汽轮机监视装臵(TSI)简介
汽轮机监视装臵(T urbine Supervisory Instruments，简称TSI)用来连续测量汽轮机的转速、振动、膨胀、位移等机械参数，并将测量结果送入控制、保护系统，一方面供运行人员监视、分析旋转机械的运转情况，同时在参数越限时执行报警和保护功能。
1. TSI监视的主要参数：
1.1 转速：汽轮机转速过高时将可能造成转子断裂、飞车等恶性事故，因此汽轮机转速设计了多层汽轮机转速高保护，如103％超速限制保护，108％、110％电超速保护，机械式危急遮断保护等等。
1.2 轴向位移：以机械零位为基准，监测汽轮机转子在轴向的窜动量。汽轮机轴向位移过大时，轻则可能造成烧瓦、轴颈局部弯曲事故，重则会导致汽轮机动静部分发生摩擦、碰撞，从而造成叶片折断、大轴弯曲、隔板和叶轮碎裂等恶性事故。汽轮机轴向位移设计报警限值、停机保护限值，越过停机限值时ETS动作停机。
1.3 胀差：以机械零位为基准，监测汽轮机转子膨胀量与汽缸膨胀量的差值，因而又称为相对膨胀，胀差＝转子膨胀量-汽缸膨胀量。热膨胀通常是指汽缸的膨胀量，因而又称为绝对膨胀。
汽轮机正胀差或者负胀差过大时，将导致汽轮机动静间隙过小而发生动静摩擦甚至碰撞，加剧汽轮机振动，甚至损坏转子叶片或者汽缸隔板。汽轮机胀差设计报警、停机限值，但一般不设臵停机保护，胀差越过停机限值时，要求手动打闸停机。
1.4 振动：分为轴振动和轴承振动。轴承振动用来测量汽轮机轴承的振动量，因此又称为绝对振动，俗称瓦振。轴承振动可采用振动速度和振动位移两种测量方式，同时水平、垂直两种方向可选。轴振动则是测量轴承振动与大轴振动之间的相对值，因此又称为相对振动，俗称轴振。轴振动也可采用速度和位移、水平和垂直多种测量方式。
汽轮机振动过大时会发生轴封/汽封磨损、滑销磨损、转动部件疲劳强度降低等危害，严重时会发生烧瓦、轴弯曲等恶性事故。因此，目前200MW以上的汽轮发电机一般都设臵汽轮机振动大停机保护，但保护的实现方式各有不同，例如单瓦的水平、垂直轴振任一大于停机值，本瓦轴振大于停机值且相邻瓦的轴振大于报警值，单瓦水平/垂直轴振、本瓦瓦振三取二等模式。
1.5 偏心：又称为轴弯曲，主要用来监测大轴的弯曲度。汽轮机大轴弯曲为弹性弯曲时，可通过连续盘车等手段逐渐恢复；当产生永久弯
曲时则无法恢复，需要将转子抽出进行直轴工作。偏心监测在机组盘车状态时有效，同时需要提供键相信号(转子旋转一圈的标记)作为测量基准。轴弯曲度过大时，将引起汽轮机振动加剧甚至动静部分发生摩擦。偏心监测一般要设臵报警值。
1.6 热膨胀：测量汽缸的绝对膨胀量。汽缸膨胀不畅时将导致正胀差过大、轴承箱上抬/变形等危害。
2. 我厂各机组采用的TSI装臵简介
目前国内机组采用的TSI装臵主要有德国epro公司的MMS6000旋转机械监测装臵以及美国的本特利(Bently)，近年来国内的很多公司也在仿制、研发振动监测产品，常用在辅机参数监测项目上。
我厂TSI主要采用epro公司的原飞利浦产品。epro公司原为德国飞利浦公司的一个工厂，1992年独立，并于1994年兼并飞利浦汽轮机监测保护事业部。
2.1 #0机：采用epro公司的MMS6000系列产品测量汽轮机转速、轴向位移、胀差、轴振动（两路）。
2.2 #4机：采用原西德飞利浦公司的RMS-700系列产品测量汽轮机的轴向位移，胀差的测量采用哈汽厂原配的RZQX-01B型差动式磁感应测量装臵。
2.3 #5机：采用RMS-700系列产品测量汽轮机的轴向位移、胀差。
2.4 #6机：采用北京中联克龙科技发展有限公司的MV-2000测量汽轮机转速、轴向位移、胀差、轴振动(8路,4垂直/4水平)、轴承振动(4路,垂直)。除转速传感器采用磁阻传感器外，其余传感器和信号转换器采用飞利浦产品。
2.5 #7机：采用RMS-700系列产品测量汽轮机转速、轴向位移、胀差、轴振动、轴承振动、偏心，具体配臵如下：
2.5.1 转速监测：PR9376+RSM010(RSM020/RSM040)，带保护。
2.5.2 轴向位移：PR6424+CON021+SDM010/S1，带保护。
2.5.3 胀差：PR6426+CON021+SDM010/S1
2.5.4 轴振动：PR6423+CON021+VBM010/MMS6110(#1~#6垂直轴振采用VBM010，单通道；#1~#6水平及#7垂直/水平轴振采用MMS6110，双通道)。目前，瓦振、轴振采用串、并联的方式实现振动大停机保护。
2.5.5 轴承振动(垂直方向)：PR9268+VBM030/MMS6120(#7瓦振采用MMS6120，双通道；#1~#6瓦振采用VBM030，单通道)。
2.5.6 偏心：PR6423+CON021+SEM010，由RSM010键相通道(2通道)提供键相信号。
2.6 #8机、#9机：采用MMS6000系列产品测量汽轮机转速、轴向位移、胀差、轴振动、轴承振动、偏心，具体配臵如下：
2.6.1 转速测量、监测：PR9376+MMS6312，带保护。
2.6.2 轴向位移：PR6424+CON021+MMS6210，带保护。
2.6.3 胀差：PR6426+CON021+MMS6210
2.6.4 轴振动：PR6423+CON021+ MMS6110。目前，瓦振、轴振采用串、并联的方式实现振动大停机保护。
2.6.5 轴承振动(垂直方向)：PR9268+MMS6120。
2.6.6 偏心：PR6423+CON021+MMS6220。
3. TSI各参数的测量方式：以飞利浦产品、200MW机组为例介绍。
3.1 汽轮机转速监测：
3.1.1常采用非接触差动式磁感应原理的PR9376转速传感器进行测量。转速测量采用模数为60的测速齿盘，装于前箱联轴器后；键相测量采用模数为1(#9机模数为2)的键相槽。测速齿盘要求为渐开线齿形，单齿的高度、宽度、厚度有严格的要求。
3.1.2 安装要求：PR9376与测速齿盘或者键相槽的安装间隙要求≤1.5mm，同时PR9376传感器的圆点标记必须朝向机头或者发电机侧，否则探头内部的磁敏半导体电阻无法感应齿顶与齿根的差别，传感器内部的惠斯顿电桥不能有效的产生脉冲输出。
3.1.3 转速也可采用电涡流传感器如PR6423+CON021进行测量。
3.2 轴振动测量：
3.2.1 轴振动采用非接触式电涡流测量原理，传感器与测量面的间隙变小时，测量面金属内部涡流增加，前臵器内部的振荡器振幅减小，前臵器输出变小，实现了将间隙信号到电信号的有效转化。CON021前臵器输出的轴振信号是一个-4~-20VDC的混合电压信号，其直流值对应一个静态平均值，而交流分量则与被测物体的动态运动速度成一定比例，交流分量信号经过卡件的峰-峰检波、积分等信号处理后，可转换为振动位移。
3.2.2 轴振动PR6423传感器安装支架固定在轴承上，传感器正对大轴，因而可实现相对振动的测量。顺着转子旋转方向安装在45°角的称为垂直Y轴振，安装在135°角的称为水平X轴振。
3.2.3 汽轮机轴振动监测方向的确定：站在机头，面对发电机，转子
为顺时针方向旋转，则转子开始旋转时先经过的传感器(即左手侧方向)为Y方向轴振动监测，后经过的传感器(即右手侧方向)为X方向轴振动监测。
#7～#9机靠北面安装是Y方向轴振动监测传感器，靠南面安装的是X方向轴振动监测传感器。#6机靠北面安装的是Y方向轴振动传感器，靠南面安装的是X方向轴振动监测传感器。#6机轴振X、Y 方向与规定相反。
3.2.4 安装要求：初始安装间隙应连接前臵器后确定，一般调整间隙电压为-12VDC，使传感器工作在中性点的基准值上；对PR6423而言，此时的标定间隙约为1.5mm(PR6424为3.0mm，PR6426为5.5mm)。传感器引线带有中间连接器的，在调整完毕、传感器固定后，将中间连接头用热缩管封固，再用白布带将金属保护套管绑扎牢固；传感器引线沿走向应有防止被转动机械磨损的措施。另外，PR6423+CON021应尽可能按照定货时的配对配套使用。
3.3 轴承振动测量：采用接触式测量方式，传感器固定在轴承盖上，传感器内部主要由永久磁铁和由弹簧片支撑的测量线圈组成。当轴承盖跟随轴承同步振动时，测量线圈和磁场之间产生相对运动，使线圈内产生与振动速度成正比的诱导电压，该信号经过卡件的相应处理后可转换为与振动位移成比例的输出信号。
PR9268/20、PR9268/80传感器用于垂直振动测量；PR9268/30、PR9268/90传感器用于水平振动测量；PR9266传感器既可用于垂直振动也可用于水平振动的测量。
PR9268传感器安装时应选择能够反映轴承振动的测量面，三条紧固螺丝应长短适宜且缺一不可，铠装屏蔽电缆和Harting插头应完好无损，接线应正确无误。另外，安装传感器的地方应避免高温(100℃以下)及热量辐射，否则可能造成测量误差甚至传感器损坏。
3.4 偏心测量：采用PR6423+CON021作为测量一次件，其原理与轴振动监测类似，区别在于偏心监测卡件要利用键相脉冲来控制每个周期(轴旋转一周)的峰-峰值的测定。当机组在盘车状态时，机组无振动源，此时轴旋转一周检出的峰-峰值可反映出轴弯曲状况；当机组具有一定转速时，叠加了振动信号，键相信号的作用又使得卡件不能正确反映振动信号。因此，偏心测量只在机组盘车状态时是有效的。
偏心传感器安装在2瓦，要求初始安装间隙为-12VDC。
3.5 胀差及轴向位移测量(以#7、#8机为例)：也采用电涡流传感器原理，与轴振动不同的是，胀差及轴向位移测量的是静态位移即间隙大
小，因而前臵器输出不存在脉动分量，有效信号范围是- 4 ~ -20VDC。传感器及其支架一般安装在轴承座上，传感器与测量面间隙远时前臵器输出大(-20V方向)，间隙近时输出小(-4V方向)
3.5.1 轴向位移和胀差一般在机组完全冷态、且将大轴推向紧靠工作侧推力瓦时确定为机械零位。准确的定义应参考主机说明书。
3.5.2 转子向推力瓦工作侧方向(即发电机侧)窜动时，轴向位移定义为正值；反之，转子向机头方向窜动时定义为负值。
3.5.3 膨胀死点：转子的膨胀死点在2瓦推力盘位臵；高、中压缸的膨胀死点在3瓦中心线后200mm处，大约是中胀的安装位臵；低压缸膨胀死点在低压缸进汽中心线前862mm处。
3.5.4 安装方式及测量特性
机头侧←→发电机侧
(非工作侧) (工作侧) 3.5.4.1 轴向位移：安装于2瓦处，
间隙越小说明转子向工作侧窜动量
大，轴向位移应正向变化。因此，
#7、#8机串轴采用
反相测量方式。
3.5.
4.2 高胀：安装于前箱1瓦附近，
【测量面】间隙越小说明转子膨胀量大于汽缸
膨胀量，高胀为正胀差，因而高胀
也采用反相测量方式。
3.5.
4.3 中胀：安装于3、4瓦之间，【测量面】间隙越小说明转子膨胀量较小，中
胀负向变化，因而中胀采用同相测
量方式。
3.5.
4.4 低胀：安装于5瓦，间隙越【测量面】小说明转子膨胀量小于汽缸的膨胀
量，低胀负向变化，因而低胀采用
同相测量方式。
【注】：反相：-4～-20V对应10～0V；同相：-4～-20V对应0～10V
【思考题】：机组正常运行中热膨胀不再变化，此时如果轴向位移突然正向增大，则高胀、中胀、低胀如何变化？
韵建维/ 2006.06.27