鄒縣發(fā)電廠7、8號(hào)汽輪機(jī)的容量為1000MW,監(jiān)測(cè)儀表(TSI)采用本特利3500系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì),包括:儀表框架、電源模塊、框架接口模塊、鍵相器模塊、3500/42/45/53/50監(jiān)測(cè)器模塊、繼電器模塊、通訊網(wǎng)關(guān)模塊、組態(tài)軟件模塊共8部分。該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能全面,采用冗余設(shè)計(jì),可靠性高;所有卡件均可帶電插拔;可通過微機(jī)對(duì)卡件進(jìn)行組態(tài)修改及在線監(jiān)視,可以方便的檢修及維護(hù)。
3500系統(tǒng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括轉(zhuǎn)速、軸向位移、偏心、鑒相、軸振、蓋振、脹差以及膨脹等。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目相關(guān)參數(shù)見表1。
其中:軸振、偏心、鑒相、轉(zhuǎn)速測(cè)量使用8mm渦流傳感器;軸向位移測(cè)量用llmm渦流傳感器;高、中差測(cè)量采用25mm渦流傳感器;低差測(cè)量用50mm渦流傳感器;軸承蓋振動(dòng)用9200速度傳感器;高、中壓缸熱膨脹監(jiān)測(cè)使用國(guó)產(chǎn)設(shè)備,顯示表為DF9032,探頭為TD-2型。渦流式探頭主要技術(shù)數(shù)據(jù)詳見表2。
一、安裝調(diào)試過程
1.1調(diào)試前的準(zhǔn)備工作
(1)機(jī)務(wù)的軸系相關(guān)工作己完成,在調(diào)試過程中在主軸上不應(yīng)有其他工作,以免影響調(diào)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。轉(zhuǎn)子己推至零位,靠近工作面并臨時(shí)固定,若末推至工作面,機(jī)務(wù)須提供主推力盤至工作面的間隙值,以便探頭定位時(shí)依據(jù)此間隙值對(duì)零點(diǎn)進(jìn)行修正。
(2)差脹、軸向位移探頭的安裝調(diào)試應(yīng)在機(jī)組冷態(tài)條件下進(jìn)行,其他探頭可在大流量沖洗完成后進(jìn)行安裝定位。
(3)TSI機(jī)柜上電正常,測(cè)量前置器電壓-24V/DC正常;探頭齊全、校驗(yàn)合格;支架齊全,并檢查動(dòng)作靈活,無(wú)卡澀、跳動(dòng)現(xiàn)象;螺絲、止退片、墊圈等零部件齊全。
(4)組態(tài)工具準(zhǔn)備齊全;安裝、調(diào)整工具準(zhǔn)備齊全,且均校驗(yàn)合格;通訊工具齊全;數(shù)據(jù)記錄表格準(zhǔn)備齊全;現(xiàn)場(chǎng)照明良好。
(5)安裝前,相關(guān)工作人員應(yīng)熟知各工序的關(guān)鍵點(diǎn)及危險(xiǎn)點(diǎn)。
1.2轉(zhuǎn)速探頭安裝定位
(1)轉(zhuǎn)速探頭測(cè)量盤在汽輪機(jī)前箱內(nèi),主油泵后,為120齒的齒輪盤。關(guān)鍵點(diǎn)為從軟件組態(tài)中將齒數(shù)設(shè)為120齒。
(2)超速1、2、3號(hào)及汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、零轉(zhuǎn)速探頭采用8mm渦流傳感器,大小為Ml0mm×l.0mm,有8m延伸電纜。安裝時(shí)將定位探頭與齒輪間隙在0.8~1.2mm即可。關(guān)鍵點(diǎn)為:間隙值測(cè)量,塞尺松緊適中;探頭安裝時(shí)先不要將延伸電纜與探頭引線連接,防止探頭旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)延伸電纜受力。
(3)DEH轉(zhuǎn)速共3個(gè)探頭,型號(hào)為MP-988,大小為M19mm×l.25mm,無(wú)中間接頭。該探頭2個(gè)對(duì)稱面上各有1個(gè)倒三角形的標(biāo)記,探頭定位時(shí)一定要將這個(gè)三角號(hào)正對(duì)齒輪中心線,與齒輪的齒平行,2個(gè)面無(wú)先后順序;DEH轉(zhuǎn)速探頭安裝間隙應(yīng)在0.8~1.0mm。關(guān)鍵點(diǎn)為當(dāng)間隙與方向不能兼顧時(shí),應(yīng)首先確保其方向性,間隙可適當(dāng)減小。
(4)機(jī)頭轉(zhuǎn)速表探頭為DF6201磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器,直徑18mm,無(wú)中間接頭,安裝時(shí)將定位探頭與齒輪間隙在0.8~1.2mm即可。
1.3差脹探頭安裝調(diào)試
汽輪機(jī)差脹包括有高差、中差、低差(2個(gè)低壓缸僅設(shè)計(jì)1只探頭,安裝在低壓二缸尾部),其中高差、中差使用2個(gè)25mm差脹傳感器,低差使用2個(gè)5Omm差脹傳感器,采用補(bǔ)償式測(cè)量原理。
1.3.1補(bǔ)償式測(cè)量原理
補(bǔ)償式測(cè)量使用2個(gè)探頭結(jié)合起來(lái)測(cè)量,使測(cè)量范圍增加為單探頭測(cè)量的兩倍。一般探頭安裝于測(cè)量盤兩側(cè)。當(dāng)測(cè)量時(shí),測(cè)量盤首先位于1個(gè)探頭的線性區(qū)內(nèi),隨著測(cè)量盤移動(dòng),在達(dá)到交叉點(diǎn)電壓后,另一個(gè)探頭測(cè)量起作用,2個(gè)探頭輸出信號(hào)經(jīng)前置器在卡件合成為差脹信號(hào)。
1.3.2探頭安裝
首先,根據(jù)測(cè)量范圍算出探頭之間的距離:D=量程+被測(cè)面厚度+2×零點(diǎn)對(duì)應(yīng)間隙。實(shí)際安裝時(shí)該距離可以略大,但不能小于該數(shù)值。其次,按照計(jì)算數(shù)據(jù)安裝探頭,先將探頭支架安裝完成,移動(dòng)托盤活動(dòng)靈活,探頭支架固定到合適位置。再將探頭裝在支架上,靠近被測(cè)面,確認(rèn)探頭與被測(cè)面平行,且兩探頭之間距離符合要求,試?yán)斜P探頭與被測(cè)面平行,且兩探頭之間距離符合要求,試?yán)斜P探頭輸出基本合乎要求后固定支架。zui后在每個(gè)支架與底座之間打入2個(gè)銷子,以固定支架、防止支架與底座之間打入2個(gè)銷子,以固定支架、防止支架活動(dòng)。
1.3.3差脹探頭調(diào)試
差脹探頭安裝調(diào)試的關(guān)鍵是交叉點(diǎn)電壓的確定,如果交叉點(diǎn)電壓未定準(zhǔn)的話,差脹顯示線性不好或顯示數(shù)據(jù)誤差較大。交叉點(diǎn)電壓的確定方法如下:
(1)根據(jù)探頭出廠或測(cè)試報(bào)告提供的靈敏度,或現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)托盤,采集探頭線性數(shù)據(jù),計(jì)算出每個(gè)探頭的靈敏度,設(shè)置卡件組態(tài)中2個(gè)探頭靈敏度值。選擇1個(gè)和2個(gè)探頭組態(tài)默認(rèn)的COV都比較接近的中間電壓值,寫入組態(tài)中,上傳修改后的組態(tài)至卡件。
(2)根據(jù)選定COV現(xiàn)場(chǎng)定位2個(gè)探頭的位置。用萬(wàn)用表測(cè)量2個(gè)探頭的前置器輸出電壓,當(dāng)電壓接近COV,偏差不大的時(shí)候固定好探頭,2個(gè)探頭都固定好以后,調(diào)整托盤位置,使2個(gè)探頭的前置器輸出電壓盡量一樣,記錄該電壓值為實(shí)際的COV值,將卡件組態(tài)中2個(gè)探頭的COV修改為該電壓值,上傳卡件組態(tài)。
(3)移動(dòng)托盤,檢查測(cè)量線性,檢查線性時(shí)看組態(tài)中單個(gè)探頭的DIRECT值和間隙電壓值。
(4)設(shè)置差脹方向。高壓轉(zhuǎn)子向汽機(jī)側(cè)脹為正;中壓、低壓轉(zhuǎn)子向發(fā)電機(jī)測(cè)脹為正。高、中、低差分別設(shè)置為靠近1號(hào)、遠(yuǎn)離3號(hào)、遠(yuǎn)離5號(hào)探頭(1、3、5號(hào)探頭均位于汽機(jī)側(cè))。
(5)零點(diǎn)確定及托盤固定:高差量程-9.5~15.5mm;中差量程-11~14mm;低差量程-10~40mm。因此,對(duì)高差:(15.5-9.5)/2=3mm。零點(diǎn)定位方法:①將發(fā)電機(jī)側(cè)探頭以交叉點(diǎn)電壓所在位置靠近測(cè)量盤3mm;②算出零點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓,依據(jù)電壓定位,電壓值=交叉點(diǎn)電壓+靈敏度×3(交叉點(diǎn)電壓及靈敏度均指發(fā)電機(jī)側(cè)探頭)。確定零點(diǎn)后,固定托盤。
對(duì)中差、低差確定零點(diǎn)方法一樣,修正距離:中差為1.5mm,低差為15mm。(上述假設(shè)機(jī)務(wù)己推至工作面,如末推至工作面,應(yīng)再增加機(jī)務(wù)提供間隙值的修正)。
1.4軸向位移探頭調(diào)試定位
每臺(tái)機(jī)組共有3個(gè)軸向位移探頭,實(shí)現(xiàn)軸向位移三取二保護(hù)邏輯。軸向位移測(cè)量用llmm渦流傳感器,安裝在現(xiàn)場(chǎng)汽機(jī)主推力盤后,探頭在被測(cè)面東側(cè),固定在同一個(gè)支架上,信號(hào)輸出到同一塊3500/42卡件。軸向位移量程-2~+2mm,報(bào)警值-1.08mm、+0.6mm,停機(jī)值-1.28mm、+0.8mmn。調(diào)試步驟如下:
(1)設(shè)定軸向位移方向。軸向位移正方向?yàn)榇筝S向機(jī)頭為正。探頭安裝在發(fā)電機(jī)側(cè),正常推力方向遠(yuǎn)離探頭為正。
(2)根據(jù)間隙電壓安裝探頭。卡件組態(tài)中設(shè)定的軸向位移探頭安裝零點(diǎn)電壓為-9.7V,現(xiàn)場(chǎng)軸向位移探頭安裝在支架上的位置從上到下依次為軸向位移1、2、3,定位時(shí)應(yīng)先固定好軸向位移3探頭,測(cè)量前置器電壓-9.7V,然后定軸向位2,zui后將軸向位移1固定好,3個(gè)探頭的前置器輸出電壓都是-9.7V,然后移動(dòng)托盤,看卡件顯示的軸向位移值,檢查3個(gè)軸向位移顯示符合要求。
(3)移動(dòng)托盤至軸向位移報(bào)警和停機(jī)值,檢查繼電器卡件狀態(tài)正確,報(bào)警值、停機(jī)值信號(hào)正確發(fā)出。
(4)定位。將托盤移動(dòng)到卡件顯示軸向位移值(機(jī)務(wù)提供間隙值為:-0.45mm),前置器輸出電壓-7.9V,將托盤固定好。
1.5軸振、鍵相探頭定位安裝
軸振及鍵相探頭現(xiàn)場(chǎng)安裝定位時(shí),理論值應(yīng)按照-9.75V定位。但考慮安裝探頭的套管受熱膨脹及冷態(tài)時(shí)頂軸油頂軸、熱態(tài)時(shí)潤(rùn)滑油油膜因素,會(huì)使探頭與被測(cè)面間隙變小,電壓降低,因此定位時(shí)按工程經(jīng)驗(yàn)值現(xiàn)場(chǎng)軸振和鍵相探頭按-10.lV定位。
二、存在問題及解決措施
2.1軸向位移正方向的確定
7號(hào)機(jī)組安裝軸向位移正方向以大軸向機(jī)頭方向移動(dòng)為正。8號(hào)機(jī)組zui初安裝軸向位移以大軸向發(fā)電機(jī)移動(dòng)方向?yàn)檎?br />
(1)大軸軸向受力分析。機(jī)組軸系及測(cè)點(diǎn)安裝如圖1所示。
正常穩(wěn)定運(yùn)行期間,高壓缸迸汽使轉(zhuǎn)子前移,中壓缸、低壓缸均為中間進(jìn)汽,可以認(rèn)為對(duì)大軸的軸向作用力為零。總體看,汽機(jī)主軸受到向汽機(jī)側(cè)的推力,軸向位移的正方向?yàn)閱柶麢C(jī)側(cè)。
(2)根據(jù)制造廠家提供的保護(hù)定值判斷:跳閘值為-1.28mm/+0.8mm。假設(shè)發(fā)電機(jī)側(cè)為正,安裝時(shí)工作面定零,則保護(hù)定值應(yīng)為-0.8mm/+1.28mm;安裝時(shí)非工作面定零,則軸位移保護(hù)定值雖為-1.28mm/+0.8mm,但高中低差顯示偏差為0.48mm(推力面與支撐面間隙)。
綜上所述,8號(hào)機(jī)組TSI軸向位移調(diào)試zui初的定位是錯(cuò)誤的。zui終將8號(hào)軸向位移定位改正為工作面定零、向汽輪機(jī)側(cè)為正。
2.2交叉點(diǎn)電壓設(shè)置問題
7號(hào)機(jī)TSI調(diào)試過程中,發(fā)現(xiàn)差脹探頭在調(diào)試線性過程中總是出現(xiàn)線性不好的現(xiàn)象,特別是雙探頭互為補(bǔ)償式的測(cè)量方法,在確定交叉點(diǎn)電壓時(shí)需要反復(fù)調(diào)整,包括調(diào)整量程和探頭靈敏度,使測(cè)量誤差減小到允許范圍以內(nèi),但這樣定位后使探頭量程壓縮。在以后檢修時(shí),應(yīng)校驗(yàn)探頭線性,得到準(zhǔn)確的探頭靈敏度值。
原因分析:①探頭安裝時(shí),兩探頭之間距離可能偏大,導(dǎo)致交叉點(diǎn)電壓附近存在死區(qū);②常規(guī)安裝調(diào)整方法是建立在理想前提下,一次測(cè)量系統(tǒng)的位移-電壓特性是線性的,并且其靈敏度*符合統(tǒng)一指標(biāo)。不過,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)出的位移-電壓特性與制造廠給定的位移-電壓特性有差別,有時(shí)差別還比較大。由于位移-電壓特性的不可調(diào)整,而且又是非線性誤差,所以無(wú)法做到全測(cè)量范圍的誤差在允許值內(nèi)。
解決方法:通過對(duì)雙探頭差脹測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理和調(diào)整方法進(jìn)行深入的分析和研究,提出新的建立在差脹測(cè)量工作原理上的調(diào)整方法:
(1)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確測(cè)量差脹渦流傳感器測(cè)量系統(tǒng)實(shí)際位移-電壓的數(shù)據(jù)。
(2)根據(jù)差脹測(cè)量范圍確定差脹渦流傳感器測(cè)量系統(tǒng)的工作段。
(3)根據(jù)工作段內(nèi)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用zui小二乘法計(jì)算實(shí)際傳感器的*靈敏度。
(4)根據(jù)實(shí)際傳感器的*靈敏度和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定差脹渦流傳感器測(cè)量系統(tǒng)實(shí)際位移-電壓特性。
(5)將靈敏度輸入組態(tài)。
(6)根據(jù)差脹渦流傳感器測(cè)量系統(tǒng)實(shí)際位移-電壓的特性和測(cè)量顯示形式確定傳感器的安裝零點(diǎn)。
(7)傳感器安裝后進(jìn)行差脹測(cè)量系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)校核。
(8)在聯(lián)調(diào)校核上進(jìn)行zui終的系統(tǒng)微調(diào)校核,確保系統(tǒng)誤差盡可能減少。
2.3低差探頭安裝定位問題
8號(hào)機(jī)組因工期原因,探頭安裝與轉(zhuǎn)子對(duì)輪連接交叉進(jìn)行。其安裝過程如下:機(jī)務(wù)連接高中壓轉(zhuǎn)子對(duì)輪,完成后將轉(zhuǎn)子推至工作面,熱工安裝軸向位移、高差探頭;機(jī)務(wù)連接中壓缸、低壓1缸轉(zhuǎn)子對(duì)輪,完成后熱工按照軸向位移顯示值確定中差位置;油沖洗后機(jī)務(wù)連接低壓Ⅰ缸、低壓Ⅱ缸轉(zhuǎn)子對(duì)輪,熱工按軸位移定位低差零點(diǎn)。
在定位低差零點(diǎn)時(shí),發(fā)現(xiàn)軸向位移顯示-0.l5mm、高差為0.20mm、中差顯示0.55mm。分析該數(shù)據(jù),將軸向位移平移至0mm,則高差為0.35mm,中差為0.40mm,即高中壓轉(zhuǎn)子分別相對(duì)缸體脹出0.35mm和0.40mm。經(jīng)查受油沖洗影響,溫度由17℃升至約35℃,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子膨脹。在此情況下單純按軸位移修正低壓缸差脹零點(diǎn)顯然不合適。zui終,按軸向位移加轉(zhuǎn)子膨脹估計(jì)值進(jìn)行修正(因轉(zhuǎn)子膨脹只能估計(jì),該數(shù)據(jù)不能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性,可能存在固有偏差)。該問題只能等待下次停機(jī)*冷卻后復(fù)核、調(diào)整。
因此,要求位移、差脹安裝時(shí)應(yīng)全部在冷態(tài),且時(shí)間間隔不要過長(zhǎng)。
2.4關(guān)于軸向位移問題
現(xiàn)3只探頭安裝在1塊卡上,并進(jìn)行3取2邏輯,不符合風(fēng)險(xiǎn)分散原則,該問題有待增加卡件后分別接入3塊不同卡件,確保危險(xiǎn)分散。
2.5超速保護(hù)軟件組態(tài)問題
試驗(yàn)時(shí),第1通道超速動(dòng)作后,第2、3通道聯(lián)動(dòng)。第1塊超速卡件故障或拔下,當(dāng)2通道超速動(dòng)作時(shí),3通道不動(dòng)作;插上第1塊超速卡時(shí),1、3通道均動(dòng)作。且超速保護(hù)動(dòng)作后若要復(fù)位報(bào)警,必須在相應(yīng)卡件用硬接線短接RESET端子。
檢查卡件組態(tài):①超速卡件(3500/53卡)組態(tài)2號(hào)、3號(hào)通道組態(tài)默認(rèn)同第1通道,此時(shí)2、3通道組態(tài)為灰色無(wú)法對(duì)其進(jìn)行改動(dòng)。在第1塊53卡組態(tài)中,選中GROUPACTIVE,使3塊53卡組態(tài)一致,只要組態(tài)第1塊卡就可以。做超速保護(hù)3取2邏輯時(shí),在卡件組態(tài)中對(duì)GROUPOPTIONS下的GROUPVOTING選項(xiàng)進(jìn)行選擇,選擇了DEPENDENTVOTING,即在3塊卡件中做完3取2邏輯,zui終送出1個(gè)超速跳機(jī)信號(hào),但ETS邏輯要求TSI分別送出3個(gè)超速跳機(jī)信號(hào)進(jìn)入ETS,在ETS實(shí)現(xiàn)3取2超速跳機(jī)邏輯,因此應(yīng)選擇INDEPENDENTVOTING。②在卡件組態(tài)中ALARMMODE項(xiàng)OVERSPEED選擇LATCHING,即超速報(bào)警信號(hào)發(fā)出后,即使轉(zhuǎn)速降回正常值,超速報(bào)警信號(hào)也不會(huì)消失,必須短接卡件后的硬接線復(fù)位報(bào)警信號(hào),修改為NONATCHING后超速報(bào)警信號(hào)即可自動(dòng)復(fù)位。
2.6軸振卡件組態(tài)問題
當(dāng)軸振卡件及回路故障時(shí)卡件報(bào)警BYPASS,實(shí)際組態(tài)為卡件報(bào)警BYPASS即輸出危險(xiǎn)狀態(tài),若有另外通道再發(fā)報(bào)警,則會(huì)引發(fā)跳機(jī)。檢查卡件組態(tài),在第1層SLOT14繼電器卡件(3500/33卡)組態(tài)中,1~11號(hào)通道軸振保護(hù)動(dòng)作組態(tài)ANDVOTINGSETUP選項(xiàng)下,選擇了NORMAL'AND',當(dāng)卡件BYPASS信號(hào)發(fā)出時(shí)認(rèn)為該通道的危險(xiǎn)值信號(hào)為1,即該通道軸振跳機(jī)信號(hào)發(fā)出力口有另外通道再發(fā)報(bào)警,即發(fā)停機(jī)信號(hào),這樣做組態(tài)的目的是為了防止保護(hù)拒動(dòng),但也增加了保護(hù)誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn),實(shí)際組態(tài)將參數(shù)修改為TRUE'AND',即當(dāng)卡件BYPASS信號(hào)發(fā)出時(shí)認(rèn)為該通道的危險(xiǎn)值信號(hào)為0,降低了誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。
2.7探頭及引線固定問題
探頭引線和延伸電纜的連接一定要緊固好,現(xiàn)在使用白布帶將接頭纏好,白布帶遇油后收縮,包得更緊,也可以使用耐油熱縮管緊固接頭。另外在緊固探頭和支架螺絲時(shí),要加止動(dòng)墊片,軸向位移固定螺絲上有孔,直接用鐵絲固定,防止長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)螺絲以致松脫。
2.8系統(tǒng)設(shè)備方面
(1)卡件散熱量較大,卡件溫度較高,今后應(yīng)注意機(jī)柜的散熱問題。建議加裝風(fēng)扇,并增加柜內(nèi)溫度報(bào)警至DCS。
(2)現(xiàn)場(chǎng)前置器安裝對(duì)地絕緣問題:該系統(tǒng)對(duì)信號(hào)屏蔽要求較高,建議在今后檢修時(shí)增加絕緣底座,將前置器固定在該底座上,確保系統(tǒng)單點(diǎn)接地。
(3)TSI安裝完成后,經(jīng)過運(yùn)行檢驗(yàn),3500系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示正常,證明安裝是成功的,對(duì)問題的處理是可行的。這些為今后的檢修、安裝均提供了依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。
三、結(jié)束語(yǔ)
TSI安裝調(diào)試的好壞將直接影響到汽輪機(jī)組的安全運(yùn)行,而其調(diào)試在整個(gè)機(jī)組的熱控調(diào)試過程中所占的比重相對(duì)較少,往往得不到調(diào)試人員足夠的重視,因而給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。