利3500系列是在不影响原系统功能的基础上进行的改造。既增强了应用软件功能和提高了硬件可靠性又完全保留了原本特利3300系列所有连续、在线监测功能。改造方案选择的TSI系统为Bently Nevada公司的升级产品, 卡件为3500系列, 配套探头为3300 XL系列。项目改造范围较小, 工程实施简单;本特利3500系列配套3300 XL系列探头安装支架、螺丝孔等尺寸与华夏电力1#原7200系列探头一致, 可以直接安装;本特利3500系列是个成熟的系统, 国内300 MW以上机组TSI系统采用本特利3500系列的电厂至少有100多家。本特利3500系列仪表在使用过程中以其实验室级别的精度, 组态调整的灵活性, 模件、前置放大器、探头的可替换性, 安装后对细微偏差的可调整功能给调试、使用提供了很多方便。鉴于本特利3500系统的优势及改造对汽机本体影响改动最小的原则, 1#机组TSI系统升级选用本特利3500系统。要求具备原系统的全部监视、保护功能, 并具有报警及跳闸输出, 系统中的每个测点有4 m A~20 m A输出。同时将A、B小机轴承温度监测改为现场温度信号直接引到机组DCS分散控制系统中, 不再接入TSI系统。

2.3 3500系统升级配置

新的本特利3500框架沿用原3300机柜, 把原来四个框架 (大机两个框架、A、B小机各一个框架) 升级为三个3500系统标准框架3500/05, 大机一个框架, A、B小机各用一个框架;模件分别为电源模件3500/15、键相模块3500/25、振动监测模块3500/42M、偏心监测模块3500/42M、位移监测模块3500/42M、框架接口模块3500/22M、通讯网关模块3500/92、差胀/缸胀监测模块3500/45、零转速、转速监测模块3500/50M、转速3500/53、16通道继电器模块3500/33。原来7200系列探头全部更换成3300XL系列涡流传感器, 并配套使用3300 XL延伸电缆和3300 XL前置器用于振动, 轴位移, 转速, 偏心, 键相和差胀信号的测量。探头安装位置及尺寸尽量与原有的系统一致。新3500系统中每个框架均配置2套冗余电源模块, 系统框架中框架接口模块要求满足使用TDM系统数据采集的需要, 配置3500/22瞬态数据接口模块、3500/92通讯网关模块。每个测点有标准4 m A~20 m A信号输出, 将1#~7#瓦振动等值送至DEH系统或DCS系统进行显示, 同时要求所有数据也可以采用RS232/RS485协议通讯。

3 升级改造过程中安装注意事项

3.1 系统接地

3500系统在框架安装过程中要求有足够好的散热条件, 输入信号要有可靠的屏蔽接地, 整个3500框架要实现单点接地 (电源系统接地) [1]。

3.2 键相、偏心探头安装

探头间隙电压决定安装位置, 安装距离为1.2 mm, 对应的间隙电压值可从探头特性报告中查出, 键相探头安装前应检查轴上凹槽的位置不在支架安装位置的正下方, 防止安装间隙过小。

3.3 复合振动探头的安装

a) 保护盒的安装。复合式探头安装前, 首先要安装保护盒, 并将保护盒固定紧。对6#瓦及7#瓦保护盒安装要求和发电机外壳绝缘, 防止接地;

b) 相对振动探头安装。探头安装位置由探头间隙电压决定, 安装距离为1.5 mm, 对应的间隙电压值可从探头特性报告中查出;

c) 瓦振探头安装。瓦振探头安装应在相对振动探头安装后进行。瓦振探头用扳手固定紧, 安装时注意不可太用力, 防止瓦振探头在拆除时造成损坏, 装好后检查探头线圈电阻应在700Ω左右。对1#瓦, 由于轴封端部温度偏高, 速度探头应采用耐高温型。

3.4 转速探头安装

转速探头的安装距离为1.2 mm, 用塞尺确定安装位置, 安装后测出探头间隙电压, 将该电压和1.2mm间隙对应标准电压值作比对, 注意测量探头间隙电压时要用塞尺垫在齿轮上, 为了减小误差应用塞尺最薄的一片来垫。

3.5 缸胀探头安装

调整LVDT铁芯的位置, 使得输出电压为9.24 V, 仪表指示值为0。

3.6 轴向位移及差胀探头安装

3.6.1 轴向位移探头安装

轴向位移探头位置靠近推力轴承, 防止转子膨胀造成的影响, 安装轴向位移探头时要求汽轮机完全处于冷态 (一般大机盘车停止后即可) 。对大机安装时要求推力盘处于推力瓦的中间, 安装距离为2.5 mm, 仪表指示值为0。

对小机安装时要求推力盘向泵侧靠紧, 安装距离为2.5 mm, 仪表指示值为0。

3.6.2 差胀探头安装

补偿式差胀监测器:将探头紧靠靠背轮, 使探头靠紧, 背面的距离为23 mm, 移动拖板, 调探头A (机侧) 的间隙电压值为4 mm对应的探头间隙电压值, 调B (发电机) 探头的间隙为19 mm时对应间隙电压值。

3.7 3500系统投运前检查

检查各继电器模件组态逻辑是否正确;检查各卡件背板的类型跳线是否正常;检查各继电器的默认跳线是否正确, 检查零转速卡件背板“Z~COM”端子是否短接。

4 3500系统优势

经过半年的投用, 本特利3500系统较3300系统的优势已经充分显现。

a) 3300系统卡件是以电子线路集成为基础的单独系统, 组态方式通过设置线路上的短接块使卡件实现不同功能。这样每次改变卡件设置时, 须拔插卡件, 易损坏电子线路。3500系统网络结构线方式构成通过计算机RS232接口以软件的方式实现对卡件功能的设置。即方便快捷, 又不会损坏, 同时卡件支持带电拔插功能;

b) 3300系统实时数据是通过卡件前面板的棒状液晶显示屏显示系统实时数据。棒状显示数据精确度较低, 而且量程和刻度改变不方便。3500系统在监测框架上没显示屏, 所以在操作员计算机上安装操作员显示软件, 通过显示软件可显示机组图、棒状图、当前值、选定的事件段显示趋势图、报警事件序列、系统事列表、计算机日志。显示软件强大的监视功能为运行员更好了解机组的运行状态提供了保证。数据显示也可通过监测框架据4—20 m A输出到DCS系统实现数据监视;

c) 3300系统在现场通常用硬接线的方式实现与其它系统的通讯方式。3500除了具有3300通讯功能以外, 可用RS232接口实现主接口机和框架之间的通讯, 也可通过RS422端口实现几个框架之间的通讯, 3500系统还可通过解调器实现框架和框架之间、主机和主机之间的远程通讯。3500与3300通讯方式相比的显著特点是3500对网络的支持程度大大提高了;

d) 3500系统各功能模块都有一颗单片微控制器 (MCU) , 用于实现各模块的智能化功能, 如组态设置、自诊断、信号测试、报警保护输出、数据通信等。可通过上位机的组态软件对各个模块进行组态设置, 并下载到各个模块的非易失性存储器中, 且具有双重冗余供电电源模块, 提高了系统运行可靠性。

5 结语

华夏电力1#机组汽轮机监测系统3500系统改造至今已有半年的时间, 与原来的3300系统相比, 该系统具有测量准确、运行稳定、组态灵活、备品备件少、维护方便等特点, 所提供的机组保护信号正确, 有力地保证了1#机组的安全稳定运行。此次改造对于电力系统同类型300 MW汽轮机监测系统选型亦具有参考意义。

参考文献