tsi系统的可靠性分析与探讨

tsi系统的可靠性分析与探讨

段海涛

（华电龙口发电股份有限公司山东265700）

摘要：汽轮机监测保护仪表（TurbineSupervisoryInstrument，TSI），是一种可连续监测汽轮机转子和汽缸机械工作状况的多路监控仪表。它能连续地监视机组在启停和运行过程中的各种机械参数值，为DAS、DCS、ETS等监控系统提供信号，当被测参数超过整定限值时发出报警信号，必要时提供自动停机的保护信号。此外它还能提供故障诊断的各种测量数据。目前国内大型机组用得较多的TSI有三种，它们是美国本特利内华达公司的3500系统，德国艾普公司的MMS6000系统和瑞士韦伯公司的VM600系统。此外，还有德国的申克、日本的新川公司的产品也有应用。它们为主机和辅机提供了轴承振动、偏心度、键相、轴向位移、缸胀、差胀、转速、零转速等监测项目，在汽轮机的安全运行中起到十分重要的作用。

关键词：tsi系统；可靠性；分析与探讨

前言

TSI系统的安全可靠是保证机组安全稳定运行的前提条件之一，然而由于涉及测量探头安装、信号传输、逻辑组态、系统控制等多方面的原因，TSI系统异常造成机组运行的不安全事件或者跳闸的事故时有发生。如何有效、全面地提高TSI系统的可靠性是摆在热控专业面前急需分析探讨并予以处理的问题。

1影响tsi系统的可靠性的几点因素分析

1.1信号干扰

从统计结果来看，信号干扰是当前3500监测仪表显示异常的主要原因，但如何才能解决这个问题，首先要知道干扰产生的来源和传播途径，只有屏蔽产生干扰设备或把干扰产生降到最低，切断传播途径，增强设备的抗干扰性能，才能从根本上解决干扰问题[1]。信号干扰主要分为以下3种：1）外部干扰：凡能在空间产生电磁场的电气设备和输电线路都能产生干扰。首先，电厂本身就是一个很强的交变电磁场，再加上380/220V及以上交流电的电磁干扰，在这样的环境中电缆及控制设备必然会受到电容（静电）耦合、电磁耦合等电磁干扰。再一个，电缆也是干扰的主要发生器，它向空间发射电磁信号；2）射频干扰：指大功率的高频发生装置，比如凝泵变频装置，空冷变频装置，以及电气装置开、断时产生的火花及电焊机产生的弧光等；3）感应干扰：指信号电缆经过较强的交变磁场时，耦合到信号回路中的干扰。

1.2接头、接线松动，速度传感器性能异常

根据我们机组日常维护过程中总结信号不稳定的原因还有以下几点：1）延伸电缆与前置器或电涡流探头接头松动导致信号波动；2）前置器接线铜线插入深度不够，导致接线松动信号波动；3）一瓦振动探头经常处于100℃左右的高温，同时还要受到轴封漏气的影响，使用一段时间后，出现性能下降的情况导致信号波动。

2提高tsi系统的可靠性的几点措施

2.1正确规范的完成TSI系统现场设备安装和调试工作

TSI系统现场设备的可靠性是保证整个系统可靠性的基础，是保障TSI系统准确动作的先决条件。传感器安装时其支架必须有足够的刚性，与支架之间要采用可靠的防止松动的措施，如增加防滑垫等，振动探头内的螺纹与底座配套，不同规格的螺纹可能引起振动探头安装不牢，防止因长期振动导致传感器松动甚至脱落[2]。应选择一体化的传感器即传感器与延伸电缆一体化，不带中间接头，否则要有可靠的措施保证传感器尾线与延长电缆的接头有可靠的绝缘。延伸电缆的走向与固定不应有损失电缆的隐患。传感器安装前连带与之配对的前置器应该成套进行效验，以确保系统有较好的线性。

2.2改善系统供电

当前，大多数TSI系统都是使用双电源供电，然而，也有部分TSI系统使用的是单电源供电，有的虽然使用了双路电源，但电源模块却是单个的。对于TSI系统运行的可靠性来说，单电源供电是一个很大的安全隐患，所以，应采取以下措施来完善系统供电。①配置两路可靠的AC220V电源冗余供电，而且切换时间要小于5ms，确保TSI系统没有初始化。此外，在系统宫殿中，电源模块的数量最少是2块，只有这样，系统电源才可以进行无隙切换。②若用直流电源做保护电源，就必须具备相应的措施，使得在查找接地故障的过程中，系统供电可以正常运行，而不会有保护误动出现。

2.3规范TSI系统电缆接地及铺设工作，防止干扰信号进入系统

为了防止电缆之间的信号相互干扰，每一个信号都应该使用独立的四芯屏蔽电缆，电缆铺设时应避开有可能出现电磁干扰的区域，信号电缆应与动力电缆分层铺设。系统采用在机柜侧电缆一端接地法，即在电子设备间的TSI盘柜处单端接地，就地浮空。有备用芯的，备用芯在机柜处也应该接地[3]。电缆屏蔽层应直接延伸到机架的接线端子旁，尽量靠近框架处破开屏蔽层，使得露出屏蔽层的接线尽可能的短，并将屏蔽线直接接在机架的COM或者SHIELD端上。通常系统的COM端与机架电源在出厂时，缺省设置为导通，整个系统是通过电源地接地，因此与其他系统连接时，应该把TSI系统和被连接的系统作为一个整体系统来考虑并保证屏蔽层为一点接地。前置放大器应选择金属盒安装，且应放置在较小振动并便于检修的位置，盒体底座垫10mm左右的橡皮后固定住。

2.4优化TSI系统的保护逻辑与报警信号

对于TSI系统来说，其保护逻辑与报警信号有着重要的作用，其有利于降低由单点信号保护所带来的机组误动概率，这是促进TSI系统运行可靠性提高的重要措施。笔者认为，在技术层面，应主要从以下几方面着手：①对于TSI系统的动作跳机信号，应使用常开信号。②对于振动保护信号源应使用轴承的相对振动信号，再经过一定的逻辑优化，也就是让轴承的x向相对振动达到跳机值，此时，相邻轴承也应为报警值，只有在该条件下，振动保护信号进行动作。这样一来，就可以很好地提升TSI系统运行的可靠性。

2.5加强对TSI系统的运行维护管理

合理的逻辑与系统配置、可靠的现场设备是系统稳定运行的基础，而及时的检修和维护则是系统稳定运行的有力保证。因此需加强对TSI系统的部件、装置、电缆运行中出现的异常现象及时检修、维护和管理。TSI的涡流探头系统校验时，应保证探头、延长电缆和前置器成套进行，校验周期随机组B级检修进行，有资质的检定机构出具的校验合格报告和机务配合下进行的传动效验记录可溯源。定期检查TSI系统的历史曲线，若有信号跳跃现象，应引起高度重视，及时检查传感器的各相应接头是否有松动或接触不良，电缆绝缘层是否有破损或接地，屏蔽层接地是否符合要求等，并进行处理。定期检查测量TSI各测点的间隙电压，结合当前状态与以前的记录进行分析对比，了解变化趋势。按规定进行联锁保护试验，确认系统的可靠性。联锁试验时对每个保护项进行一一确认，对既有硬逻辑又有软逻辑的保护系统，联锁试验单上要特别注明，并分别进行试验。试验中发现的问题要查明原因。就地测量探头处应贴有明显的警示牌，严禁磁性物体接近探头，在离探头5米处严禁使用步话机通话。

总结

在汽轮发电机组中，TSI系统是一个最为重要的保护设备，因而近年来受到越来越多的重视。但是，就目前的实际情况来看，TSI系统运行的可靠性存在着很大的问题，不仅会影响该系统的正常运行，也大大地削弱了该系统的保护功能。因此，相关人员应针对其中存在的问题，采取有效的措施，不断促进TSI系统运行可靠性的提升。

参考文献：

[1]蔡文川.TSI系统故障原因与优化措施分析[J].通讯世界，2018（03）：192-193.

[2]丁彪.TSI系统故障原因分析与优化措施[J].河南电力，2016（05）：21-22.

[3]李维敏.TSI系统故障原因及可靠性分析[J].山东工业技术，2016（03）：31-32.