电厂TSI系统故障分析及处理

张宏国

摘要：TSI系统在火电厂机组中占据着关键性地位，对于保障机组安全发挥着重要作用。TSI系统发生故障，将影响机组的安全稳定运行。对此，有必要分析TSI系统故障及其原因，并采取有效措施，实现对TSI系统故障的预防处理。本文简述了电厂TSI系统的概念，浅析了电厂TSI系统故障，探究了电厂TSI系统故障的处理应用措施，以期为电厂TSI系统故障处理提供借鉴。

关键词：TSI系统;故障分析;处理措施

PowerPlantTSISystemFaultAnalysisandTreatment

ZhangHongguo

（StatePowerInvestmentCorporationChongqingHechuanPowerPlantCo.，Ltd401536）

Abstract：TheTSIsystemoccupiesakeypositioninthethermalpowerplantunit，andplaysanimportantroleinensuringthesafetyoftheunit.FailureoftheTSIsystemwillaffectthesafeandstableoperationoftheunit.Inthisregard，itisnecessarytoanalyzeTSIsystemfailuresandtheircauses，andtakeeffectivemeasurestoachievepreventivetreatmentofTSIsystemfailures.ThisarticlebrieflydescribestheconceptofpowerplantTSIsystem，analyzespowerplantTSIsystemfaults，andexploresthetreatmentandapplicationmeasuresofpowerplantTSIsystemfaults，inordertoprovideareferenceforpowerplantTSIsystemfaulthandling.

Keywords：TSIsystem;Faultanalysis;Treatmentmeasures

前言：

TSI系统，即汽轮机监测保护系统是电厂汽轮机的监测保护系统。为有效保障汽轮机组运行的安全性和经济性，必须确保TSI系统动作可靠。但在实际中，电厂TSI系统极易产生各类故障，导致其保护信号出现异动情况，造成TSI系统出现误动，由此引发跳机事件，对发电机组运行的安全性和稳定性造成不良影响。对此，要深入分析电厂TSI系统故障，并立足于实践，积极探究有效措施对TSI系统故障进行解决。

一、电厂TSI系统概述

TSI系统，是电厂汽轮机配置的安全监视系统，具备保护机组的功能，且能实时监测机组状态，还能储存监视机组启动、运行、停止等各项环节涉及的转速、胀差、振动等重要参数，能如实记录机组输出信号，并能显示机组运行状态和自动停机等。另外，TSI系统能整理机组故障信息，便于快速诊断故障。TSI系统会直接影响机组运行的整体安全性。TSI系统涉及诸多方面的内容，极易受系统控制、测量探头安装以及信息传输等因素影响而产生故障，并导致机组跳闸等事故。双槐电厂300MW机组TSI系统使用EPRO公司产品，其包括对汽轮发电机和两台汽动给水泵的安全监视，由转速、偏心、轴位移、胀差、轴振动、盖振、热膨胀、超速、零转速监视器组成。除热膨胀监视器外，其余都采用MMS6000监控系统。

二、TSI系统工作原理

TSI系统中应用得最多的传感器是电涡流传感器，常用于对汽轮机振动、胀差、偏心、健相、轴位移、转速等检测，为汽轮机的安全运行提供了可靠保障。如MMS6000系统由系统框架，就地探头装置和延长电缆组成。就地探头装置由电涡流探头、延长电缆、前置器组成。它通过探头感应探头与被测金属端面间的间隙变化来反映被测各参数的变化。前置器将探头与被测金属面的间隙转变为0-24VDC信号。前置器与探头通过延长电缆连接。前置器与框架内的功能模块通过连接电缆相连。如图1为典型的TSI系统工作原理图

1、电涡流传感器的基本工作原理

电涡流传感器是利用电涡流效应工作的。如图2所示，一个通有交变电流I1的传感器线圈，由于电流的变化，在线圈周围会产生一个交变磁场H1。当被测导体置于该磁场范围之内时，则被测导体内便产生电涡流I2，同时也将产生一个新磁场H2，H2与H1方向相反，因而抵消部分原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因数Q发生变化。这个变化不但与导体的几何形状、电导率、导磁率有关，也与线圈的几何参数、电流的频率以及线圈到被测导体的距离间隙有关。一旦有关尺寸、材料确定后，其所产生的电涡流大小仅与被测导体的距离成单一函数关系。

2、振动信号的测量原理

振动信号是汽轮机发电机组最重要的参数之一。振动信号一般通过非接触式电涡流传感器测量振动的位移量，由于此时测量的振动位移量是转子轴表面相对于涡流传感器探头间的位置变化，因此又称作相对振动测量。它由测量探头、高频信号发生器和滤波器等组成，从前置器输出的电压正比于传感器与测量表面间隙的电壓，因此只要可靠测出输出电压大小就能间接反映机组的振动大小情况。

三、电厂TSI系统故障分析

1、缺乏完善的保护逻辑和硬件配置

TSI系统需对接收的现场信号进行统一的系统处理和逻辑运算，确保最终信号有效进入DCS系统或者ETS系统，并发挥报警或者信号保护功能。因此，需对逻辑保护条件进行合理设置，确保系统实现正确的逻辑“判断”，并保障系统的可靠运行。缺乏完善的保护逻辑和硬件配置，会导致机组发生异常[1]。

2、缺乏妥善的运维管理

在对TSI系统实施日常维护时，突发事件的发生，会伴有明显标识或报警。对此，应及时采取有效措施进行处理。部分连接介质出现老化，各类系统元件发生故障，或者其他因素影响周围环境，造成系统指标出现下降，并超出系统工作相应的允许范围，导致故障产生。人为因素引发的故障，会影响系统运行的可靠性。上述情况的隐蔽性较高[2]。对此，需加强维护管理，及时查找原因，减少各类故障的发生。然而，在实际中，缺乏妥善的运维管理，将导致故障加重。

3、缺乏对现场传感器的牢固规范安装

汽轮机组在转换机械量的具体过程中，主要通过传感器输出振动、盖振以及转数等电参数，输出的参数信号能通过现场连线，对监测系统及时传送。在安装传感器时，各类测量对象具有不同的要求。只有对传感器进行合理安装，其输出信号参数，才能有效保障TSI系统实现正常良好运行。在现场安装传感器时，若未能将传感器安装牢固，或者未遵循安装规定实施规范操作，将导致机组运行发生异常。

4、测量系统受到电磁干扰

电磁干扰产生的原因可能有2点，一是信号传输电缆的屏蔽效果不好，使外部电磁信号对测量信号或者测量信号内部之间产生干扰;另一个是就地前置器和测量模件的抗干扰能力不强。经测试前置器的抗干扰性能较好，而具有数据采集功能的测量模件由于安装在控制室内，附近有变频器、电源柜等大功率设备，电磁环境比较差，会对测量信号的处理造成一定的干扰。

四、电厂TSI系统故障的处理应用

1、优化保护逻辑和硬件配置

必须对TSI系统配置两路可靠性较高的AC220V冗余电源，并控制切换时间不超过5ms，在硬件配置上，应将电源模块配置于TSI装置内。为实现对全程冗余配置的更好保护，应设置三取二保护的信号回路，并合理分配信号将信号分部于不同的卡件防止卡件损坏导致误动。例如，各配置三块转速信号和轴向位移信号卡件。对于输出的所有保护信号，应同时常开两路将信号输出。在TSI系统中，应对保护逻辑配置闭锁条件，据此提升逻辑保护系统。

2、对TSI系统加强运维管理

为增强机组运行的安全性和可靠性，要增强系统配置和逻辑配置的合理性，并使用较为可靠的现场设备，在此基础上，对TSI系统加强巡视，检修维护，始终保障系统实现正常运转。另外，对TSI系统装置、电缆以及部件运行过程中存在的异常情况，要及时进行检修和维护管理。

3、对现场设备进行规范安装和调试

为保障机组运行的可靠性，应对TSI系统涉及的现场设备进行规范安装和调试。在安装传感器的过程中，应确保支架刚性充足，并在支架间运用具有较高可靠性的放松措施。例如，对支架添加防滑垫。将合适的底座配套与螺纹配置在振动探头中，不同规格的螺纹，极易造成振动探头松动。在选择传感器时，应尽量对一体化传感器进行选取。此类传感器实现了对传感器与延伸电缆的一体化结合。如果带有中间接头，需确保传感器尾线的绝缘具有较高的可靠性。固定延伸电缆，并确定其走向，应避免电缆损失。另外，在安装传感器前，应科学选择其前置器，确保前置器与传感器的良好配套，据此实现对系统线性的有效提升。

4、加强电磁干扰问题防范

前置器到测量模件的电缆一定要采用计算机屏蔽电缆，每一套轴振测量系统用一根独立的电缆。电缆屏蔽层采用单端接地，一般前置器处的电缆头屏蔽层不接地，所有电缆屏蔽层集中到机柜里接地，再接至DCS网络或单独的总接地。这样可以防止屏蔽层因两端电势差产生电流引起干扰。测量模件要安装在密封的金属机箱里，机箱接地接入DCS网络或单独的总接地，机柜和电缆布置要尽量远离大功率用电设备，这样可基本消除附近其他设备带来的电磁干扰。

结语

TSI系统作为安全监视和保护系统，能有效保障电厂汽轮机运行的安全性和稳定性。对此，要重视对TSI系统故障的总结，并采取有效措施进行解决。电厂TSI系统常见的故障体现在缺乏完善的保护逻辑和硬件配置、缺乏妥善的运维管理、缺乏对现场传感器的牢固规范安装。对此，要通过优化保护逻辑和硬件配置、对TSI系统加强运维管理、对现场设备进行规范安装和调试等措施实现对TSI系统故障的有效预防和解决，以实现发电机安全、可靠运行。

参考文献：

[1]李维敏.TSI系統故障原因及可靠性分析[J].山东工业技术，2016（03）：

31-32.

[2]陈羽，高文俭.提高TSI系统可靠性优化措施[J].云南电力技术，2020，48（02）：66-67+74.

[3]刘国辉，胡剑波，董伟.TSI系统在西柏坡电厂中的应用及故障分析[J].现代信息科技，2018，2（09）：126-129.