淺析振動監視儀在汽輪機保護系統裝置（TSI）模塊中出現 問題的原因

振動監視儀模塊在汽輪機保護系統模塊中占有重要位置,是TSI模塊中主要的核心部件。汽輪機監視儀表主要有振動監視儀模塊、熱膨脹監視儀模塊、軸向位移監視儀模塊、轉速監視儀模塊、軸振動監視儀模塊、超速監視儀模塊等，可以連續監測汽輪發電機組振動和過程量的多路監控系統，用于連續顯示機組的啟停和運行狀態，并為記錄儀表提供信號。當被測參數超過整定值時發出報警信號，必要時采取自動停機保護，并能提供故障診斷的各種測量數據。

 汽輪機監視儀表（TSI）在設計、安裝和使用過程中需要注意：
1、測點的優化：根據監測對象的需要確定傳感器的類型、安裝位置和數量。
2、傳感器的安裝：根據不同類型傳感器安裝要求進行，傳感器支架應保證有一定的剛度，防止發生共振。
3、系統組態：通過組態軟件正確設置各模塊的正常工作參數，報警邏輯通常需要采用“與”方式，防止單一傳感器故障造成誤跳。
4、系統調試：當系統安裝結束正式投運前，對系統的功能進行靜態和動態調試，確保監測、報警、變送輸出和通訊等功能正常。

　　
　　一、TSI系統故障中振動監視儀出現問題的原因分析與處理
　　
　　通過對近80臺機組運行情況的統計，將振動監視儀模塊中引起TSI系統異常的主要原因、處理措施及可能存在的隱患歸納如下。
　　

1.1振動監視儀接受的信號易受干擾
　　
　　振動信號由安裝在軸承處的探頭測得的軸相對振動信號和安裝在軸承上的速度（加速度）探頭測得的軸承振動信號疊加得到。據統計振動單點信號作保護，導致機組誤跳閘的概率大，如某機組1號軸承Y方向振動信號突變，查閱DCS歷史曲線（見圖3），該軸的振動信號（圖中蘭線，紅線為X方向相對振動信號）瞬間超過高Ⅱ值，持續時間約4s，但未停機，當時無設備啟停操作，測量系統無異常。調閱無錫文盛自動化MPS8200X系列裝置記錄與組態，發現通道接線與組態不符，跳機輸出信號實際未送出。

　　某機組11號軸承振動信號誤發跳機，查閱DCS記錄:跳機前4分鐘，該軸的振動值開始明顯增大直至超過高Ⅱ值;機組跳閘后4分鐘內，該軸的振動峰值一度出現500μm并大幅振蕩;轉速下降至2420r/min時振蕩消失，波動仍繼續存在，但上述時間段內相關參數均無異變。無錫文盛自動化儀器儀表有限公司 

MZD-1型雙通道軸瓦振動監測儀，配接SPZ-5型振動速度傳感器，可測量各種旋轉機械的軸承振動的幅度，可以監測旋轉機械的垂直、水平方向的振動。

　　振動信號之所以導致保護系統誤動作概率大，是因為振動（用速度表示）需經過一次積分轉換成所需的位移信號，以無錫文盛自動化的產品為例，其換算公式為:
　　
　　D=1000V/3.14f
　　
　　式中D為位移（峰值），mm;

V為速度（峰值），mm/s;

f為頻率，Hz。
　　無錫文盛
　　由于積分過程中，速度信號會受到與頻率有關的增益影響，低頻增益大，高頻增益小。當速度探頭受到低頻干擾時，有可能會影響輸出信號發生突變，復合后將輸出一個較大的振動虛假信號，增大了保護誤動作的概率。

　　1.2測量部件（振動速度傳感器）故障
　　
　　這類故障現象多數表現為信號突然變化，但影響機組的結果不同，如某300MW機組4號軸承y方向振動信號，突然跳變超過保護動作設定值（高Ⅱ值）而導致停機（見圖1）。檢查未發現任何異常情況，更換無錫文盛自動化電渦流探頭、前置器后，系統恢復正常。

　　
　　另一臺600MW機組沖轉過程中，6號軸承Y方向軸承振動信號突然由30μm增大直到報警設定值（高Ⅱ值），停機后仍在60μm至80μm間周期性波動（見圖2）。先后更換卡件、前置器和延伸電纜，波動末消除，更換探頭后恢復正常。

　　
　　　　
　　　
　　1.3振動監視儀接地與電纜防護不規范
　　
　　不同的地網間會產生電勢差，在屏蔽層產生環流，疊加在信號上會引起模擬量波動或突變，因此，可靠的接地和電纜防護措施對抑制干擾非常重要，統計中的不少實例證實了這一點:
　　
　　某機組在750MW運行時，3號瓦振動持續跳變，原因是電纜的屏蔽線沒有接地;
　　
　　某脫硫系統的增壓風機停運時，振動信號一直跳變甚至超過高Ⅱ值，原因是現場測量機柜接地虛焊;
　　
　　某600MW機組基建調試階段，脫硫增壓風機因振動信號跳變導致跳閘，經仿真試驗，原因是電焊機在TSI測量機柜附近焊接，機柜處于電焊機接地點與焊接點間，焊接時機柜附近接地線上產生的電勢差經電場耦合進入信號線后，導致卡件與前置器損壞;
　　
　　某600MW機組4號軸承振動信號跳變和某30OMW機組汽輪機轉速信號跳變，分別引起機組跳閘，經查原因都是連接電纜安裝敷設時未做好防護，其屏蔽層因振動等原因磨損，造成2點或多點接地引起。
　　
　　　對于TSI系統，探頭、延伸電纜和前置器，三者是一個測量整體，有相應的阻抗和特性曲線，一旦因外界因素導致其變化，也會引起信號異常。如某機組運行中8號軸承Y方向振動信號波動大，原因是前置器連接延伸電纜的接頭內有雜質引起。
　

　1.4內部軟件設置不當
　　
　　為減少TSI系統單點信號作保護引起的保護系統誤動作，有的機組增加證實信號，保護邏輯修改為二選二。但如果TSl內部軟件設置不當和維護不及時，同樣會導致機組誤跳閘。
　　
　　某機組運行中，3號軸承振動高Ⅱ值信號誤發跳機，檢查保護邏輯為本軸承的相對振動x向高Ⅱ值信號和Y向高Ⅱ值信號組成"與"邏輯，按理不應動作停機。但檢查裝置輸出設置為"閉鎖"（信號消失后需人工復位），再檢查歷史記錄，發現3號軸承Y向振動信號1個月前曾達高Ⅱ值，因未復位輸出信號被保持。當3號軸承X向相對振動通道故障時，"與"邏輯條件滿足導致跳機。
　　
　　1.5保護定值偏大
　　
　　國內發電杭組汽輪機的軸承振動信號，都統一設計高Ⅱ值為125μm，高Ⅱ值為25Oμm，有多次汽輪機本體異常情況下裝置未起到保護作用。如某600MW機組運行時振動信號發生突變，振動數據分析判斷有物飛落，經查中-低靠背輪的螺栓蓋板半個飛脫，但振動zui大值也剛到高Ⅱ值。另一臺600MW機組運行在358MW負荷時，因鍋爐原因跳機，機組重啟后其低壓轉子振動信號明顯增大，當時進行了動平衡處理。1a后機組檢修時發現低壓轉子圍帶飛脫嚴重，其中低壓轉子第3級動葉片圍帶均有多段發生損壞或脫落，但異常情況發生時的振動值離高1值相差甚遠。
　　
　　1.6電源系統未冗余
　　
　　目前仍有機組的TSI系統為單電源供電，或雖然采用了雙路電源但電源模塊仍為單個。盡管至今還未出現因電源失去使TSl系統癱瘓的情況，但單電源供電始終是安全隱患。