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本特利3500在国产310MW汽轮机组监测系统改造中的应用

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本特利 3500 在国产 310MW 汽轮机组监测系统改造中的应用
设备, 也可由此专用的通讯网关模块将系统内的 参数按照标准的 Modbus 协议送至集散控制系统 ( DCS) 、 汽轮机电液控制系统 ( DEH ) 等调节设备, 使成一体化, 用于画面显示、 做历史数据等等。 机组监测系统最终配置的确定 : ( 1) 改造前机组配置情况 该机组在改造前汽轮机监测仪表系统配置为 1 号~ 7 号、 9 号、 10 号轴承上安装复合探头( 一个 涡流探头和一个地震传感器) 测量轴相对于轴承 壳的相对振动和轴承壳相对于自由空间的绝对振 动, 然后由这两个信号矢量合成后得出轴的实际 绝对振动。 8 号轴承由于电机为双水内冷发电机 组因此有电磁干扰而没有安装涡流探头 , 只安装 有一个瓦振探头 , 测量轴承座的振动。另外, 还分 别装有轴位移、 低压缸差胀、 偏心、 汽缸膨胀、 键相 等保护系统。7200 监 测系统各监测 仪表的监测 功能见表 1。
监测系统从整体而言主要包括一次元件即通 常所说的探头、 前置器、 延伸电缆及二次元件即通 常所说的监测仪表模块。由于此台机组最初用的 即为 B. N 公司的产品, 因此在品牌的选择上就没 有作过多的考虑。仍然选用同一公司的产品 , 在 设备的选型、 支架的设计、 各类探头的安装方式、 监测仪表模块的互换性上都比其他设备具有其先 天的优越性。 该电厂所用的 7200 系列 TSI 产品是本特利 公司于七十年代就开 始推广应用的 监测系统产 品, 我公司在早期的技术引进型 300MW 汽轮机上 均选用的是此系列产品。在当时, 该系列产品由 于采用了电子模拟电路和数字电路来实现系统要 求的监测功能, 确实具有其先进性。但延用至今, 也确实开始暴露 出了它的缺陷 与不足。而 3500 系列则是该公司于九十年代推出的最新的监测系 统, 其设计应用了最新的 , 已被证明是可靠的微处 理器技术 , 是一个全功能监测系统 , 具有老系统不 可替代的优越性。此次改造即是将 7200 系列设 备改为 3500 监测系统及新型一次元件。 下面 , 我们就从 3500 监测系统的系统特性中 来比较一下此系统与老系统的差别, 从而看出改 造的必要性及必然性 : ( 1) 3500 监测系统的框架为标准的 19 英寸。 因此, 无需等到整套系统设计完毕已可确定安装 该系统的机柜的开孔尺寸了。 ( 2) 高密度 框架 14 个模 块, 56 个通 道。 3500 监测系统模块是一个集成度很 高的监测模 块, 每块模块都有 4 个通道 , 可实现两种不同的监 测项目, 使实 际使用 的模块 数量减 少到了 原先 7200 系列所用模块的一半。 ( 3) 软件组态, 无需对硬件操作 , 降低硬件损 坏危险。3500 系统已经应用了微处理器技术, 对 卡件的定义、 量程的设置、 报警值的设置等全部采 用计算机软件组态。而老系统则是靠调节监测仪 表卡件里的电位器来进行各参数的调整 ; 且老系 统各监测仪表的功能 与量程均在出 厂时就固定 了, 修改起来很麻烦 , 需要在定货时就将各类型写 入订货清单内提供给 TSI 制造厂家。
( 1. Shanghai Turbine Company Ltd. , Shanghai 200240, China; 2. IC Section of Maintenance Dept. , Qinshan Nuclear Power Company, Haiyan Zhejiang 314300, China)
Abstract:
In this article, the authors attempt to compare the newest turbine supervisory instrument 3500 system which
Qinshan Nuclear Power Company has been rebuild with the 7200 system they used before. So we can exhibit the improve ment of TSI and know the advantage and characteristic of this system, and may offer an exemple for design in the future. Key words: steam turbine; turbine supervisory instrumentation ( TSI) ; Bently 3500; relative vibration; absolute vibration
1电源则为半高模块。它打破 了 7200 系统无法做冗余电源的弊端, 3500 框架第 一槽即为电源位置, 可放置上、 下两块电源 , 其中 一块可作为备用电源。当主电源失电, 备用电源 将自动切换为主电源 , 使该套系统能继续正常工 作, 使保护作用不间断。 ( 5) 模块兼容 , 利于备件。由于整套系统采用 软件进行组态, 其卡件的实际种类则要少于老系 统。主要分为键 相模块 ( 3500/ 25) ; 偏心、 轴向位 移、 振动模块 ( 3500/ 42) ; 差 胀、 LVDT 模块 ( 3500/ 45) ; 转速模块 ( 3500/ 50) ; 继电器模块 ( 3500/ 32) ; 通讯网关 ( 3500/ 92) 等几大 类。具体各模块实现 的功能则完全由计算机来完成, 因此对汽轮机重 要参数的监测只用少量种类模块即可实现。电厂 在做备品备件时也相应减少了许多。 ( 6) 四通道、 十六通道可编程继电器, 软件编 程, 多层逻辑, 应用 自如。 3500 监测系统专门设 计了继电器模块, 可对此模块所在的框架内各类 监测参量进行! 与∀和! 或∀ 等多重逻辑运算并发出 一组开关量信号。而老系统的开关量信号则是从 各模块自身发出的, 因此为一一对应型的, 若要将 多模块进行逻辑运算后再发信号则需要通过外部 硬接线来实现完成了, 需增加外部接线。这样既 增加了工作量也降低了可靠性。 ( 7) 机组图显示, 综观全局 , 一目了然。 3500 系统为全计算机操作的监测系统, 取消了早期系 统的面板机械指针及液晶指示, 而改由计算机来 实现组态、 调试、 显示等各项任务。因此, 面板显 示的功能也在计算机中完成了, 其专门配置的操 作员显示软件 , 可显示各监测参量的实时( Realt ime) 值、 棒状图、 趋势图、 间隙电压值、 状态量等, 也可显示整体机组的机组图, 在一个机组配置画 面下显示各重要参量。 ( 8) 历 史 的 趋 势 数 据 采 集 和 显 示 : 10min, 20min, 1hr 等。在机组图显示的同时, 3500 监测系 统也能将实时采集的数据按 10min, 20min, 1hr 等 设置的不同间隔存储在显示计算机内 , 使形成历 史趋势, 便于查找、 分析。 ( 9) 网关 ( Gateway) 通讯功能。 3500 监测系统 也专门增加了一块通讯网关模块, 这样既可通过 各模块将原有的 4- 20mA 输出信号送到需要的
表1 名称 7200 监测系统各 监测仪表功能 功能 数量 ( 块) 10 2 2 1 1 1
一套 300MW 机组的 TSI 系统就需要用到 4 个 7200 框架, 占用空间大, 配备电源多, 备品备件多。改用 3500 监测系统后就可以解决这些问题了。 另外, 通过现场的实际勘察, 发现原 7200 系统 还存在以下缺陷: 11mm 探头线性不好, 每次校验及 标定后, 线性补偿很难完善, 造成误差; 原配置的差 胀探头为西屋公司特制的接触型的 LVDT 探头( 见图 1. 1) , 在运行中电缆经常容易磨损而产生干扰或误 信号, 因而不能正常指示差胀值。 ( 3) 改造内容及方案确定 针对以上长期运行过程中出现的问题, 在保 留原有所有监测功能的情况下, 为保证对汽轮机 本体进行最有限度的更改 , 我们决定作如下改造: # 差胀仍然采用原先所用的被测面 , 将原有 的 LVDT 型的差胀探头改为采用两个 35mm 探头 对装的补偿式差胀型式 , 其安装方式见图 1. 2, 根 据 310MW 机组低压缸的实际安装位置 , 进行差胀 探头支架的设计、 制造、 调试等。
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前言
汽轮机 监 测系 统 ( Turbine Supervisory Instru
入九十年代后, 随着计算机技术的不断发展与广 泛应用 , 电力行业中整个网局自动化水平以及管 理水平也在不断发展与提高, 随之对整个汽轮发 电机组的整体控制系统都提出了更高的要求, 各 电厂也都纷纷提出改造建议与要求, 其中也涉及 到了对早期机组中配置的 TSI 系统的设备改造与 更新。其中, 最具代表性的即为浙江秦山 310MW 核电凝汽式汽轮机组的 TSI 改造。 秦山核电公司系华东地区网局直属的大型核 电厂, 其一期现装有 1 台 310MW 核电凝汽式汽轮 机, 自 1988 年投运至今已有十多年。该厂主机由 上海汽轮机厂制造 , 而所配置的 TSI 监测系统为 B. N 7200 系列产品。根据秦山核电 公司的要求 及对现场的实地考察 , 于 2000 年 11 月该机组大 修期间对此系统进行了改造。
收稿日期 : 2002- 12- 04
作者简介 : 张新英 ( 1963- ) , 女 , 工程师 , 杨海琰 ( 1975- ) , 女 , 助理工程师 , 俩人从事汽轮机监测仪表 ( TSI) 系统的开发设计工作。
第3 期
热力透平
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( 4) 备用 电源, 自 动切换。 3500 监测 系统模
第 32 卷 第 3 期 2003 年 9 月
热力透平
TH ERMAL TU RBINE
Vol. 32 No. 3 Sept. 2003
本特利 3500 在国产 310MW 汽轮机组 监测系统改造中的应用
张新英 1, 杨海琰1 , 丁丽华2 , 金跃明2
( 1. 上海汽轮机有限公司 , 上海 200240; 2. 秦山核电公司仪 控队 , 浙江 海盐 314300) 摘 要: 通过浙江秦山核电厂 1 号国产 310MW 汽轮机 组监测系 统改造 这一事 例 , 对 比改造 前后监 测系统 ,

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bently 3500测振监测系统介绍

bently 3500测振监测系统介绍

3500测振监测系统介绍监测系统本特利内华达公司所生产的监测保护系统主要应用在大型旋转和往复式机械的本体振动等监测保护方面，我们的空压机和氧压机系统中都应用了BENTLY测振系统，因为超速对透平机组而言是极其危险的情形之一，所以必须安装超速保护系统。

本特利公司为此研制了由涡流传感器及超速保护监测器组成的电子超速监测系统，它是完整的超速保护系统的一部分。

我们的测振系统应用有3300和3500两种测振，这次重点介绍23500制氧机采用的3500测振系统3500监测系统是当今最新的机器检测系统，此系统能够通过多种传感器采集数据作为一个系统，提供连续、在线监测功能，适用于机械保护应用，它是本特利内华达采用传统框架形式的系统中功能最强、最灵活的系统，具有其他系统所不具备的多种性能和先进功能。

3500监测系统的设计目的如下●每个通道的价格比以往的监测系统更低，一表多用（轴振、偏心、轴位移、加速度可以通用），减少了工厂运作成本。

●数字化和集成化程度高，提高了监测系统的质量。

●支持在线插拔，维护时不需断电。

3500监测系统和我们以前使用的3300相比，3500比3300多了软件系统，而且一个软件多样化，且需要计算机进行组态，但组态完成以后就不再需要计算机。

而且也没有3300那样的显示面板，布置更密集。

BENTLY的3500监测保护系统由传感器（探头、延长电缆、前置器）就地电缆和监视器框架，计算机和软件组成。

我们就先从传感器开始介绍。

传感器1．1 传感器的组成及功能系统有三个独立的部分，其中任何单独一部分都不能称为传感器，这三部分分别是：探头，延伸电缆、前置器。

它既能进行静态（位移）测量,又能进行动态（振动）测量，主要用于油膜轴承机械的振动和位移测量，以及键相位和转速测量。

它能将一种物理量转化为另一种物理量，在前置器（也叫前置变送器）系统中，机械能被转化成电能，这个系统中使用的转换设备被称为前置器。

这种电子设备被安装在金属盒子里。

本特利3500安装与调试

本特利3500安装与调试

1传感器的安装与调试1.1轴承振动传感器探头的安装6个φ8 mm灵敏度为7.87 V/rnm的涡流探头分别装于1号、2号、3号轴承处。

每个轴承处安装两只互成90°,垂直于轴承,探头与水平方向的夹角为45°,分别测量X、Y方向上的振动。

一般涡流传感器,涡流影响范围约为传感器线圈直径的三倍,因此传感器对应的测量宽度应为传感器直径的三倍,而且在传感器空间24mm范围内不应有其它金属物存在,否则会带来误差。

安装间隙电压应为传感器输出特性曲线确定的线形中点位而定,φ8 mm灵敏度为7.87 V/mm的探头,安装间隙电压为-9.75 V或1.2 mm左右。

由于传感器线形电压范围大大超过测量范围,所以安装间隙允许有较大的偏差,只要保证测量范围在线形段内即可,但为了满足故障诊断和可靠性的需要,一般要求安装电压9.75土0.2 V。

1.2轴向位移、高低压差胀传感器的安装轴向位移测的是推力轴承相对汽缸的轴向位移,在机组运行过程中,使动静部件之间保持一定的轴向间隙,避免汽轮机内部转动部件和静止部件之间发生摩擦和碰撞。

两只轴向位移传感器探头安装在2号轴承处,分别装于甲乙两侧,探头朝向低压缸方向安装探头型号为7200型φ14mm探头,灵敏度为3.937V/mm，前臵器供电电压为-24V。

大轴相对于汽缸的设计零点为止推轴承靠在工作瓦面为大轴零位。

在安装轴向位移和低压差胀传感器前,首先要把大轴推到零位,然后按要求安装。

轴向位移的量程范围为-2 mm一+ 2 mm,安装电压-9.75土0.2 V沾化电厂汽轮机膨胀相对死点在2号轴承处,高压缸转子膨胀在以2号轴承处为相对死点向前箱方向膨胀,低压缸转子膨胀在以2轴承处为相对死点向发电机方向膨胀。

高低压差胀探头为不带前臵器φ25 mm涡流探头,灵敏度为0.8 V/ mm,因为高低压差胀都是朝着发电机方向安装,要使高低缸差胀测量范围均在线形范围之内,按照探头线性中点及量程范围- 2--10 mm定位。

Bently3500在300MW汽轮机组监测系统中的应用

Bently3500在300MW汽轮机组监测系统中的应用

周 瑞 俊
（ 西 兴 能发 电 有 限 责 任 公 司 ， 山 西 古 交 山 ０００ ） ３ ２ ６
摘要 ：通 过 某电 厂 １ 、２号 机 组 ３ ０Ｍｗ 汽 轮 机 组 Ｂ ｎｌ３ ０ 号 ０ ｅ ｔｙ ５ ０监 测 系统 应 用这 一 事 例 ，展 示
自进 入 ２ ０世 纪 ９ ０年 代 以 来 监 测 系统 设 备 的 发 展 ， 显 示 了新 一 代 监 测 系统 的 优 越 性 及 先 进 性 ， 为
代 起 ，在我 国 自行 开发 、设 计 、制造 的汽 轮 机上就 开始 陆续采 用 了汽 轮机 监 测 系统 。进 入 ２ ０世 纪 ９ ０
年 代后 ，随着计 算 机 技 术 的 不 断 发 展 与 广泛 应 用 ， 电力 行业 中整 个 网局 自动化 水平 以及 管理 水 平也 在 不断 发展 与提 高 ，随之 对整 个汽 轮 发 电机 组 的整 体 控 制 系统 都提 出 了更 高 的要 求 ，各新 建 电厂 也都纷
今 后 汽 轮 机 监 测 系统 的 配 置 提 供 了 一 个 范例 。
关键 词 ：汽轮 机 ；监 测 ；Ｂ ｎｌ３ ０ ；绝 对振 动 ；相对振 动 ｅ ｔｙ ５ ０ 中图分 类号 ：Ｔ ２ ７ Ｐ ７ 文献标 识 码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ７ －３ ０ ２ ０ ） １０ ４ — ２ ６ １０ ２ （ ０ ８ ０ —０ ４０
纷采 用汽 轮机 监测 系统 Ｂ ｎｌ ５ ０ 。 测 量 位 移 时 能 进 行 线 性 化 补 偿 ，提 高 了测试 精度 。这对 于原 来 量值不 太 准或
者 线性 度 不太 好 的胀 差得 到 了较好 的修 正 ，而 且在 调试 中几 乎不 用 测量 前置 器 电压 。 ｅ ）４通道 、１ ６通 道可 编 程 继 电器 ，软 件 编程 ， 多层 逻辑 、应 用 自如 。Ｂ ｎ ｌ ３ ０ ｅ ｔｙ ５ ０监 测 系统 专 门
Bently 3500系统小知识

Bently 3500系统小知识

Bently 3500系统小知识现我公司300MW机组的TSI系统即汽轮机安全监测系统使用的都是GE公司的Bently 3500 系统。

Bently 3500 系统广泛应用于机组的轴承振动、转速测量、轴向移动等信号监测，能够提供连续的、在线的监测。

笔者在工作中发现当汽轮机停机时，监测偏心的3500/42卡件上的OK灯正常，但BYPASS旁路灯红灯报警。

当检修人员按接口卡上的Reset复位按钮时也无法复位，但测量探头电压正常。

这种现象是否正常，是否为就地探头损坏，或者还是42卡件故障呢？机组开机之后，BYPASS灯会恢复正常吗？如果指示灯不能恢复正常，则无法开机。

因为转子由于重力和热弯曲导致的转子弯曲有可能磨坏轴瓦，偏心值的监测转子弯曲的重要数据，是机组开机的一个前提条件，因此在机组启动之前要保证偏心测量数据的真实性和准确性。

要确定BYPASS旁路灯红灯报警是否正常，我们应首先知道偏心测量的是什么？当转子转速不同时，偏心测量的数据也不一致，即1、当轴转速超出600转/分时，通频值是探头端部和轴之间距离的平均值。

它以与轴向测量值相似的方法显示。

仅当启用“通频通道高于600转/分（Direct Channel Above 600 RPM）”选项时，才显示通频测量值，我们一般都将此选项选择禁止，即当轴转速大于600转/时，偏心通频比例值的显示和警报将被禁用。

2、当轴转速低于瞬间跨交（Instantaneous Crossover）转速的设置值时，通频最大和通频最小相等。

此时通频测量值为一个相对于零参考点的瞬间测量值。

此类通频测量值称为瞬间间隙值。

3、当轴转速位于600转/分和瞬间跨交转速设值值之间时，通频测量值由两个值组成：相对于一个零参考点的一个最大值和一个最小值。

这两个通频值称为通频最大和通频最小。

此时通频最大和通频最小两值即为峰峰值（peak to peak），即偏心值。

上边我们多次提到了“瞬间跨交”一词，在3500/42偏心组态中，我们可以看到一个选项（如图1）：Instantaneous Crossover 中文意思是“瞬间跨交”即当通频偏心度测量值从通频最大/通频最小变为瞬间间隙值时轴转速的值。