汽轮机安全监测系统（精选7篇）
汽轮机安全监测系统 篇1
1 汽轮机监测保护系统概述
汽轮机体系有以下的几个部分组成。热工监视体系, 保护体系以及它们共同组合得到的预警体系以及保护控制体系。由于国家的经济以及社会发展需要, 对电力的需求越来越大, 这项安全体系就变得意义更为关键了, 因而对其性能也有了更多的规定。而我们传统方式中运用的保护体系绝大部分都是有继电装置和其配套的硬件装置组合得到的, 具有非常多的缺陷, 比如不安全, 而且最为重要的是对其开展的维护工作非常繁琐。这套体系存在的意义是用来监视设备在工作的时候, 它的主轴等部件的振动性能等的。它有三大部件, 分别是振动、速率以及偏心组件。这些部分的组件并不是一成不变的, 可以根据使用者的具体情况来具体的配置。上文提到的第一个和第三个组件通常都会有与之配套存在的传感装置, 它们的具体作用是负责监测主轴在工作时的振动状态的, 而另外的一个组件的目的主要是为了监测轴瓦在工作时候的振动状态的, 各有分工。
2 汽轮机监测保护系统监视组件
上文提及到的振动监视体系的探索重点是单片机, 通常我们期望能够合理的处理获取的信号, 因而规定使用的主机一定要有速率的报证, 而且对其集成性也有很高的要求, 在众多的同类产品中, 型号为8098的装置被大量的使用, 这主要是因为它的性能比较的符合当代社会的发展步调等。它共有十六片单项装置, 具有16位处理速度, 典型指令的执行时间为2μs, 它的主要特性:十六位中央处理器;具有高效的指令系统;集成了采样保持器和四路十位A/D转换器;具有高速输入口HSI, 高速输出口HSO和脉宽调制输出PWM;具有监视定时器, 能够在出现任何的问题的时候, 自动的帮助体系恢复使用性能, 继续工作。它有自身独特的程序体系, 具体讲是先对体系概况进行设计, 然后依次是硬件装置, 最后是软件装置。它是在反复多次的对体系的性能规定以及科技要素等综合分析的基础之上, 同时兼顾装置的运行特征, 具体运行时要遵照以下的规定进行, 即优先使用软件, 换句话讲就是如果一项工作仅靠软件就能独立完成, 那么一般情况下就不需考虑到硬件装置, 不过这并不代表软件是非常优秀的, 它也有自身的缺陷, 比如大量的耗费时间。为了尽快的得到合理的装置, 我们通常是尽量的发挥现有的机器然后根据体系自身的特征, 对这些装置进行添加或者是删减。除了上述的这点之外, 我们还需要考虑到它的抵御干扰的性能, 确保它能够安全有效的运行
3 体系的硬件装置
主要是指单片机的选择和功能扩展, 传感器的选择, I/O口的选择, 通道的配置, 人机对话设备的配置。它包含三大部分, 而这三个部分之间的关系是相互作用的, 具体讲是显示板模块, 主板模块, 继电器板模块。
4 体系的软件装置
这项设计的重点的是应用软件。我们在对其进行设计的时候, 需要充分的考虑到整个体系的性能特征, 还应该充分的分析它的指令体系以及性能之间的关系, 最重要的是要和上文的硬件体系综合分析。在研究单片机的体系时, 它的软件研制过程应该充分的分析到它的硬件体系。当应用系统总体方案一经审定, 硬件系统设定基本定型, 大量的工作将是软件系统的程序设计与调试。振动监视组件软件的设计采用模块编程法, 它有非常多的好处, 比如能够将繁琐的步骤进行精简, 分成很多个单一的步骤, 这样我们在设计时就会相对简单一些。因为两个块间并不是充分的结合到一起的, 都有相对的单独空间, 当它的总模块发生改变的时候, 它只会作用到其本身的步骤, 并不会很大程度上对其他的一些模块发生作用, 很多时候几乎不会产生任何作用。它主要由下面几个部分组成:标准的自检程序模块;采样以及通道计算程序模块;设定值调整程序模块, 报警程序模块。
自检程序模块:它的功能是用来检查电源是否具有合理的电压指数, 通常体系会以故障码的方法来提醒使用者, 体系的电源发生问题, 然后具体的分析是其中的哪个线路的问题。系统得自检功能由上电自检, 循环自检和用户请求自检三部分组成。在自检过程中, 系统解除所有形式的保护。假如在此步骤中发生问题, 此时总的体系将会持续的进行自检, 一直到使用者发现问题才会停止。
采样及通道值计算程序模块:它在进行工作的时候, 第一道工序就是监测体系的运行情况, 具体的是指查看它们是否处在合理的路线之中, 如果监视保护系统某一通道处于旁路状态, 那么解除继电器报警, 系统正常灯熄, 旁路灯亮, 同时通道指示值为0。假如没有出现上述的情况, 则启动该通道的计算得到通道值。模拟量输出通道输出代表该通道值的标准电流值0-10m A.DC或4-20m A.DC。
设定值调整程序模块:设定值包括警告设定值和危险设定值两个, 它存放在EPROM2864中, 就算是装置发生意外情况, 其中的数据也能够得到有效的保存, 此时将显示器重点警告或者是危险按钮启动, 棒状光柱上将显示警告或危险设定值, 如果要对设定值进行调整, 还需要按下主线路板上的设定开关, 再按下面板上的“警告”或“危险”键, 最好按下系统监视面板上的“?”, 即可对设定值调整。在软件中, 当设置点调整后, AF标志置零, 程序根据AF标志判断是否需要将条调整值重新写入2864。
报警程序模块:假如通道之间的差数大于我们事先设定好的数据, 此时体系会自动进入警告模式, 此时显示器上的警告灯会自动启动, 此时警告继电装置也会自动的开启。当其运行情况是通电抑制时, 此时体系会自动的将全部的报警消除。
显示程序模块:显示程序模块执行显示双通道的测量值、报警值以及四种故障代码。在8098内部RAM中, 开设一个具有16个寄存器单元缓冲区, 如80H-8FH。将缓冲区对半分成两部分, 每一部分的寄存单元寄存一个通道的显示代码。将显示代码送到8279的显示缓冲区, 8279可以自动扫描显示。
中断程序模块:T1的溢出周期作为输出脉冲信号的宽度, 改变HSO高低电平的触发时间就可以改变方波的占空比, 从而改变输出电流大小。“大型汽轮发电机组性能监测分析与故障诊断软件系统”在仿真机上运行, 能对仿真机运行工况进行监视, 也能通过实时数据库与实际机组的计算机联网, 对实际运行机组工作状况进行监测和分析等。
摘要：最近几年, 我国在经济以及社会等的各个领域都取得了非常显著地成就。其中电力行业取得的成就十分突出。电力和我们的生活以及生产活动有着非常密切的关系, 很多活动的开展都要以电力为最基础的保障条件。笔者基于目前的这种背景形势, 重点分析介绍了当前我国的电力行业重点的汽轮机安全监测体系相关的知识, 目的是为了更好地促进电力事业的发展, 促进经济的前进。
关键词：汽轮机,监测,保护系统
参考文献
[1]刘峻华, 黄树红, 陆继东.汽轮机故障诊断技术的发展与展望[J].汽轮机技术.2004, (12) .
[2]陆颂元, 张跃进, 童小忠.机组群振动状态实时监测故障诊断网络和远程传输系统技术研究[J].中国电力, 2005, (3) .
[3]李录平, 邹新元.小波变化在振动故障奇异信号检测中的应用[J].汽轮机技术, 2005, (2) .
汽轮机安全监测系统 篇2
在我国大多数火力发电厂生产过程中, 汽轮机的转速、轴振、轴向位移、及偏心等机械工作参数是否正常, 直接影响着火力发电的安全运行。如果上述条件不能达到正常范围, 可能会对汽轮机断叶片、飞车、通流部分动静摩擦等造成十分严重的影响。为确保我国火力发电发挥出最大的价值, 汽轮机安全监测系统 (TSI) 就显得尤为重要, 这是一种能连续监测汽轮电机转子和气缸的全方位监督和保护系统, TSI能显示汽轮发电机组的状态, 为记录仪和计算机系统提供必要的输出信号和测量数据, 从而对汽轮机起到一定的监测与保护作用。
1 汽轮机安全监测保护系统 (TSI) 概述
在火力发电厂中, 汽轮机安全监测系统 (TSI) 主要用于对汽轮机转速、轴振、轴向位移、偏心、胀差等参数的监测, 这样工作参数对汽轮机运行的安全性和稳定性具有不可或缺的作用, 同时也对火力发电量有着重要的影响。在安全监测系统中, 每个瓦的复合振动、X振动以及Y振动向汽轮机数字电液调节系统 (DEH) 各输送一个模拟量信号, 通过TSI进行显示和报警。在实际的使用过程中, 汽轮机安全监测系统出现了较多的故障, 如电源装置过热、插件板失去弹性等, 这都可能使汽轮机失去保护。
随着我国科学技术的不断发展, TSI作为一种以监测状态为基础的故障预测与诊断技术在汽轮机安全保护领域中得到了广泛的应用。汽轮机安全监测系统 (TSI) 主要包括了传感器和智能板件, 按照传感器的性能和测试对象的要求, 利用各种传感器组对汽轮发电组的转速、偏心、轴振动以及胀差等进行准确的监测, 这样可以及时的发现引起汽轮机正常运行故障的所有因素, 并有针对性的做好相应的处理措施, 把传统意义上的“事后维修”和“定期维修”转变成了“预知性维修”, 从而大大提高了汽轮机的运行安全性和可靠性, 减少了停机维修时间和费用, 使火力发电的生产过程不受影响。另外, 在汽轮机工作参数发生异常情况时, 汽轮机安全监测系统 (TSI) 会发出报警信号, TSI系统显示汽轮发电机组的状态, 为计算机系统和汽轮机故障诊断监测系统提供必要的信号和测量数据输出, 然后TSI系统再将信号输送至汽轮机ETS (危急遮断系统) , ETS完成汽轮发电机组的跳闸动作, 使机组自动停止运转, 防止汽轮机断叶片、飞车等事故的发生, 从而对汽轮机起到一定的保护作用。
2 汽轮机安全监测系统 (TSI) 问题的改进措施
2.1 硬件方面
传感器作为汽轮发电机组主要保护装置, 其通常采用信号三取二做的跳闸输出保护模式, 这样既避免保护误动, 又防止保护拒动。汽轮机TSI系统振动传感器往往X、Y轴方向轴振和复合振动传感器都只有一支, 这样大大增加了系统保护误动和拒动的概率。另外, 汽轮机安全监测系统 (TSI) 的继电器板集中了全部的振动保护输出信号, 没有多余的DO口, 为汽轮发电机组的正常运作造成了严重的影响。
针对以上问题可以在汽轮机安全监测系统 (TSI) 中增加相应的继电器输出卡件和DO口, 同时把振动保护信号的数量分散到卡件上, 使TSI保护功能得到分散, 这样就大大减小了因单个DO口故障造成的保护拒动情况。在增加继电器板和DO口, 以及分散信号完毕后, 相关技术人员和检修人员应该对汽轮机振动检测传感器的电缆、信号线、端子排/箱进行定期检查, 以确保此系统能发挥出最大的监测功能。
2.2 软件方面
传统汽轮机安全监测系统 (TSI) 振动跳闸原理是:瓦盖振值及其相对应Y方向振动值的矢量和达到规定的跳闸值后, 那么就会振动跳机信号就会相应输出。这样的逻辑设计可能会使得任意瓦盖振动值达到跳闸值, 从而引起汽轮机跳闸。在系统硬件中已经说明X、Y方向轴振和复合振动传感器都只有1个, 如果复合振动或者Y方向轴振传感器信号误发, 那么就增加了复合振动保护误动的概率, 影响汽轮机运行的稳定性和安全性。
因此可以对系统软件方面进行改进, 使X和Y方向的轴振保护跳闸逻辑不变, 对复合振动保护逻辑进行修改。修改后的复合振动跳闸保护主要结合了任意轴瓦盖振值和对应瓦Y方面振动跳闸值的矢量和的跳闸值与对应瓦Y方向振动报警值、盖振报警值。操作人员可以对修改后复合振动画面进行监视, 如果发现复合振动有较大的波动, 就必须对其进行检查, 并联系维修部进行确认和处理, 确保汽轮机安全监测系统 (TSI) 能正常运行, 从而对汽轮发电组起到较大的保护作用。
3 汽轮机安全监测系统 (TSI) 控制调试中的注意事项
在对汽轮机安全监测系统 (TSI) 安装调试中, 如果对某些细节进行特别关注, 就可以大大降低系统发生故障的频率, 提高汽轮机设备的稳定性, 并延长其使用寿命。
(1) 汽轮机DEH控制系统在运行过程中, 其转速很难控制在3000r/min, 有±25r/min的波动, 对并网带来一定的难度。因此在热工信号对系统调节造成摆动的情况下, 注意将现场的信号进行屏蔽, 所以信号接地线都接到信号地SG, 并与电源地CG分开。
(2) 在TSI系统将信号传输至汽轮机危急遮断系统时, 为了防止汽轮机发生断油烧瓦恶性事故, 就需要对ETS保持一定的润滑油压力。当汽轮机发生故障时, 该保护能根据润滑油压力下降的情况及时进行联动交、直流润滑油直到汽轮机停止运行, 避免汽轮机轴承因缺油而烧瓦。
(3) 传感器、延伸电缆应该同类型进行匹配安装, 同时根据传感器类型, 监测模块正确的设置跳线。
4 总结
本文对汽轮机安全监测系统 (TSI) 进行了分析, 为了最大可能保证汽轮机运行的稳定性和安全性, 对其硬件和软件保护装置进行了改进, 不断完善汽轮机安全监测系统 (TSI) , 使其为汽轮机工作进行全面监测, 并提供准确的测量数据, 为汽轮发电机组的安全经济提供强有力的保证。
参考文献
[1]王建林.汽轮机安全监测系统主控单元设计[D].哈尔滨理工大学, 2008.
[2]林志勇, 尹百中.轴振动测量系统TSI研究和应用[A].中国计量协会冶金分会、《冶金自动化》杂志社.中国计量协会冶金分会2010年会论文集[C].中国计量协会冶金分会、《冶金自动化》杂志社, 2010:4.
[3]陈楚瑜.新川监测系统在汽轮机中的应用[J].中国新技术新产品, 2011, 03:6.
汽轮机组振动监测系统探析 篇3
1 系统需求分析
当前, 我国多数汽轮机组振动监测硬件均为进口产品, 所配套监测及故障诊断软件所需价格较高, 若采购汽轮机组时每台都配套进口监测软件将导致机组的成本大幅提高。为此, 必须加快汽轮机组振动监测系统的研发力度。具体而言, 应满足如下需求。
1) 满足电厂多机组同时监测, 保障多通道信号同步采集、传输、分析与存储。
2) 能够对所采集数据进行同步显示、报警等多项功能。
3) 具有较快的信息存储能力与完备的数据库, 且可靠性高, 能够及时发现故障, 并满足不同类型的故障事后分析。
在系统开发过程中, 应结合电厂的具体情况及功能需求, 利用现有技术条件, 对系统开发方案进行确定, 如开发环境、工具, 硬件设备、系统开发框架的构建等。同时, 构建能满足系统功能需求的数据库, 明确软件框架, 打造友好的界面, 结合硬件编程, 实现软件的多项功能。最后进行现场调试, 直至系统满足现场的各项功能需求。
2 系统框架的构建
以现场监测需求及功能需求为依据, 为了满足现场监控的要求, 系统主要包括采集站、监测中心、诊断中心等, 本文完成了采集站、监测中心两大部分。其中, 采集站能够灵活地选择信号, 可对源自传感器的信号及二次输出信号进行接收, 可对汽轮机组的振动信号进行采集。而监测中心负责对所采集振动信号进行显示、报警, 并对数据库加以管理。故障诊断中心负责利用网络连接各个电厂, 除了对各电厂加以监控, 还能够为各电厂提供相应的振动故障诊断, 因而极大地提高了故障监测与诊断的效率。系统框架图见图1所示。
3 系统软件设计与实现
3.1 下位机软件的设计与实现
下位机软件负责采集汽轮机组的振动信号, 确保其可靠性及所采集信息的科学性。该部分设计包括数据采集模块、信号即时显示模块、报警模块三大模块。
其中, 数据采集模块负责将连续的模拟信号, 成功地转化为计算机能够接收的离散信号, 包括两大步骤, 一是借助于传感器NI采集设备进行采样, 将模拟信号分别分为时间间隔相同的离散信号, 并进行采集, 并实现A/D转换, 将离散的信号重新加以编码, 获取计算机可识别与处理的数字化信号。在现场测试过程中, 要求采样的频率取值较理论值高, 通常为最高信号频率的2~5倍。
对于数据采集模块而言, 首先需要对参数进行配置。在对汽轮机组的振动信号加以采集过程之前, 应结合具体监测需求, 在软件中对采样所需参数, 如采样频率、采样点数、频率分辨率、灵敏度、传感器类型等进行设定。具体监测要求汽轮机组的稳态转速达到3000r/min, 且分析频宽超过基频的8倍, 频率的分辨率不超过1Hz。以采样频率Fs为例, 为了确定该值应结合电厂的具体需求, 针对汽轮机组的工作转速, 明确基频在50Hz左右。结合经验数据, 要求分析频宽为基频10倍, 因此, 要求分析频宽FA应不小于50×10=500Hz。结合分析频宽FA、采样频率FS间的关系:FS=2.56×FA, 确定FS应不小于2.56×500=1280Hz。依据采集板卡, 默认采样频率FS=2048, 能够满足汽轮机组信号分析的要求。明确各参数之后, 结合下位机软件参数设置选项, 分别对各参数加以设定, 以便采集相关数据。系统下位机主要采用固定频率采样方法, 默认采样的频率2048, 点数2048。
就信号即时显示模块而言, 其主要包括转速、实时波形、数据列表显示等内容。借助于该模块能够对各通道所采集时域信号进行即时显示。操作人员能够第一时间借助于波形信号对NI采集仪是否顺利工作, 以及所采集信号正确与否进行判断, 还可借助于信号幅值对汽轮机组是否正常运行进行判断。
3.2 数据库的设计与实现
本文采用的是SQL SERVER数据库, 对系统所有测点、运行参数、信息等分别进行存储, 为系统的即时监测、设备的维护维修提供了依据。数据库所设计的优劣直接关系了系统的优劣, 在数据库服务器上, 所存储的机组信息, 如系统参数、机组运行数据等信息, 都是系统运行和分析的基础。数据库设计包括如下内容:机组信息、参数配置、历史、用户信息、报警等数据库类型。
数据库字段主要包括用户名、密码、级别, 存储的时间、路径、峰值、均值、有效值、转速等, 随着功能的拓展, 可在数据库中对各表格进行添加。数据库作为系统故障监测、分析软件中的重要组成部分之一, 其数据存储过程中保障数据的完整性、全面性十分重要。其存储方式依据下位机同服务器之间的连接包括网络存储、本地存储两种。
而应用程序同数据库服务器之间的通讯主要是采用本地通讯、远程通讯两种方式。前者要求下位机软件、数据库、上位机软件都安装在相同的电脑上, 无需网络连接, 即可借助于visual studio所提供的程序实现通讯, 通讯方式有3种:1) 借助于ODBC数据提供相应程序的ODBC形式;2) 借助于SQL SERVER数据, 提供SQL SERVER直连形式;3) 借助于OLE DB数据, 提供OLE DB形式。经对比表面, 第二种连接方式速度最快, 因而采用第二种方式进行通讯。后者指下位机软件、数据库、上位机软件安装在不同电脑上时, 借助于局域网络实现连接, 需要将数据库服务器电脑防火墙等进行关闭, 防止数据库连接过程中被阻断。打开SQL远程连接功能, 将服务器登录模式进行修改, 成为Windows身份、SQL Server验证。经设置后借助于SQL连接字符串, 实现局域网中的通讯。
3.3 上位机软件的设计
上位机软件负责机组运行状态的监控及故障原因的事后分析。系统上位机软件包括如下模块:界面监控、数据库管理、信号分析、动平衡分析等四大模块, 其中, 信号分析模块属于核心。所设计软件可同时对四台机组进行即时监控。
1) 界面监控模块。通过软件的主界面, 对机组的模型进行观察, 了解各位置振动情况。该模块分别从时域、频域信号分析两大部分入手, 对振动信号展开监测、分析、显示。通过对服务器读数据进行系统分析, 将振动参数即时显示在主界面之上, 若通道峰峰值小于所设定的报警值时, 对应通道峰峰值的字体颜色会变为绿色, 若高于报警值, 所对应峰值字体变为黄色。依据所设定报警值程度:绿色 (正常) , 黄色 (严重) , 红色 (危险) , 就可对机组振动情况进行监控。
2) 动平衡分析模块。该模块结合影响系数法来进行分析, 包括单面动平衡、双面动平衡两部分, 结合机组振动相位、幅值, 能够找到最佳配重位置, 并以数值、图形方式对计算结果进行显示。
3) 信号分析模块。该模块从时域、频域两方面对机组振动信号加以分析, 对多数故障进行在线、离线分析, 包括整体监测、趋势、报表、时域、频域、轴心分析等。以频谱分析为例, 对时域的波形展开频谱分析, 可得信号中各谐波分量的幅值、频率等。以频率、振幅分别作为横、纵坐标, 将结果进行绘制, 可得频谱图, 用以对机组故障进行分析、诊断。
如今, 该系统已经在某电厂中得到了应用, 经多次模拟测试、现场实际测试, 该系统软件已经得到了不断改善, 具有一定的推广和应用价值。
参考文献
[1]施圣康.汽轮发电机组振动故障诊断技术的发展现状[J].动力工程, 2010, 21 (4) :1295-1298.
[2]蒋东翔, 倪维斗, 于文虎, 等.大型汽轮发电机组远程在线振动监测分析与诊断网络系统[J].动力工程, 2009, 19 (1) :149-152.
汽轮发电机组振动监测系统探讨 篇4
汽轮发电机属于旋转机械设备, 在运行中普遍存在机械振动。通常情况下, 振动会减少设备的使用寿命, 有些情况下能造成设备损坏, 甚至发生灾难性事故。尽管运行的设备不可避免的存在着振动, 但并非所有的振动都会影响设备的运行, 一般根据振动的量值来判断其对设备的危害程度。虽然较大的振动对机组的安全运行会产生不利影响, 但也可利用振动的存在和发展来诊断已出现和潜在的问题, 保证机组在发生严重损坏之前提供早期报警, 及时采取有效方法预防。由于振动诊断技术具有多参数性、多维性、可传递性和可实现性等优点, 因而得到了更为广泛的应用, 成为机组故障诊断中最主要的方法, 在电厂的运行和维护中受到广泛重视。
二、引起汽轮发电机振动的原因分析
引起汽轮发电机组振动过大或者不正常的原因有很多, 它既与设计制造有关, 也与安装检修质量有关, 还与机组在运行生产中的其它工作条件有关。结合实践经验, 笔者认为产生振动的原因有:
1、转子质量不平衡
若转子的质心与旋转中心不重合, 则会因为转子的不平衡而产生一个离心力, 这个离心力对轴承产生一个激振力, 使机组产生振动。其主要是由于原始不平衡、转动不见飞脱或松动、转子热弯曲。
2、机组中心不正
严格来讲, 机组中心应包括转子与汽缸或静子的同心度、支撑转子各轴承的标高, 轴系连接的同心度和平直度。该缺陷主要包括轴承标高不在一个合理的范围内, 转子与静子的同心度偏差过大, 联轴器法兰外圆与轴颈不同心等。
3、动静碰摩
汽轮发电机组因发生碰撞或摩擦而引起较大振动。碰摩使转子产生非常复杂的振动, 是转子系统发生失稳的一个重要原因, 轻者使机组出现强烈振动, 严重时可造成转轴永久弯曲, 甚至整个轴承损坏。机组动静碰摩经常由下列情况引起:转轴振动过大, 由于不对中等原因使轴颈处于极端位置, 整个转子偏斜, 动静间隙不足。
4、此外, 油膜失稳和汽流激振、结构刚度不足、转子中心孔进油、转子裂纹、发电机内部故障等也会引起机组的振动。
三、振动检测系统构成
汽轮发电的振动测量系统一般由硬件和软件构成。硬件由传感器、信号前端处理机和工控机 (配数据采集卡) 等部件组成。安装于轴系的传感器获取原始信号, 通过信号前端处理机进行预处理, 然后将处理后的稳定可靠的标准采集信号输入计算机进行采集。如图1:
四、机组振动故障诊断分析过程
通常当机组状态出现异常时, 必然会反映到振动水平的改变或异常, 特别是在振动频率上表现得最为明显。振动故障诊断的过程, 实质上是提取识别振动故障的症候, 并建立振动故障与识别故障症候的关系。其振动故障诊断一般分为下面的4个步骤。
1、判断振动是否异常。
通常当振动超过限值就认为振动出现异常。
2、异常振动时的频谱特征和相位分析。
当振动异常时, 立即进行频谱分析, 观察振动频率是低频 (低于转速频率) 、基频 (与转速同步) 、二倍频还是高次 (大于二倍) 谐波频率。如果振动以低频振动为主, 振动故障则可能为轴瓦自激振动等;如果频谱分析表明振动以基频分量为主, 则说明振动故障可能有转子不平衡、热弯曲等;如有明显的二倍频分量, 则说明可能的振动故障包括转轴弯曲、电磁激振等。
3、相关因素分析
由于汽轮发电机组结构复杂, 引起振动的原因往往不是单一的, 一种振动频谱往往对应多种振动故障, 即振动故障与振动频谱之间不是单一的对应关系。因此还必须引进振动故障识别的相关因素, 如时间、转速、负荷、励磁电流、振动变化趋势等, 从相关因素分析结果中可以进一步区分振动的类型和原因。
4、振动原因的综合判断
根据上述振动特征及相关因素分析, 对照各种故障状态下所反映出的振动特性就可以综合判断出可能的振动故障原因。
五、振动监测和故障诊断的作用和意义
振动监测系统可以对汽轮发电机组在开机升速、升负荷、日常运行、降负荷、降速停机等各种运行状况下进行全方位的振动监测并记录历史数据, 可以在机组发生振动故障时通过数据分析得出初步结论。若监测系统的数据可以提供给有经验的振动专家参与诊断, 可以提高振动故障诊断的及时性和准确性。通过专家提供的正确分析结果, 可及早预报故障的存在和发展, 预测故障原因和类型, 及早制定检修计划, 缩短检修时间, 降低维修费用;及时捕获故障信息, 减少为寻找机组振动故障原因而重复做的启停机试验, 提高故障诊断准确性, 使机组尽快恢复运行。
参考文献
[1]张正松、傅商新、冯冠平等:《旋转机械振动监测及故障诊断》, 机械工业出版社, 1991年。
[2]于文虎、宋斌:《大型火电机组的振动故障诊断》, 《中国工程科学》, 2001 (01) 。
汽轮机安全监测系统 篇5
水轮机本体故障多发于定子故障,温度监测是获取其工作状况的有效手段[1]。本文利用TCD-48数字温度巡检仪、RS-485总线和PC机监控分析软件,构成了一个水轮机温度在线监测系统。TCD-48数字温度巡检仪能实现48路温度采集,直接读取各个测点温度值,并通过RS-485总线上送PC工控主机,进行数据显示、保存和后期分析。
1 系统的总体构成
水轮机温度在线监测系统以现有水轮机中的测温元件和数字温度巡检仪为基础,以一台工控微型计算机作为系统主机,通信方式采用RS-485总线技术[2]。RS-485总线通信方式在对通信速度要求不高的情况下,具有实现简单、成本效费比高和数据传输可靠的优点。TCD-48温度巡检仪作为下位机,采集各个测温元件的温度值,并把数据通过总线传送给主机。主机内实时监控系统进行数据分析处理。
一台小型水轮发电机的测温元件一般有16~64个,大中型机组超过100个,分别分布在水轮机的定子和轴承等部位。以某水电站8 MW空冷水轮发电机为例:定子线圈温度有18点,定子铁心温度6点,空冷器热风、冷风各1点,正推力轴瓦温度1点,反推力轴瓦温度2点,水导温度2点,轴承油箱温度1点,油冷却器温度1点,共33点[3]。
TCD-48数字温度巡检仪采用MCS-51单片机为内核,Pt100铂热电阻作为测温元件,测温范围为-200~500℃,测量温度分辨率为0.1℃。TCD-48数字温度巡检仪每台可采集监测48个点。一台大中型水轮发电机,100多个点的温度监控点需要3台温度巡检仪。采用RS-485接口的串行数据总线完成温度巡检仪和工控PC主机的双向通信。RS-485总线传输距离长,大于1 200 m,抗干扰能力强[4]。通过PC主机实现温度在线监控,对单台温度巡检设备可以在30 m内完成48路温度检测,并上送上位机。通过实时监控可以很快发现温度异常,并定位故障源[5]。
1.1 系统硬件结构
图1是总体的系统框图,温度采集数据经采集点进入TCD-48温度巡检仪,温度巡检仪自身带有液晶显示,并简单地根据温度上下限进行声光报警。温度巡检仪通过终端接口挂在RS-485总线上,和上位PC主机保持双向通信。
1.2 RS-485总线结构
在串口通信的3种传输方式中,RS-232、RS-422、RS-485各有优缺点。RS-422工作于全双工通信状态,收发是各2根信号线。RS-485工作于半双工通信状态,任何时候都只能有一点处于发送状态,收发只需2个信号线即可,布网简单、结构可靠[6]。
由于温度巡检仪相对数据发送量少,多点通信,传送距离比较长,要求结构简单可靠,所以本系统采用RS-485布设通信总线,采用MAX491和MAX232模块连接主机PC的RS-232端口与温度巡检仪终端。MAX491是MAXMIX公司生产的RS-485通信收发器,工作于全双工状态,支持32路级联,在低速率通信情况下,传输距离大于2 km。MAX232是同系列的RS-232收发器,工作于半双工状态,主要用于总线RS-485通信模式和PC机RS-232通信模式的转换[7]。通信结构图如图2所示。
由于RS-485通信工作于半双工状态,所以需要对通信过程加以控制。由PC主机发送总召(召唤)命令,对应地址的温度巡检仪上送温度数据和自身状态数据。3台TCD-48数字温度巡检仪,1 min左右即可完成一次轮询,并实现数据的双向通信。
1.3 系统通信协议约定
作为基于RS-485总线通信的分布式温度监测系统,需要拟定于自身的软件通信协议,对通信过程加以控制。考虑到与其他监控系统的数据共享,对其他软件系统预留通信接口。规定如下通信协议。
1.3.1 协议格式
协议格式为
地址、功能码为1个字节,数据长度为2个字节,数据为n个字节,采用CRC累加校验,高位溢出。下发命令和指令返回都为此协议格式。主机PC和TCD-48温度巡检仪波特率均设置为9 600 bit/s,初始状态为串口中断方式。PC主机定时发送召唤数据命令。温度巡检仪收到主机发送的命令时,先判断召唤地址是否与自身相同:如果不同则不响应;如果相同则应答,根据功能码上送主机需要的数据[8]。
PC主机控制通信过程,主机接收到温度巡检仪上送数据后,结束本次通信过程;如果没有收到应答,则继续发送,如果3次不响应则视为线路故障。
1.3.2 命令功能码定义
功能码主要包括温度巡检仪参数读取、设置;校正零点、满点、线性点;读取通道温度数据;设置告警、温度上下限等。
1.3.3 举例
设告警(以下为16进制):发送指令03 06 000731 0064 00C8 1014 7E。
指令中,03为地址,06为设告警功能码,0007为数据长度,31为对所有通道,0064为设置告警,上限为100℃,00C8为设置告警上上限为200℃,1014为设置告警下限为-20℃,7E为校验和。设置成功后返回码为00 06 0007 31 0064 00C8 1014 7E。
2 在线监测程序设计
2.1 程序开发环境和功能模块
PC主机开发环境采用Visual Studio 2008,开发语言为C++。Visual Studio 2008构建了许多开发、调试和代码测试工具,并针对微软基础类库MFC(Microsoft Foundation Class library)界面开发增加了触模板(Ribbons)组件,大幅提高了开发效率和维护便捷性。本文使用MFC完成界面设计,并调用串行通信控件(MScomm)组件完成串口通信的控制[9]。
程序的主要功能包括通信流程的控制、数据的存贮与转发、数据显示与处理分析。系统的服务与功能模块如图3所示。
2.2 温度数据存贮与转发接口
监测系统的温度数据存贮使用开源的My SQL数据库。My SQL是一个真正的多用户、多线程SQL数据库服务器。My SQL是一个客户机/服务器结构的实现,它由一个服务器守护程序mysqld和许多不同的客户程序以及库组成。My SQL提供了一套通信应用程序接口(C API)函数,它由一组函数以及一组用于函数的数据类型组成,这些函数与My SQL服务器进行通信并访问数据库,可以直接操控数据库[10]。使用其提供的函数连接My SQL数据库代码为
考虑到各个系统之间信息的互通性,尤其是和DCS的数据共享,特增加了数据转发接口。设立监听端口2404,双方约定使用excel建立温度测点表,遵循IEC60870-5-104规约,利用主机网口进行通信。
2.3 水轮机温度数据分析
水轮机的温度测温元件主要分布在定子线圈和轴承部位。在水轮机本体故障中,主要是由于空冷或者水冷系统发生故障,如断水、堵塞和水管破裂等。在水电站运行中,需要对水轮机的定子温度施行严格有效的监控,实现对定子温度异常的有效监测和故障征兆的先期识别[11]。
本系统针对实时传送的数据加以数据拟合分析。一组测点的数据的横向比较,可以根据均值分析、曲线拟合,发现异常点,并加以重点分析[12]。图4(a)为某8 MW水轮机定子线圈的16组测温点某一时刻的温度图(图中,θ为温度,n为水轮机定子温度测点),16个测点均匀分布于定子内侧。若有某一处线圈短路或冷却异常,便可通过测点温度的横向比较,迅速加以定位。图4(b)为提取数据库历史数据得到1号测点7月份每天的平均温度值来拟合的曲线图(图中,θ为温度,N表示日期),借此可以分析水轮机定子一个月的温度变化[13]。针对测点历史数据进行数据挖掘、分析,可以进一步分析水轮机本体状态,为运行和维修提供参考[14]。
3 结语
汽轮机安全监测系统 篇6
近年来,发电厂重要的旋转机械如汽轮机、发电机等大多配置有振动在线监测系统,该系统具有振动报警和保护功能。用于电厂振动在线监测的振动传感器主要有测量绝对轴振的组合式传感器,测量相对轴振的电涡流传感器及测量轴承座绝对振动的速度式传感器。该系统已日趋完善,但是在实际使用过程中,由于电磁干扰、机械干扰、振动传感器选型不当和失效等原因[1],系统误报警甚至导致非计划停机事件时有发生,因此,分析总结振动在线监测系统失真显示故障的原因是很有必要的。
1 电磁干扰失真
1.1 电磁干扰失真产生的原因分析
电涡流传感器是以高频电涡流效应为原理的非接触式振动传感器,其电涡流的大小与被测金属体磁导率ξ、电导率σ、传感器线圈的几何尺寸τ、传感器线圈与被测金属表面的距离D、电流强度I和频率ω等参数有关。假定金属导体材质均匀,则传感器线圈特征阻抗可用Z=F(τ,ξ,σ,I,D,ω)函数来表示。由上式可知,如果在实际应用中能保持磁导率ξ、电导率σ在一定范围内不变,则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数,也就是说被测金属磁导率ξ、电导率σ在实际运行中如果发生大范围变化,将会造成振动测量信号的严重失真。同时,由于振动信号是一个弱电模拟量信号,利用信号电缆进行信号传输,不同的地网间会产生电势差,在屏蔽层产生环流,叠加在信号上同样会引起测量信号的波动或突变。
1.2 被测金属磁导率变化引起信号失真实例分析
某电厂发电机后轴承座绝缘破损导致被测金属磁导率发生大范围变化引起振动测量失真。该汽轮发电机组共有5个滑动轴承,其中5号轴承为发电机后轴承,Y向轴振方向基本为椭圆瓦工作转速下最小油膜厚度方向。大修后启动试验时,机组在升速的各个阶段各轴振和瓦振均比较理想,汽机试验后,全面检查各参数一切正常后进行电气试验。在进行发电机空载试验时,当定子电压升至9.87 kV时,发出发电机转子一点接地信号,紧接着发电机励磁侧的5瓦Y轴振由0.08 mm突变为0.25 mm以上,主汽门关闭(轴振大于0.25 mm保护动作)。汽机重新挂闸,定速3 000 r/min,各轴瓦振动与前次无明显变化。再次升压,当定子电压大于9.87 kV时,保护动作情况与前一次一样主汽门再次关闭。在DCS工程师站及汽轮发电机组就地进行实时检测和监视各个轴瓦和发电机及励磁装置的实际运行工况,当定子电压在9.87 kV前后各装置的实际运行工况并没有明显变化。但DCS显示5瓦轴振在定子电压大于9.87 kV后飞升至0.25 mm以上。由DCS中调阅资料发现,跳闸时除5瓦Y轴振突变外,其它各方向轴振和瓦振均无明显变化。检查发电机转子和励磁回路绝缘良好,此次大修后升速过程的转子交流阻抗和功率损耗试验与投运时的记录进行对比也无明显变化。
分析判断为5瓦Y轴振突变系电磁干扰所致,在5瓦Y轴振突升时,查阅工程师站的振动频谱,转频的1倍频分量0.101 mm,2倍频分量0.061 5mm,3倍频分量0.127 mm,4倍频分量0.052 mm。5瓦Y轴方向基本处于椭圆瓦油膜最小厚度的方向,发生振动突变时均为发电机定子电压升至一固定值。怀疑轴电流产生电磁感应对5瓦Y轴的轴振信号产生干扰,在最小油膜厚度方向磁场发生明显变化。5号瓦结构简图见图1,它采用绝缘附加在轴承环和轴承座之间的方式,挡油环和高压顶油装置处也有绝缘。顶轴油管之间的绝缘为一厚度仅有5 mm左右的绝缘带梢环,高压油管顶在梢上,再加上12 MPa顶轴高压油冲刷,绝缘带梢环易损毁。发电机转子接地一点保护信号取自转子正极、负极、发电机大轴,所以当轴电流形成后该保护动作发信号。停机后揭开5瓦轴承箱,解体顶轴油管,发现绝缘环已破碎。更换一绝缘环恢复再次开机、定速并进行电气试验,发电机空载试验等均正常,各轴瓦振动值与定速3 000 r/min时无明显变化。
上海电机厂生产的某台300 MW双水内冷发电机,启动过程中发现发电机的后轴承座,未加励磁电流前,轴振值显示正常;加励磁电流后,轴振信号工频的2、4、6倍频分量明显,且大于200μm。分析原因主要为当汽轮机高速旋转时,励磁电流磁化了转子,磁场在转子的表面产生高频交流成分,形成电涡流,从而使转子的导磁特性发生改变,涡流强度的大小与励磁电流的强度成正比。对于转子表面来讲,各处的磁化不同,产生不同的磁导率。对于电涡流传感器来说,它的输出值即等效阻抗和品质因数将随被测体的电导率、磁导率、传感器的激励频率以及被测体的距离的变化而变化。当转子旋转并用电涡流传感器测试时,仪器就会将磁导率的变化当作振动信号显示在表头上。针对此类情况在选择传感器时,尽量避免选用电涡流传感器。
1.3 接地不规范引起信号失真实例分析
某电厂在汽轮发电机组各轴承座上新装一套轴承座振动在线监测系统,励磁机前轴承座无论是升速过程还是在正常运行状态,振动显示远大于手感和其他振动仪显示值。起初怀疑传感器有问题,与其他轴承座调换后仍然如此。后发现系由于机柜处多点接地造成,将机柜处多点浮空,一点接地,系统恢复正常。
某600 MW机组4号轴承振动信号跳变引起机组跳闸,查其原因是连接电缆安装敷设时未做好防护,其屏蔽层因振动等原因磨损,造成2点或多点接地。
由于振动传感器输出电压是一个包含直流分量和交流分量的输出信号,其直流分量正比于感应线圈与金属导体之间的静态间隙,交流分量正比于两者之间的动态位移,即振动,所以振动信号是一个弱电信号。在发电厂中,轴承振动屏蔽信号电缆传输距离较长,如果中间破损、电缆夹层的动力电缆与信号电缆分层敷设不严格、测量装置机柜未按要求将信号地、装置地加以区分,这些都会形成不同程度的电磁干扰,在屏蔽层产生环流,叠加在信号上会引起模拟量波动或突变。因此,可靠的接地和电缆防护措施对抑制干扰非常重要,对此必须检查信号接地线、信号源接地线、交流供电电源地线、机架机壳屏蔽保护接地线,使其符合设计要求。
2 机械干扰失真
2.1 机械干扰失真产生的原因分析
机械干扰表现形式为传感器安装不牢固产生松动、测量支架自身产生结构共振、非接触式测量对应的转轴表面光洁度达不到要求及在转轴表面喷涂非导电材料或非合金钢材料。测量支架自身产生结构共振、转轴表面达不到测量要求是现场产生机械干扰造成信号失真的主要原因。
测量支架自身产生结构共振是因支架在测振方向的自振频率低于汽轮机转速对应的频率所致,通常要求测振支架的自振频率最好大于10倍的工作转频,而现场传感器安装不规范,有些支架过长或刚度不足,有些安装固定方式不牢靠。笔者认为要想提高支架的自振频率,支架应采用型钢如10 mm厚的角铁等材料进行制作,其悬臂不应超过100 mm,应在支架上攻丝套扣再用螺母锁紧的方式连接传感器与支架,支架最好固定在轴承座上。
在采用电涡流传感器进行转轴非接触振动测量时,对测试转轴表面的不平度、光洁度要有严格要求,如美国本特利公司推荐表面不平度为0.14～0.76μm。转轴表面喷涂非合金钢材料,电涡流传感器的灵敏度是不一样的,根据文献[2]介绍,铜灵敏度为13.9 V/mm,铝为12.8 V/mm,钢为8 V/mm,且要求金属厚度不小于0.2 mm。现场有时遇到铜质油挡磨损,铜质粘附在轴表面影响正常显示。例如:曾经有一台发电机处理轴颈磨损时进行了铜质喷涂,检修后启动发现显示值明显增大,后将传感器外移避开喷涂处,恢复正常显示。
2.2 支架共振引起失真实例分析
某电厂进行汽轮机通流部分改造后机组启动,在接近3 000 r/min或超速试验时,2号瓦Y向轴振快速上升,引起振动快速增长的主要是转速的2倍频分量,见表1、图2、图3。而与之处于同一平面、相差90°的X向轴振几乎无变化,见图4、图5。就地检查并与2X和相邻的其他瓦轴振对比,怀疑是由测量支架共振引起。3 000 r/min、3 080 r/min下1号瓦、2号瓦轴振及频谱见表1,传感器失真显示的可能性比较明显。经询问和检查,本次大修时将测量套筒的垫片去掉和套筒固定不好。此类故障,其表现特征是在某一转速下(非转子临界转速,非支撑系统共振转速)轴振出现峰值,其与转速有很好的对应关系,而其轴承座盖振值较小、变化平稳无峰值。
2.3 转轴表面损伤引起失真实例分析
某电厂低压转子前轴承3号轴振信号波形存在周期性的负向尖脉冲,脉冲幅度不随负荷和转速变化,不同转速脉冲相对于键相信号的相位恒定,Y向信号脉冲滞后X向约90°,参见图6、图7。判断3号轴颈传感器正对的表面存在凹坑缺陷,后经检查确认,电涡流传感器对应的轴表面挂起吊环处检修时被钢丝绳损伤[3]。
3 传感器选型不当或损坏
3.1 传感器选型不当或损坏产生失真原因的分析
对汽轮机振动进行测量的电涡流传感器每一型号都有着严格的技术规范要求。BN公司进行轴振测量的电涡流传感器就有Φ5 mm、Φ8 mm、Φ11mm、Φ14 mm、Φ25 mm等类型;epro公司进行轴振测量的电涡流传感器就有PR6422、PR6423、PR6424等类型。如Φ5 mm电涡流传感器线性范围为2 mm(80 mils),灵敏度7.874 V/mm;Φ11 mm电涡流传感器线性范围为4.0 mm(160 mils),灵敏度3.94 V/mm (100mV/mil)。所以在进行传感器选型时应该充分考虑被测金属所处的环境,如环境温度的影响、测量间隙的影响、频率高低的影响等,合理选型并配置参数(如显示周期、滤波时间常数等),减少测量误差。比如汽轮发电机组机头处,由于高压转子前外伸部分带有主油泵和多数汽轮机前轴承箱随汽缸热胀冷缩轴向滑动约二三十毫米,前箱箱体外型大、刚度弱,振动频率成分丰富,既有高频又有低频,在选择测量轴承座座振的速度式传感器时,不宜选用自振频率低、抗侧向振动加速度低的传感器。又如epro公司的PR9268型传感器,该型传感器的抗侧向加速度为19.6 m/s2,作为在线监测传感器使用时,会使1号瓦振动显示不稳定甚至误跳机。
3.2 传感器选型不当引起失真实例分析
某电厂汽轮机前箱轴承座安装了德国epro公司的PR9268型振子测量座振,振动保护定值125μm,投运半年后多次显示失真,示值接近保护动作值,甚至出现过两次误跳机,多次用日本产、美国产的便携式振动仪进行比对,振动值均不大。通过测试发现,当振动波形为单一正弦波时,比对一致。当振动波形复杂时,易于显示失真且不稳定,二者相差几倍。后将电路板的高通滤波器的电容改小5倍,失真跳跃现象减小,满负荷工况下消失。又如某电厂汽轮机前箱安装菲利普PR9268型振子,振幅从10～40μm波动,振动变化时主要是6.25 Hz和150 Hz的频率分量忽大忽小的变化,换为改进型传感器后显示稳定在10μm。
3.3 传感器损坏引起失真实例分析
某型机组振动在线监测系统为瑞士C.I.S AMREIN AG公司生产的接触式转轴绝对振动测量装置,绝对轴振测量传感器出现过7次碟形簧片开裂,碟形簧片开裂后,工频振动分量变化不大,相邻瓦振动无变化。主要表现为低于12 Hz的低频分量大幅增长,最高可达215μm,影响振动显示。分析其原因,一是簧片很簿约为0.5 mm,簧片较大易于开裂;二是传感器体积较大,轴承座轴向和水平刚度较弱。
3.4 机组运行工况引起失真实例分析
某电厂在修改阀门特性重叠度函数曲线时,1号调门突然关闭,“轴承振动大”保护动作信号发,汽机跳闸[4]。检查DCS上显示1号瓦X轴200μm,1号瓦Y轴115μm;2号瓦X轴130μm,2号瓦Y轴115μm (当转速大于2 900 r/min,轴承振动大保护跳闸整定值为130μm)。检查发现制造厂提供的1号调门重叠度函数有误,导致1号调门重叠度参数修改中发生1号调门快速关闭。分析认为,当汽轮机调门快速关启时,使高压转子发生径向快速位移,而在线监测系统这种径向快速位移变化按振动信号进行处理。当转轴与电涡流传感器缓慢相对运动时不影响振动显示,而当相对运动瞬间变化时,影响振动显示,出现振动峰值。对于此问题,只需要将保护延时适当扩大到3～5 s即可。
4 结论及建议
(1)在设计、设备选型、安装、调试、日常检修及维护过程中对造成振动信号失真因素多加考虑,避免机组正常运行中振动在线监测系统失真显示故障,发生误报警甚至非计划停机事件。
(2)当发生在线监测振动系统出现数值异常时,首先分析运行工况是否发生变化,在运行实际工况稳定情况下,分析观察同一轴承不同方向轴振、座振数值,并兼顾相邻轴承的振动变化。对于带有振动TDM系统的机组,可查阅振动波形、频谱等,予以分析、判别,同时结合振动传感器安装位置及传感器选型。
(3)当振动传感器安装在前轴承箱处,由于汽轮发电机组前轴承箱,高压转子外伸部分带有主油泵且多数汽轮机前轴承箱随汽缸热胀冷缩轴向滑动约二三十毫米,振动频率成分丰富,在选择测量轴承座座振的速度式传感器时,不宜选用自振频率低、抗侧向振动加速度低的传感器。
(4)当振动传感器安装在发电机后轴承时,由于发电机后轴承易受电磁干扰影响,除选用可靠的振动传感器外,设计及每次安装及检修时注意检查该轴承座的绝缘强度及接触是否良好,以免造成失真误停机。
(5)传感器的测量支架采用型钢如10 mm厚的角铁等材料进行制作,悬臂不应超过100 mm,采用在支架上攻丝套扣再用螺母锁紧的方式连接传感器与支架,支架固定在轴承座上,是提高测量支架自振频率的有效途径。
参考文献
[1]张学延.汽轮发电机组振动诊断[M].北京:中国电力出版社,2008.
[2]李海葆.工程振动试验分析[M].北京:清华大学出版社,2004.
[3]郭平英,党原健,秦晓伟,等.汽轮机低压转子振动故障分析[J].陕西电力,2008,36(1):54-57.
汽轮机安全监测系统 篇7
TSM为一型液压式安全装置, 在电子速率监控方面非常可靠, 拥有三重冗余性, 可使涡轮机避免不必要的停机, 确保了能量生成时的有效性和稳定性, 从而减少能耗、降低成本。当涡轮机超速约10%时, 电子超速保护装置即启动, 3个带有滑阀的开/关螺丝管可立即通过回动簧断开液压缸的压油, 停止阀可在0.3秒内关闭以终止工作。TSM的一个主要优点为, 可在多个位置传感器的帮助下, 对运行中的模块进行监控。该三个单元的联接点将即时把信息反馈给控制单元。理论上, 该系统完全失效的概率非常之低, 约10万年出现1次。
TSM尤其适合功率最高位1000MW的大型蒸汽轮机, 同时, 该模块也可作为升级装置安装于旧设备之上。其测试可在涡轮机正常运作时同步进行, 且不会产生任何干扰, 电子元件也可照常替换。