1汽轮机监测系统TSI讲解

汽轮机轴系监测系统概述汽轮机轴系监测系统作为热工保护内容的一部分，是实现汽轮机组运行自动化的机组运行自动化的基础，是保证汽轮机组安全经济运行的必备装置。

汽轮机轴系监视保护项目主要包括：汽轮机振动的监测、转子轴向位移监测、转速监测、缸胀及胀差监测、偏心监测等。

由于各个汽轮机机组的形式、结构以及组成不尽相同，因而不同形式的汽轮机所配置的监视和保护装置，其项目和要求也不尽相同。

汽轮机轴系监测（TSI）系统基本参数（一）、动态运行（振动）参数1.振幅振幅是表示机组振动严重程度的一个重要指标，它可以用位移、速度或加速度表示。

根据振幅的监测，可以判断“机器是否平稳运转”。

以前对机组振动的检测，只能测得机壳振幅，虽然机壳振幅能表明某些机械故障，但由于机械结构、安装、运行条件以及机壳的位置等，转轴与机壳之间存在着阻抗，所以机壳的振动并不能直接反映转轴的振动情况，因为机壳振动不足以作为机械保护的合适参数，但是机壳振动通常作为定期监测的参数，能及早发现叶片共振等高频振动的故障现象。

由于接近式传感器能够直接测量转轴的振动状态，所以能够提供机组振动保护的重要参数，把接近式电涡流传感器永久的安装在轴承架上，便能随时观测到转轴相对于轴承座的振幅。

振动幅值一般以峰—峰密耳位移值或峰—峰微米位移值表示。

一台运行正常的机组的振幅值都是稳定在一个允许的限定值。

一般来说，振幅值的任何变化都表明机械状态有了改变。

机组的振幅无论增加或减少，操作和维修人员均应对机组作进一步调查分析。

2.频率汽轮发电机组等旋转机械的振动频率(每分钟周期数)，一般用机械转速的倍数来表示，因为机械振动频率多以机械转速的整数倍和分数倍形式出现的。

这是表示振动频率的一种简单的方法，只把振动频率表示为转速的一倍、二倍或1/2倍等，而不用把振动频率分别表示为每分钟周期数或赫兹。

在汽缸测量中，振幅和频率是可供测量和分析的惟一主要参数，所以频率分析在汽缸振幅测量中是很重要的。

浅析汽轮机TSI保护控制系统监测汽机的重要参数有两方面的作用，一是调节系统，例如汽机的转速控制；二是保护系统，当监测的参数达到保护的定值时，触发ETS，保护汽轮机不发生危险事故。

以下，主要对保护系统的组成进行分析。

标签：TSI；汽机保护；控制系统引言汽机TSI指的是汽轮机的安全监测系统（Turbine Supervisory Instrumentation），通过对汽机转速、胀差、膨胀、偏心。

轴位移等监测，让汽机安全运行，针对热工来说，监测汽机的重要参数有两方面的作用，一是调节系统，例如汽机的转速控制；二是保护系统，当监测的参数达到保护的定值时，触发ETS，保护汽轮机不发生危险事故。

以下，主要对保护系统的组成进行分析。

1 概况本单元机组为两台300MW上海汽轮机机组，TSI使用艾默生CSI6500监测保护系统。

2 TSI保护控制系统简介TSI的保护系统主要有以下几个方面：（1）TSI超速保护。

当TSI监测到汽机转速大于3300转时，触发保护自动停机。

（2）转子的轴向位移保护。

转子推力盘相对于推力轴承的轴向位移正向或负向大于1mm时，触发保护自动停机。

（3）机组的膨胀保护。

汽缸的绝对膨胀和转子与汽缸间的轴向膨胀差大于规定值，触发保护自动停机。

（4）机组的轴系振动保护。

大型机组的轴系比较复杂，该监视系统一般可细分为：a.转子绝对振动峰一峰值；b.轴承座振动峰一峰值；c.转子相对于轴承座的相对振动峰一峰值。

一般使用转子与轴承的相对振动值，来做振动保护。

当振动大于125μm时，发振动报警；当振动大于250μm时，触发保护自动停机。

3 TSI保护系统的分析及改进3.1 原有的TSI超速系统，是由三个转速探头，分别经三块TSI卡件，和保护定值比较，输出三路保护信号至ETS不同的卡件中，在ETS的CPU中进行三取二的判断，输出保护信号。

整个回路中，任意一个探头故障，或者任一一个卡件故障，都不引起超速保护的误动或拒动，保护回路依旧能正常工作。

汽轮机安全监测TSI系统1 结构概述我厂的汽轮机保护装置采用的是美国本特利（BENTLY）公司生产的3500保护系统，本套汽轮机安全监视装置用于连续监视汽轮机本体各种参数,其监视参数有转速、轴向位移、胀差、轴承盖振动、键相、轴振动、汽缸绝对膨胀、偏心等。

系统的测点具有独立的监测电路和报警设置点。

每个测量模块均有模拟量输出功能。

每个监视装置输入电源均为220Vac、50Hz。

3500系统均采用B.N 公司系列涡流传感器和速度传感器。

转速、偏心、鉴相测量用8mm涡流传感器。

轴向位移测量用11mm涡流传感器。

胀差测量用11mm趋近式传感器。

1#～7#轴承盖振动用速度传感器。

1#～7#轴振动用8mm涡流传感器。

TSI监视参数测量回路如下：1.1 电源模块3500/153500电源是半高度模块，必须安装在框架左边特殊设计的槽口内。

3500框架可装一个或两个电源（我厂装有一个电源）。

任何一个电源都可给整个框架供电。

如果是两个电源，第二个电源可做为基本电源的冗余。

只要装有一个冗余的电源，拆除或安装另一个电源模块将不会影响框架的运行。

1.2 框架接口模块3500/20框架接口模块是3500框架的基本接口，它支持本特利内华达公司开发的用于和框架之间进行通讯的协议。

它前面板上的RS-232串行通讯口可直接与计算机进行连接通讯，这就使框架的组态可通过计算机上的专用软件进行。

框架接口模块必须放在框架中的第一个槽位（紧靠电源模块的位置）。

框架接口模块的运行，对整个监测系统的正常工作没有任何影响。

每个框架中都需要一个框架接口模块。

1.3 键相器模块3500/25键相器模块是一个半高度、两通道模块，用来为3500框架中的偏心监视模块提供键相位信号。

此模块接收来自电涡流传感器或电磁式传感器的输入信号，并转换成数字键相位信号。

注:键相位信号是来自旋转轴或齿轮的每转一次或每转多次的脉冲信号，提供精确的时间测量。

允许3500 监测器模块和外部故障诊断设备用来测量诸如1X 幅值和相位等向量参数。

TSI系统简介设备概述汽轮机是哈尔滨汽轮机厂生产的CLN600-24.2/566/566型冲动式、超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、双背压凝汽式汽轮机。

为保证汽轮发电机组安全运行，设计有一套本特利3500系列汽轮机监视保护系统（TSI），系统的配置、设计和安装依照制造厂家提供的资料进行。

小汽轮机MTSI系统也采用本特利3500系列产品。

大机TSI配置有一个机柜，两台小汽轮机TSI共配置一个机柜。

本系统通过电涡流传感器、速度传感器测量主汽轮机和A、B小汽轮机的转动机械的轴振动、瓦振动、轴向位移、偏心、胀差、键相、转速和缸胀等参数，通过各相应的监测模件测量各参数，当被测参数达到报警值或危险值时，模件相应的报警指示灯亮、相应的报警或危险继电器动作，达到保护转动机械安全运行的目的。

此外模件还输出模拟量信号以便显示和研究。

通过振动数据采集系统可以分析汽轮机的状态和振动原因。

DM20001、3500热工监控系统的试验室校验。

对3500系列的所有传感器(探头)：电涡流式、速度式探头和前置器以及相应的监测器（装于机箱内）必须全部在试验室内用专用的仪器、仪表和设备进行校验，探头校验按《电涡流传感器检定规程》和《速度传感器检定规程》进行，探头和监测器的整体校验严格按照《火电厂热工保护管理和有关规程》之“汽轮机热工监视和保护装置运行规程”相关部分进行，校验结果应提供以下数据：探头──前置器静态特性数据表及间隙电压和灵敏度。

探头──前置器──监测器校验数据表格。

各探头安装间隙及安装间隙电压。

各报警值、危险值的整定数据。

校验仪器仪表的名称、型号规格。

测靶材料的名称、型号规格。

2、机柜安装就位，有系统正常工作所要求的防尘、防震、防腐蚀、抗干扰以及合适的工作温度等环境条件。

3、TSI系统首次投入后必须有可靠的永久性电源,严禁接临时电源。

有TSI 要求的可靠地极，并保证测量系统单极接地。

4、装置的一次校验TSI装置的探头、前置器及其配套延伸电缆在试研院计量中心进行了全面的静、动态校验，各单元均为合格，校验结果有正式的校验报告交付用户。

TSI 汽轮机安全监视系统德国 EPRO 公司生产的 MMS6000 型汽轮机安全监视系统，为机组的安全、经济运行供给了牢靠的保证。

TSI系统能连续地检测汽轮机的各种重要参数，对如：转速、键相、偏心、轴振、盖振、轴向位移，确定膨胀、相对膨胀等参数进展检测帮助运行人员判明机器故障，使机组能在不正常工作引起的严峻损害前遮断汽轮发电机组，保护机组安全监测汽机的系统，系统的测点具有独立的监测电路和报警设置点。

每个测量模块均有模拟量输出功能。

每个模块都可以通过 RS232 与电脑相连，利用 MMS6100 组态软件对模块所对应的模块型号，报警点等参数进行组态。

检修工艺原则1安全措施及工作票1.1严格执行工作票治理制度，认真办理、检查、验证工作票。

1.2设备检修时严禁在设备上放工具、饮料等物体。

1.3就地设备检修时防止滑倒、跌伤。

2使用工具2.1一块万用表、一套电工组合工具、一把尖嘴钳、组合扳手、信号发生器、摇表2.2防静电真空吸尘器、防静电工具3检修电子电路应遵守的原则注：当安装、调试卡件时，要使用现场防静电工具。

3.1使用静电袋。

在把装入系统前不要把它从特别的防静电袋中取出。

卡件取出后，袋子待以后使用。

3.2翻开前把防静电袋接地。

在翻开含有半导体设备的防静电袋以前，请将其与设备外壳接触一下，或者接地。

3.3不要触摸电路。

处理卡件时，拿卡件的两侧，不要触摸电路。

3 .4防止半导体器件局部连接。

在使用前，肯定要检查和卡件相连的全部设备是否完好接地。

3.5测试设备接地。

3.6使用现场抗静电吸尘设备。

3.7使用接地手环。

连接接地环到电源引入盘上的接地插座，电源引入盘的接地插座和大地相连。

3.8不要用铅笔或圆珠笔设置小开关，防止开关触电损坏，触电损坏可能导致不必要的电路板误动作。

各测点在汽机本体上的分部位置如以下图：1、转速：机组转速传感共安装有十二只，其中键相、转速测量、机头周密瞬态转速仪各用一只，汽机超速、电超速、DEH 各用三只。

ETS/TSI（一）ETS：Engine Temperature Switch 引擎温度开关，汽轮机跳闸保护系统的简称 ,用于监视汽轮机转速，轴向位移，轴承润滑油压，凝结器真空以及电液调节统油压等。

它接受来自TSI系统或汽轮发电机组其它系统来的或停机信号，进行逻辑处理，输出指示灯信号或汽轮机遮断信号。

ETS控制系统至少具有下列停机功能：汽机转速>3300转/分，轴向位移过大，润滑油压≤0.02MPa（三取二），支持轴承温度>75℃（或）推力轴承担温度>75℃，凝汽器真空低于0.06MPa（三取二），发变组故障，手动停机保护TSI：Turbine Supervisory Instrumentation汽轮机安全监视系统TSI系统能连续地监测汽轮机的各种重要参数，例如：可对转速、超速保护、偏心、轴振、盖（瓦）振、轴位移、胀差、热膨胀等参数进行监测，帮助运行人员判明机器故障，使机器能在不正常工作引起的严重损坏前遮断汽轮发电机组，保护机组安全。

另外TSI监测信息提供了平衡和在线诊断数据，维修人员可通过诊断数据的帮助，分离可能的机器故障，减少维修时间，TSI还能帮助提出机器预测维修方案，预测维修信息能推测出旋转机械的维修需要，使机器维修更有计划性，其结果减少了维修费用及提高了汽轮机组的可用率。

该系统的监视参数有： (1)机组的转速监视。

(2)触发自动盘车的机组零转速监视。

(3)转子的轴向位移监视：用于监视转子推力盘相对于推力轴承的轴向位移。

(4)轴系偏心(弯曲)监视：用于监视转子偏心度的峰--峰值和瞬时值。

(5)机组的膨胀监视：用于监视汽缸的绝对膨胀和转子与汽缸间的轴向膨胀差(胀差)。

(6)机组的轴系振动监视，由于大型机组的轴系比较复杂，该监视系统又可细分为：1)转子绝对振动峰一峰值；2)轴承座振动峰一峰值；3)转子相对于轴承座的相对振动峰一峰值。

OPC:Overspeed protection controller是汽轮机的超速保护,它通过两个OPC电磁阀实现.一般是失电关闭，带电打开。

汽轮机安全检测系统.汽轮机安全检测系统(TSI汽轮机安全监测系统〈简称TSI 〉是监测、保护汽轮机安全运行的重要手段, 能连续、准确、可靠地监视汽轮机启动、运行、停机过程中的重要参数,当所监视的参数越限时, 能准确、及时地发出报警或停机信号, 与 TSI 系统通讯的瞬态数据管理系统,可通过计算机终端显示和打印有关的数据及图形。

TSI 监测系统组装在仪表柜中,并有端子与现场其它接口相连接,整个系统接受交流 220V 、 50HZ 电源供电。

一、 TSI 监测系统的构成TSI 监测系统由安装在汽轮机上各种形式的传感器及与传感器相连接的前置器、仪表框架三部分组成。

仪表框架为三个14位框架,每个框架均有电源、系统监视器占两个位置,其它 12个位置为监测器插件。

其具体构成如下:二、监测系统的功能1、电源及系统监测器TSI 监测系统具有电源上电抑制功能, 当电源上电或系统供电下降到低于操作水平时, 这一功能可以使每一个监测器抑制它的报警, 在上电之后, 抑制功能保持约2秒左右。

TSI 监测系统设置了一个 OK 继电器,目的是提供一个方法, 它可以告之,由与框架相联的传感器系统,所探测到的问题。

OK 继电器是与位于框架内的每一监测器的OK 线路联到一起的, 而 OK 线路则连续检查与监测器相联的传感器的工作状态。

如果该线路探测到传感器有问题。

则有关监测器前面板上的OK 发光二极管就熄灭,同时,继电器驱动信号则被送到位于系统监测器中的OK 继电器上去。

TSI 监测系统的各监测器具有三种自检功能,即 :周期性自检、通电自检和用户启动自检。

每次监测器接通电源, 通电自检将自动执行, 该自检执行一系列的基本测试和传感器OK 测试:监测器在运行过程中自动地执行周期性自检,在周期性测试过程中如果遇到非正常情况, 监测器将退出工作, 在 LCD 显示中出现闪动的错误代码, 如果错误为问题性的,监测器将恢复工作状态, 错误代码将存在监测器内存中,在用户启动自检时可对其进行检索:用户启动自检执行通电自检的内容,并可以读出和清除在周期性自检中存贮的错误代码。

tsi和tdm一体化系统在汽轮机故障诊断中的应用实例题目：tsi和tdm一体化系统在汽轮机故障诊断中的应用实例引言：汽轮机作为一种常见的能源转换设备，被广泛应用于电力站、石化、玻璃工业等领域。

然而，由于长期运行、复杂工况和高温高压等因素的影响，汽轮机故障频发，给生产和运维带来了诸多困扰。

为了提高汽轮机的可靠性和安全性，与传统诊断方法相比，引入tsi和tdm一体化系统在汽轮机故障诊断中的应用具有更高的准确性和效率。

本文将通过分析一具体的应用实例，详细介绍tsi和tdm一体化系统的原理、方法以及其在汽轮机故障诊断中的作用。

第一部分：tsi和tdm一体化系统的原理介绍1.1 tsi和tdm的基本概念和原理1.2 tsi和tdm在故障诊断中的优势1.3 tsi和tdm系统的组成和工作流程第二部分：实例分析：使用tsi和tdm一体化系统来诊断汽轮机故障2.1 故障背景和问题描述2.2 数据采集与处理2.3 基于tsi的故障特征提取2.4 基于tdm的故障模式识别2.5 故障预警与诊断结果第三部分：讨论和总结3.1 应用实例中的关键问题和解决方案3.2 tsi和tdm一体化系统的优点和局限性3.3 对未来发展和应用的展望第一部分：tsi和tdm一体化系统的原理介绍1.1 tsi和tdm的基本概念和原理TSI（Turbine Supervisory Instrumentation，汽轮机监视仪表）是一种测量和监测汽轮机运行参数的装置。

TDM（Turbomachinery Diagnostic Methodologies，汽轮机故障诊断方法）是一种基于监测数据和数学模型的故障诊断方法。

TSI和TDM的结合将测量、监测和诊断整合成一个系统，能够提供全面的、准确的故障诊断结果。

1.2 tsi和tdm在故障诊断中的优势TSI和TDM一体化系统在汽轮机故障诊断中具有如下优势：- 高准确性：通过实时监测和采集大量的数据，结合先进的数学算法和模型，能够快速准确地诊断各类故障。