东方电气汽轮机安全监测系统培训教材

DEA

东方电气自动控制工程有限公司培训教材

七轮机安全监视及保护系统

Turbine Supervisory Instrument System And

Turbine Emergency Trip System

第 一 版

中国东方电气集团

东方电气自动控制工程有限公司

内 容 提 要

本教材是针对我公司生产的汽轮机安全监视及保护系统的培训而编写的，基本原理可用于135MW、200MW、300MW、600MW等机组，但各测点的测量范围、报警值、停机值以及TSI测点图，各型机组都有差异，具体内容在培训时由专业技术人员进行讲解。详细内容可参阅“汽轮机启动运行说明书”。本教材着重介绍安全监视及保护系统的原理、系统构成、功能、安装和调试等。

本书适用于电厂运行、维修人员学习使用，也适用于我公司经营、服务、管理、生产人员学习使用。

主 编：陈广斌 主 审：尚小林 徐正华 责任校对：王 炜 责任编辑：秦 晴

前 言

由于随着科学技术的不断发展，电能需求的日益增加，单机容量的不断扩大等原因，大型发电机组要求有更高的可靠性和自动化水平，否则它的事故将给电网造成巨大的损失。因此，目前很多公司都在积极开发可靠性更高、操作更简便、更能适应DCS的发展需要的安全监视及保护系统。

东方电气自控公司（原东方汽轮机厂自控开发处）为适应大机组提高自动化水平的迫切要求，从上个世纪八十年代起就在借鉴国外先进系统的基础上设计生产了安全监视及保护系统，至今已有百余台投入商业运行，用户反映良好。

为了给安装、检修及运行人员提供安全监视及保护系统的基础知识，特编写此教材。本教材仅供培训用，不能代替相关技术资料及图纸。

编 者 二00二年十二月

目 录

概 述 ......................................................................................................... 1 第一章 TSI介绍 .................................................................................... 2 第二章 ETS介绍 ................................................................................. 20 第三章 盘车控制装置介绍 ................................................................. 23 第四章 第五章 第六章

TSI现场安装及调试 .............................................................. 27 ETS现场安装及调试 ............................................................. 31 传感器现场安装注意事项 ..................................................... 32

概述

概 述

汽轮机安全监视及保护系统主要包括监视保护系统（TSI）、危急遮断系统（ETS）装置、自动盘车操作装置。为了让电厂热工人员更深入的了解各装置的具体情况，首先必须知道我公司安全监视保护部分各图纸构成情况，以便于同设计院的图纸进行比对。下面列出各图纸的名称供参考。

汽轮机安全监视装置 汽轮机危急遮断跳闸装置 自动盘车操作装置

汽轮机电气监视保护系统图

汽轮机电气监视保护系统图（轴系） 汽轮机电气监视保护系统图（油压真空） 汽轮机电气监视保护系统图（温度） 汽轮机电气监视保护系统图（辅机） 汽轮机电气监视保护系统图（ETS） 用户电器接口图

在以上列出的装置图纸中，已对机柜的数量、外形尺寸和安装尺寸、输入/输出端子排情况、详细的配置要求等都进行注明；在电气监视系统图中列出了主机、辅机、自控等专业的电气控制具体要求、逻辑关系和信号去向；在用户电器接口图中列出了就地各接线盒的位置及电气监视各系统中相关设备的接口参数、接线方式。而设计院是根据以上所列各图进行相应图纸的转化。

对TSI装置、ETS装置及自动盘车控制柜，在我公司安装接线完毕后要进行严格地通电测试及功能检测，并把具体的数据填入相应的出厂证明书中，经质检合格后才能发往现场。现场安装时可根据我公司出厂证明书对板件、传感器编号进行核对，并根据编号和参数进行对应安装。

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第一章 TSI介绍

第一章 TSI介绍

1.1 TSI的使用目的

由于随着科学技术的不断发展，电能需求的日益增加，单机容量的不断扩大等原因，大型发电机组要求有更高的可靠性和自动化水平，否则它的事故将给电网造成巨大的损失，因此，在大型机组中，监测和保护系统（TSI和ETS）是非常重要的。它不仅可以提高劳动生产率和电能质量，还能降低发电成本，改善劳动条件，并为大型机组的安全、经济运行提供了可靠的保证。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，使得这些故障在引起严重损坏前能及时遮断汽轮发电机组，保证机组安全。另外TSI监测信息提供了动平衡和在线诊断数据，维修人员可通过诊断数据的帮助，分析可能的机器故障，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，减少维修时间，其结果是减少了维修费用，提高了汽轮机组的可用率。

1.2 TSI的主要原理及功能

因为TSI系统主要由传感器及智能板件组成。首先应该知道传感器是将机械振动量、位移、转速转换为电量的机电转换装置。根据传感器的性能和测试对象的要求，利用电涡流传感器，对汽轮机组（纯电调）的转速、偏心、轴位移、轴振动、胀差进行测量，如BN公司的?8mm、?11mm、?25mm、?50mm传感器，epro公司的PR6423、PR6424、PR6426传感器；利用速度传感器对盖振进行测量，如BN公司9200传感器，epro公司PR9268传感器；利用线性可变差动变压器（LVDT）对热膨胀进行测量，如国产TD-2传感器，epro公司PR9350传感器。另外，还可利用差动式磁感应传感器来测量机组的转速，如epro公司的PR9376传感器。 1.2.1 电涡流传感器

电涡流传感器是通过传感器端部线圈与被测物体（导电体）间的间隙

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第一章 TSI介绍

变化来测物体的振动相对位移量和静位移的，它与被测物之间没有直接的机械接触，具有很宽的使用频率范围（从0～10Hz）。电涡流传感器的变换原理简要介绍如下：在传感器的端部有一线圈，线圈通以频率较高（一般为1MHz～2MHz）的交变电压（见图1-1），当线圈平面靠近某一导体面时，由于线圈磁通链穿过导体，使导体的表面层感应出一涡流ie，而ie所形成的磁通链又穿过原线圈，这样原线圈与涡流“线圈”形成了有一定耦合的互感，最终原线圈反馈一等效电感。而耦合系数的大小又与二者之间的距离及导体的材料有关，当材料给定时，耦合系数K1与距离d有关，K= K1（d），当距离d增加，耦合减弱，K值减小，使等效电感增加，因此，测定等效电感的变化，也就间接测定d的变化。

图1-1 涡流传感器原理简图

由于传感器反馈回的电感电压是有一定频率（载波频率）的调幅信号，需检波后，才能得到间隙随时间变化的电压波形。即根据以上原理所述，为实现电涡流位移测量，必须有一个专用的测量路线。这一测量路线（称之为前置器）应包括具有一定频率的稳定的震荡器和一个检波电路等。涡流传感器加上一测量线路（前置器），如框图1-2所示：从前置器输出的电压Vd是正比于间隙d的电压，它可分两部分：一为直流电压Vde，对应于平均间隙（或初始间隙），一为交流电压Vac，对应于振动间隙。

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第一章 TSI介绍 图1-2 前置器原理简图 1.2.2 速度传感器 它的工作原理是基于一个惯性质量和移动壳体，传感器有一个永久磁铁，它被固定在传感器壳体上，围绕着磁铁是一个惯性质量线圈，通过弹簧连在壳体上。测量时，将传感器刚性固定在被测物体上，随着被测物振动，磁铁运动，使其产生磁场运动。而线圈因固定在弹簧上，具有较大的惯性质量，即相对高频振动的物体，其是相对静止的。这样，线圈在磁场中作直线运动，产生感应电动势，其大小与线圈运动的线速度（即：机壳的速度）成正比。通过对感应电动势的检测，即能获得被测物体的线速度。如图1-3所示。 图1-3 速度传感器简图 1.2.3 LVDT传感器 其工作原理是利用电磁感应中的互感现象，实质上就是一个变压器，如图1-4所示。变压器上初级线圈W和两个参数完全相同的次级线圈W1，W2组成，线圈中心扦入圆柱形铁心，次级线圈W1和W2反极性串联，当初级线圈W加上交变电压时，次级W1和W2分别产生感应电势e1和e2，其大小与铁心位置有关。

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第一章 TSI介绍 图1-4 LVDT原理简图 1.2.4 差动式磁感应传感器 差动式磁感应传感器的工作原理是利用一个差动式敏感元件。该元件由一块永久性磁铁上的两个相互串联的磁敏半导体电阻组成（这两个半导体的材料及几何尺寸相同）。在传感器电路中，这两个电阻组成一个差动电感电桥（如惠斯顿电桥）。当磁铁或钢的触发体接近或远离传感器且相互成直角（即传感器探头表面磁铁所产生的磁场与触发体边沿成直角）时，它干扰了传感器内部的磁场，使差动电感电桥失去平衡而输出一电压。通过对这一电压测量，即能获得被测物（即触发体）与传感器探头间的间隙变化。

在TSI测量实际应用中，我们一般用该磁感应传感器测量机组转速，就是通过测量探头与测速齿盘轮间的高、低电压变化所形成脉冲信号的数量，来得到实际转速值。 1.2.5 智能板件

各种测量板件接受相应传感器的电量信号后进行整形、计算、逻辑处理等以后，显示出精确、直观的监测数据和报警指示。输出标准的模拟量信号和继电器接点。智能板件可对传感器联线和自身的运行情况进行检测，具有计算机通讯接口，可对测量范围和逻辑输出进行组态，具有缓冲传感器信号输出等功能。对于重要的测量可进行冗余的配置，增强了可靠性。

1.3 测点及传感器安装位置介绍

根据纯电调各机组的具体情况，测点配置及传感器安装位置见图1-5～

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第一章 TSI介绍

图1-8所示，下面就各测点进行详细说明。

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第一章 TSI介绍 图点测IST机轮汽WM531 5-1图－7－ 第一章 TSI介绍 图点测IST机轮汽WM002 6-1图－8－ 第一章 TSI介绍 图点测IST机轮汽WM003 7-1图9－ － 第一章 TSI介绍 图点测IST机轮汽WM006 8-1图－10－ 第一章 TSI介绍

1.3.1 转速及零转速

机器转速的测量，长期以来已成为一项必须进行的标准程序，转速值显示是汽轮机组开车、停车以及稳定运行时的重要参数，并且振动值与机器转速的相关性对最终分析机器性能十分重要。例如：在机器停车过程中，转速突然下降，会意味着机器内部存在着大面积的金属摩碰。而零转速是预先设定的轴旋转速度，当运行的机器需停车时，机器转速达到零转速设置点，继电器触点动作，使盘车齿轮啮合，使轴持续慢速旋转，来防止轴产生弯曲，以避免在接踵而来的开车中由于轴弯曲对机器造成损坏。

测量链由两只装于前箱正对60（或134）齿盘的传感器和板件组成，如图1-9所示当机器旋转时，齿盘的齿顶和齿底经过探头，探头将周期地改变输出信号，即脉冲信号，板件接收到此脉冲信号进行计数、显示，与设定值比较后，驱动继电器接点输出。转速的测量范围：0～5000rpm；零转速设定值：小于4rpm；转速报警值：3240rpm。 脉冲频率(f)

转速＝ × 60(rpm) 齿数(z) 图1-9 转速及零转速测量示意图 1.3.2 超速保护 对于蒸汽透平机组，超速是最危险的情况之一，如不加以控制，会造成机组重大的事故，导致飞车的危险。最坏的超速情况之一是机组甩负荷时，造成转速飞升。机组甩负荷时转速飞升小于108％额定转速，否则应自动打闸停机。根据美国石油学会标准API612要求，超速保护应具有快速响应和错误冗余表决逻辑，因此本测量链采用“三取二”方式，如图1-10所

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第一章 TSI介绍 示。由三只装于前箱、正对于60齿盘的涡流传感器和三块转速表组成，设定值为3300rpm。与转速测量同样的原理，转速值＝（脉冲频率/齿数）×60。各机组超速的测量范围：0～5000rpm。 图1-10 超速测量示意图 1.3.3 轴振动

对旋转机械来说，衡量其全面的机械情况，转子径向振动振幅，是一个最基本的指标，很多机械故障，包括转子不平衡、不对中、轴承磨损、转子裂纹以及磨擦等都可以根据振动的测量进行探测。转子是旋转机械的核心部件，旋转机械能否正常工作主要决定于转子能否正常运转。当然，转子的运动不是孤立的，它是通过轴承支承在轴承座及机壳与基础上，构成了转子－支承系统。一般情况下，油膜轴承具有较大的轴承间隙。因此轴颈的相对振动比之轴承座的振动有显著的差别。特别是当支撑系统（轴承座、箱体及基础等）的刚度相对来说比较硬时（或者说机械阻抗较大），轴振动可以比轴承座振动大几倍到几十倍，由此，大多数振动故障都直接与转子运动有关。因此从转子运动中去监视和发现振动故障，比从轴承座或机壳的振动提取信息更为直接和有效。所以，目前轴振的测量越来越重要，轴振动的测量对机器故障诊断是非常有用的。例如，根据振动学原理，由X、Y方向振动合成可得到轴心轨迹。在测量轴振时，常常把涡流探头装在轴承壳上，探头与轴承壳变为一体，因此所测结果是轴相对于轴承壳的振动。由于轴在垂直方向与水平方向并没有必然的内在联系，亦即在垂直方向（Y方向）的振动已经很大，而在水平方向（X方向）的振动却可能是正常的，因此，在垂直与水平方向各装一个探头。由于水平中分面对安装

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第一章 TSI介绍

的影响，实际上两个探头安装保证相互垂直即可，如图1-11所示。当传感器端部与转轴表面间隙变化时的传感器输出一交流信号给板件，板件计算出间隙变化（即振动）峰-峰（P-P）值。机组轴振的测量范围：0～400μm；报警值：125μm；停机值：250μm。 图1-11 轴振测量示意图 1.3.4 轴承振动（盖或瓦振） 在轴振动的测量中已说明了大轴的振动可以传递到轴承壳上，利用速度传感器测量机壳相对于自由空间的运动速度，板件把从传感器来的速度信号进行检波和积分，变成位移值，并计算出相应的峰-峰值位置信号如图1-12所示。机组瓦振的测量范围：0～100μm。 图1-12 盖振的测量示意图 1.3.5 偏心

转子的偏心位置，也叫做轴的径向位置，是指转子在轴承中的径向平

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第一章 TSI介绍

均位置，在转轴没有内部和外部负荷的正常运转情况下，转轴会在油压阻尼作用下，在设计确定的位置浮动，然而一旦机器承受一定的外部或内部的预加负荷，轴承内的轴颈就会出现偏心，其大小是由偏心度峰-峰值来表示，即轴弯曲正方向与负方向的极值之差。偏心的测量可用来作为轴承磨损，以及预加负荷状态（如不对中）的一种指示；转子偏心（在低转速时的弯曲）测量是在启动或停机过程中，必不可少的测量项目，它可使你能够看到由于受热或重力所引起的轴弯曲的幅度。偏心监测板接受两个涡流传感器信号输入，如图1-14所示。一个用于偏心的测量，另一个是键相器的测量，它用在峰-峰信号调节电路上。键相探头观察轴上的一个键槽，当轴每转一转时，就产生一个脉冲电压，这个脉冲可用来控制计算峰-峰值。当然，键相信号也可用来指示振动的相位，如图1-13所示。当知道了测振探头与键相探头的夹角时，就可找出不平衡质量的位置，即转子高点的位置。这对轴的平衡是很重要的。机组偏心的测量范围：0～100μm。报警值：大于原始值的30μm。 图1-13 振动相位测量示意图

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第一章 TSI介绍

图1-14 偏心测量示意图 1.3.6 轴位移

轴在运行中，由于各种因素，诸如载荷、温度等的变化会使轴在轴向有所移动。这样转子和定子之间有可能发生动静磨擦，所以需用传感器测量转子相对于定子轴向位置的变化，即：轴在轴向相对于止推轴承的间隙。由于所采用的监测器可能把传感器的失效作为轴向位移故障而发出报警信号，由此可能引起机组误停机。而根据API670标准要求，用两个探头同时探测一个对象，可以免发生误报警。但要求两个探头的安装位置离轴上止推法兰的距离应<305mm，如果过大，由于热膨胀的影响，所测到的间隙，不能反映轴上法兰与止推轴承之间的间隙。如图1-15所示，两个涡流探头测量转子的轴向变化，输出探头与被测法兰的间隙成正比的直流电压值，板件接受此电压值后，经过计算处理，显示出位移值。为避免误报警，停机逻辑输出为“与”逻辑。机组轴向位移的测量范围：-2～+2mm。

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第一章 TSI介绍 图1-15 轴位移测量示意图 1.3.7 胀差

胀差是转子和汽缸之间的相对热增长，当热增长的差值超过允许间隙时，便可能产生磨擦。在开机和停机过程中，由于转子与汽缸质量、热膨胀系数、热耗散系数的不同，转子的受热膨胀和汽缸的膨胀就不相同，实际上，转子的温度比汽缸温度上升得快，其热增长的差值如果超过允许的动静间隙公差，就会发生磨擦，从而可能造成事故。所以监视胀差值的目的，就是在产生磨擦之前采取必要的措施来保证机组的安全。我厂机组则规定转子膨胀大于汽缸膨胀为正方向，反之为负方向。另外，胀差测量如果范围较大，已超过探头的线性范围时，则可采用斜面式测量和补偿式测量方式。由于不可能在汽缸内安装涡流传感器，利用滑销系统，传感器被固定在轴承箱的平台上，测量示意图见图1-16所示。 图1-16 胀差测量示意图 1.3.8 热膨胀 －16－

第一章 TSI介绍

汽轮机在开机过程中由于受热使其汽缸膨胀，如果膨胀不均匀就会使汽缸变斜或翘起，这种变形会使汽缸与基础之间产生巨大的应力，由此带来不对中现象，而这种现象，通常是因为滑销系统“卡涩”所引起的。知道了汽缸膨胀和胀差，就可以确定转子和汽缸的膨胀率。把LVDT传感器的铁芯与汽缸连接，当膨胀时，铁芯运动，产生成比例的电信号，输入测量板件进行线性处理，显示输出4～20mA信号，测量示意图见图1-17所示。 图1-17 热膨胀测量示意图 1.4 TSI监视器介绍 1.4.1 Epro公司的MMS6000系统 MMS6000系统是一种智能系统，系统除了配备常规的电源模件UES815、19\机箱IMR011及通讯模件MMS6831以外，还有MMS6312、MMS6220、MMS6120、MMS6110、MMS6410等监视器。这些监视器都是双通道的，每个通道均可单独使用。每个通道均有独立的报警和相应的4～20mA和0～10V输出。具有输出连到总线，可通过总线接口进行485或232通讯。

1.4.1.1

MMS6312转速监视器

MMS6312可用来测转速、零转速及鉴相，当然还用来作超速板件。可以输出鉴相信号、零转速信号、超速停机信号。它使用的传感器为PR9376或PR6423。 1.4.1.2

MMS6220偏心监视器

MMS6220可用来监测转子的径向位置，即偏心量。使用的传感器为PR6423。

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第一章 TSI介绍

1.4.1.3 MMS6210位移监视器

MMS6210可用来测转子的轴向位移，使用的传感器为PR6424，轴位移一般使用两个传感器、两个通道来监视。MMS6210也可用来监测转子与汽缸的膨胀差值即胀差，使用的传感器为PR6426。 1.4.1.4

MMS6120轴承振动监视器

MMS6120可用来监测轴承盖的振动，使用的传感器为PR9268。 1.4.1.5

MMS6110轴振监视器

MMS6110可用来监测大轴的振动，每个点分X、Y两个方向，使用传感器为PR6423。 1.4.1.6

MMS6410热膨胀监视器

MMS6410可用来监测汽缸的热膨胀，也即是绝对膨胀，采用的传感器为PR9350。

1.4.2 BN公司的3500系统

3500系统除了配备常规的3500/15电源模件、3500/05框架、3500/92通讯网关、3500/20框架接口模块外，还有3500/42、3500/53、3500/50、3500/25、3500/32、3500/33、3500/45等监视器。3500监视器所有的报警均在专用的继电器模件上来完成，它能提供4～20mA信号给用户，也能与DCS等进行通讯，可采用TCP/IP或ModBus协议通讯。 1.4.2.1

3500/42位移、速度、加速度监测器

3500/42可用来监测偏心、轴振，使用传感器为?8mm，3500/42还可以用来测盖振，使用传感器为9200，它也可以采用?11mm传感器来测轴位移。该监测器为四通道。 1.4.2.2

3500/53超速保护系统

3500/53可以通过三个?8mm传感器输入三路信号对超速进行三取二表决，输出停机信号。 1.4.2.3

3500/50转速模块

3500/50使用?8mm传感器，可进行零转速及转速测量，为双通道模件。 1.4.2.4

3500/25鉴相模块

3500/25为半高、双通道模块，使用?8mm涡流传感器。该模件可为3500系统其它模件提供鉴相位信号。

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第一章 TSI介绍

1.4.2.5 3500/32、3500/33继电器模件

3500/32为四通道继电器模块，3500/33为16通道继电器模块。也就是说该模块可为3500系统的其它模件提供报警用的继电器。 1.4.2.6

3500/45差胀/轴向位移监测器

3500/45可采用?25mm和?50mm涡流传感器对胀差进行测量,也可采用LVDT来进行壳胀的测量，为四通道监视器。 1.4.3 国产仪表DF9032

DF9032是我公司自行研制开发专用于测量热膨胀的监视器，该监视器使用TD-2热膨胀传感器。该监视器具有测量精度高、易于调试、易于维护、线性优良等特点，在125MW、135MW、200MW、300MW、600MW机组中大量使用。

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第二章 ETS介绍

第二章 ETS介绍

ETS即汽轮机危急遮断系统，它接受来自TSI系统或汽轮发电机组其它系统来的报警或停机信号，进行逻辑处理，输出指示灯报警信号或汽轮机遮断信号。为了使用方便、运行可靠，我们选用了双机PLC（可编程控制器）进行逻辑处理。双机PLC同时工作，任一动作均可输出报警信号。当任一台故障时，PLC发出本机故障报警信号，并自动切断其停机逻辑输出，而另外一台仍能正常工作。该装置能与其它系统通讯，满足电厂自动化需求。

2.1 装置简介

2.1.1 ETS装置内部逻辑采用可编程控制器（PLC）实现，取代了传统的继电器逻辑，为了提高ETS装置的可靠性、安全性，采用了双PLC结构。硬件配置如下：

CPU模块 输入模块 输出模块 PLC电源 外部电源 其它附件 2.1.2 环境条件

工作温度：0℃～60℃ 储藏温度：-40℃～85℃ 相对湿度：5%～95%(无凝露)

振动测试：对于10～500Hz时为1g0.012英寸正峰间位移 工作时冲击：对于11±1ms持续时间内允许30g最高加速度 不工作时冲击：对于11±1ms持续时间内允许50g的最高加速度。 2.1.3 硬件性能

控制电源：交流220V，单相50Hz

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第二章 ETS介绍

输入响应时间：约10ms 输出响应时间：约10ms 系统MTBF >10000h 可用率≥99.9％。

2.2 工作原理

2.2.1 ETS装置的双机PLC同时工作。从现场来的输入信号进入本装置后同时到A机和B机，经过内部逻辑自动处理后，给出相应的输出信号。以“汽机超速”为例，当电超速停机信号输入本装置后，同时进入A机和B机进行处理，同时输出停机信号。

2.2.2 任一机A（B）发生故障时，都会给出本机的报警信号，同时自动切断本机的停机输出接点，而由另一机正常工作。双机工作停机逻辑见图2-1。

图2-1 双机工作原理图

2.2.3 该ETS装置设有双路电源切换回路，在某一电源出现故障时，自动切换到另一电源回路中继续工作，如果主副电源同时故障，则输出一交流电源失电报警信号。

2.2.4 本装置严格按照用户要求的逻辑进行设计。

2.2.5 本装置所有输入/输出及接线图和装置的控制逻辑图见相应的“汽轮机危急跳闸装置图”。 2.3 功能

2.3.1 上电合上主、副电源断路器，主、副电源指示灯亮，电压表显

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第二章 ETS介绍

示正常。

2.3.2 停机项：当有下列任一情况，PLC将送出停机信号，汽机将打闸a) 汽机超速； b) 发电机跳闸； c) 锅炉主燃料跳闸； d) 轴向位移大；

e) EH油压过低（三取二）； f) 凝汽器真空大（三取二）； g) 润滑油压过低（三取二）； h) 手动停机； i) DEH故障； j) 汽机轴承振动大； k) 轴瓦温度高； l) 胀差超限；； m) 备用（2路）。

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停机。

－第三章 盘车控制装置介绍

第三章 盘车控制装置介绍

自动盘车控制装置向盘车装置提供操作回路，该装置可实现手动和自动（接收来自TSI系统的零转速信号）盘车。该装置选用了可编程控制器PLC进行逻辑控制。为改善盘车投入的启动特性，本装置还选用了软起动－软停止单元，并能在顶轴油泵关闭、润滑油压低于一定值时和盘车电流过大等情况下自动停止盘车。

图3-1 控制柜简图

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第三章 盘车控制装置介绍

1－电流表 2－电压表 3－盘车指示

6－顶轴油压正常指示 9－电机停止指示

4－甩开到位指示 5－啮合到位指示

7－润滑油压正常指示 8－盘车允许指示

10－电源指示灯 11－盘车允许选择开关 12－手/自动选择开关 13－试灯按钮 14－电磁阀动作按钮 16－停盘车按钮 17－检验及旁路按钮

3.1 工作原理

盘车装置的控制原理图见图3-2。 控制系统 软起动器 交流电机 （PLC） 零转检测

图3-2 自动盘车操作装置原理框图

三相电源接入盘车装置，经控制回路的交流接触器接入电机软起动器，并由电机软起动器输出到盘车电机，驱动盘车电动机。由PLC根据控制要求对液压机构进、排油的电磁阀及盘车电机的正、反转进行控制。

3.2 性能特点

本装置可以满足零转速自动投入盘车、手动自动投入盘车、紧急投入盘车，并具备低油压保护、远方控制等功能。

由于本装置采用进口PLC作为逻辑控制部件，所有的控制逻辑均由PLC软件（梯形逻辑图）构成，故控制灵活、功能强大。而驱动电机用软起动器采用进口施耐德电机软起动器，减少对电机、汽机盘车齿轮的冲击，满足平稳、准确地投入盘车。

电机软起动器更对电机进行完善的过流、过热、过压、欠压、低功率保护、防止意外事故对电机可能造成危害。

本装置接线简单明了、便于维护，如需详细控制逻辑，请参见相应的系统逻

15－点动及投入按钮 18－甩开按钮

减速箱 汽轮机盘车 －24－

第三章 盘车控制装置介绍

辑图和PLC梯形逻辑图。

3.3 工作原理

根据盘车装置系统逻辑要求：在正常盘车情况下，必须使自动盘车操作装置控制柜接收到顶轴油压正常、润滑油压正常的压力接点有效信号，即满足外部允许盘车条件。否则控制柜将拒绝启动盘车电机。

为正常投入盘车，我们对该装置三种启动盘车方式的相关操作及逻辑关系进行简要说明：

3.3.1 零转速自动投入盘车

在满足外部允许盘车条件下，允许盘车并选择自动盘车方式后，只要TSI发出零转速信号到盘车控制柜，盘车控制柜的PLC在确认已收到零转速信号（通常，在收到稳定的零转速信号后会自动延时30秒左右才被系统确认），自动接通电磁阀，使液压执行机构与汽机盘车齿轮啮合。盘车控制柜PLC在电磁阀通电后30秒开始检测是否收到啮合到位信号，如果未收到啮合到位信号，盘车电机将周期性通过软起动器短时间启动电机正转，使盘车电机微动，以利于齿轮间的啮合。如果收到啮合到位信号，则电机将自动启动并维持盘车电机的运行，同时电机运行10秒后，电磁阀自动断电，从而完成自动盘车投入。

任何时候按下“停盘车”按钮，将停止盘车电机。停盘车按钮在啮合到位有效的情况下是一个交替式开关，以防止停盘车按钮松开时，由于未甩开或啮合到位信号仍然存在的情况下又自动启动盘车电机。 3.3.2 手动自动盘车方式

手动自动盘车方式与上述工作原理相似，不过需要人为地进行一系列操作：首先必须满足外部允许盘车条件，在盘车允许条件下，选择手动盘车方式，按下“电磁阀动作”按钮后，使液压机构完成盘车齿轮啮合，如果盘车控制装置接收到啮合到位信号后，将自动启动盘车电机，并在10秒后断开电磁阀电源。如果接收不到啮合到位信号，说明盘车齿轮还未啮合。以下为两种方式方便盘车齿轮的啮合，其一是与自动盘车方式相同，即装置自动周期性定时微动盘车电机直至顺利啮合；其二是选择“手/自动选择开关”在中间位置，按“点动及投入”按钮，完成手动微动盘车电机，如果啮合到位，再将“手/自动选择开关”打到手动位置，则会自动启动盘车电机完成盘车投入。

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第三章 盘车控制装置介绍

任何时候按下“停盘车”按钮，将停止盘车电机。停盘车按钮在啮合到位有效的情况下是一个交替式开关，以防止停盘车按钮松开时，由于未甩开或啮合到位信号仍然存在的情况下又自动启动盘车电机。 3.3.3 紧急投入盘车

紧急投入盘车是在外部条件并不允许盘车的情况下，例润滑油压低、顶轴油压不正常，或者是其它电气故障下，为保证汽轮机转子能转起来，必须采用紧急投入盘车的方式，此方式会使轴承轴瓦发生额外磨损或损坏。请谨慎使用！

在手动盘车的情况下，任何时候，只要按下“检验及旁路”按钮，电机所有安全保护失效，如按“点动及投入”按钮，直接启动盘车电机运转。当然，也可以先按“电磁阀动作”按钮来试图完成啮合。必须注意：“检验及旁路”是交替式按钮，正常情况下必须按此按钮使其上的指示灯灭，以解除此功能。

任何时候按下“停盘车”按钮，将停止盘车电机，同时将自动清除“检验及旁路”功能并使该灯熄灭。

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第四章 TSI现场安装及调试

第四章 TSI现场安装及调试

我公司生产的汽轮发电机组TSI主要采用了德国Epro公司的MMS6000系统或美国本特利公司的BN3500监视系统。整套装置的框架、板件被集成在标准机柜中。在出厂前已进行严格的通电测试，测试数据请见相应的“汽轮机安全监视装置出厂证明书”。经质量检测后，装箱发往电厂，现就现场安装及调试的有关事宜作如下说明：（具体的操作方法和操作步骤请参见相应的“汽轮机安全监视装置说明书”）

4.1 开箱及验货

装置发往现场后，根据相应装箱清单内容，应由电厂、安装公司、调试单位及本公司有关人员进行开箱及验货，验货时为避免静电损坏，严禁用手触摸模板上元器件，如发现缺件及损坏应及时通知我公司有关部门。在装置安装前应以库存方式保管，防潮、防冲击。

4.2 通电测试

4.2.1 装置安装就位后，应由专业技术调试人员进行通电前检查，主要检查经过长途运输后有无机械损坏以及有无短路现相，尤其是印制电路板的插座柱针是否短路。

4.2.2 经过机柜的通电前检查，一切正常后才可以通电。第一次通电前应把所有监视器板及电源板拨出，合上电源开关送电，检查两路220VAC±10%电压和指示灯是否正常，并作两路电源切换试验，如无异常关断电源，进行下一步。

4.2.3 按照相应的安全监视装置图示位置和名称，插上模件工作电源板，观察各指示灯是否正常，用万用表测量各电源板的输出是否正常，端子编号请见相应的“汽轮机安全监视装置图”，如无异常关断电源进行下一步。 4.2.4 按照相应的“汽轮机安全监视装置”图示位置和名称把各监测板插入到相应位置，检查电源指示和各板件面板指示是否正常，如无异常，关断电源，准备静态调试。

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第四章 TSI现场安装及调试

4.3 静态调试

各监测板和传感器的名称、用途及技术指标请参见相应的“汽轮机安全监视装置说明书”或随机英文资料。

静态调试用设备： ? 专用动态试验台 ? 静态位移试验台 ? 盖振试验台 ? 24VDC电源 ? 万用表 ? 信号发生器 ? 百分表 ? 千分表

以上各设备中，专用动态试验台推荐设备型号：D78A-342000AS,可用于测量转速、零转速、超速、偏心、鉴相、轴振动。静态位移试验台推荐设备型号：D78A-341000AS,可用于测量轴位移、胀差及涡流传感器的灵敏度。盖振试验台推荐型号：DF9282,可用于测量瓦振及校验速度传感器。 4.3.1 转速、零转速及超速测试

将转速、零转速和超速传感器装于转速动态试验装置上，间隙约0.8～1.0mm，再把各传感器接线至对应的端子上，用频率计验证转速值，用万用表测试相应转速值的4～20mA和0～10V的模拟输出及零转速、超速（三取二）继电器输出，端子和继电器编号请参见相应的安全监视装置图。 4.3.2 轴位移测试

将两个轴位移传感器装于位移试验台上，再把各传感器接线至相应的输入端子上，用百分表验证其位移值，用万用表测试相应位移值的4～20mA和0～10V模拟量输出及报警、停机继电器输出，端子和继电器编号请参见相应的安全监视装置图。 4.3.3 高、低压缸胀差测试

将胀差传感器装于位移试验台上，再把各传感器接线至相应的输入端子上，用百分表验证其位移值，用万用表测试葙应位移值的4～20mA和0～

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第四章 TSI现场安装及调试

10V模拟量输出及报警，停机继电器输出，端子和继电器编号请参见相应的安全监视装置图。 4.3.4 偏心测试

把偏心和鉴相传感器装于动态试验台测轴振及转速位置上，再把传感器接线至相应的端子上，用千分表验证其偏心率峰-峰值，用万用表测试相应偏心率的4～20mA和0～10V模拟量输出及报警、停机继电器输出，端子和继电器编号请参见相应的安全监视装置图。

4.3.5 轴振动测试

把轴振动传感器装于动态试验台测轴振位置上，用千分表验证其轴振动态峰-峰值，用万用表测试相应振动值的4～20mA和0～10V模拟量输出及报警、停机继电器输出，端子和继电器编号请参见相应的安全监视装置图。 4.3.6 热膨胀测试

把热膨胀传感器接线至相应的端子上，用万用表测4～20mA和报警继电器输出，应与相应位移值一致，且监视表上数字指示和传感器上指针指示应一致，端子和继电器编号请参见相应的安全监视装置图。 4.3.7 盖振测试

用信号发生器的正弦波信号（mV）接入各通道板进行校验；如条件允许（有振动台），可进行整个测量链校验。

以上各监测板静态调试完后，详细记录下各测量值，并与相应的 “安全监视装置出厂证明书”的数据进行比较，误差应满足要求，此数据可为传感器实际安装和联动调试提供依据。

4.4 传感器安装及联动调试

在详细检查完现场接线盒与机柜之间连线确切无误后，就可进行传感器地安装及联动调试。 4.4.1 传感器安装

各传感器安装位置示意图，请参见图1-5~图1-8。 4.4.1.1

转速、零转速及超速

应把各测速传感器，牢固装于测速传感器支架上，间隙约为0.8～

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第四章 TSI现场安装及调试

1.0mm。 4.4.1.2

轴向位移

应把2只轴向位移探头，牢固装于轴位移支架上，当整个转子向电机方向推到推力盘紧贴工作瓦时，定测量零点，并将转子膨胀方向作为轴向位移正方向。 4.4.1.3

胀差

应把一只高压缸胀差探头牢固装于高压缸胀差传感器支架上，把另一只低压缸胀差探头牢固装于低压缸胀差支架上。与轴位移一样，当整个转子向电机方向推到推力盘紧贴工作瓦面时定测量零点，并将转子膨胀方向作为胀差正方向。

4.4.1.4

轴振动

应把各轴振动探头（一般135MW机组为10个；200MW机组为16个；300MW机组为12个；600MW机组为16个），牢固装于各轴承座（一般轴系中，135MW机组为1#-5#轴承；200MW机组为1#-8#轴承；300MW机组为1#-6#轴承；600MW机组为1#-8#轴承）的轴振动支架M101.452Z上，零点应在前置器电压约-12VDC处。 4.4.1.5

热膨胀

在机组冷态时应把2只热膨胀传感器（如TD-2型传感器）牢固装于热膨胀支架上，零点应为传感器上指针指示零位置。 4.4.1.6

偏心

把1只鉴相探头牢固装于键相支架上，间隙约为0.8～1.0mm；把一只偏心探头牢固装于偏心支架上，零点应在前置器电压为-12VDC处。

4.4.2 联动调试

当各探头准确可靠地装于支架上后，把各探头连线接到相应的接线盒内，接线盒内端子及前置器布置请参见“用户电气接口图”。然后，按4.3.2～4.3.7步骤对整个测试系统进行调试及校验，一切正常后，待投运。

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第五章 ETS现场安装及调试

第五章 ETS现场安装及调试

我公司生产的汽轮发电机组ETS装置，主要由Modicon公司的TSX系列和Simens公司的S7-300系列可编程控制器（PLC）组成，整套装置被集成为800×800×2200mm机柜，出厂前已进行了严格的通电逻辑测试，测试结果请见“危急跳闸装置出厂证明书”。经质量检测后，装箱发往电厂，现就现场安装及调试的有关事项做如下说明：（具体的操作方法和操作步骤请参见相应的“汽轮机危急跳闸装置说明书”）

5.1 开箱及验货

装置到现场后，应由相关电厂、安装公司、调试单位及我公司有关人员进行开箱验货，如发现缺件及损坏应及时通知我公司有关部门，在装置安装前以库存方式保管，防潮、防冲击。 5.2 通电测试

5.2.1 装置安装就位后，应由专业技术调试人员进行通电前检查，主要检 查经过长途运输后，有无机械损坏和短路现象。

5.2.2 经过机柜的通电前检查，一切正常后，断开两台PLC的220VAC电源，合上电源开关送电，检查两路电源指示灯和电压表是否指示正常，并做两路电源切换试验，如无异常，关断电源进行下一步。

5.2.3 重新接上两台PLC的工作电源，合上电源开关，然后严格按“危急遮断装置说明书”的试验步骤进行静态调试，验证其各保护逻辑关系；输入、输出端子编号和逻辑功能及技术指标可参见“汽轮机危急跳闸装置说明书”和图纸。静态测试完后，详细记录输出结果并与“汽轮机危急跳闸装置出厂证明书”进行比较。然后，正确无误后把ETS装置和其它系统的输入、输出连线接好，进行系统连锁试验，一切合格后待投运。

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第六章 传感器现场安装注意事项

第六章 传感器现场安装注意事项

根据我公司现场服务人员信息反馈情况，发现诸多电厂存在以下问题，致使损坏探头及影响监测质量，请在现场安装时注意。 6.1 探头安装

6.1.1 在探头安装时为防止机械损坏，应把探头引线与延伸电缆分开，不能握住传感器引线旋转，应用工具夹住探头上的扳手平台紧固，探头引线随之旋转。

6.1.2 按要求紧固探头后，接好探头引线与延伸电缆接头，再捆扎好固定在箱体内，防止运行时损坏电缆。

6.1.3 每个传感器对于被测面都要求垂直，最大偏移角度小于1.0度。 6.1.4 对应轴位移和胀差传感器的安装，应使探头的中心与有效被测面的中心对应或偏外一些。

6.1.5 特别注意的是：当安装Epro公司的PR9376转速传感器时，必须按照资料的要求，把传感器上的定位标记点延着轴向方向。 6.2 接地

严格按图纸要求，对装置和信号输入单端接地，接地电阻应小于4Ω。 6.3 电缆要求

6.3.1 信号输入电缆的铺设应与强电电缆分开，强弱电交汇处应相互垂直。 6.3.2 每个传感器测点应采用单独的屏蔽电缆，不要把几个信号混入一根多芯屏蔽电缆中，对于转速和超速信号最好采用对绞电缆。

6.3.3 探头电缆于延伸电缆之间的接插件连接好后，应用热缩套管封装，使之与外部铠装电缆绝缘；此处禁止采用绝缘胶布等易腐材料进行封装，否则会影响传感器的阻抗，致使测量误差。 6.4 通电要求

所有接线应在断电情况下进行，并且通电前应仔细比照相关图纸，认真核对，确认无误后方可通电。特别是对于带前置器的接线，更应正确区分电源、地与信号端，切忌接反，以免产生不良后果。

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第六章 传感器现场安装注意事项

第六章 传感器现场安装注意事项

根据我公司现场服务人员信息反馈情况，发现诸多电厂存在以下问题，致使损坏探头及影响监测质量，请在现场安装时注意。 6.1 探头安装

6.1.1 在探头安装时为防止机械损坏，应把探头引线与延伸电缆分开，不能握住传感器引线旋转，应用工具夹住探头上的扳手平台紧固，探头引线随之旋转。

6.1.2 按要求紧固探头后，接好探头引线与延伸电缆接头，再捆扎好固定在箱体内，防止运行时损坏电缆。

6.1.3 每个传感器对于被测面都要求垂直，最大偏移角度小于1.0度。 6.1.4 对应轴位移和胀差传感器的安装，应使探头的中心与有效被测面的中心对应或偏外一些。

6.1.5 特别注意的是：当安装Epro公司的PR9376转速传感器时，必须按照资料的要求，把传感器上的定位标记点延着轴向方向。 6.2 接地

严格按图纸要求，对装置和信号输入单端接地，接地电阻应小于4Ω。 6.3 电缆要求

6.3.1 信号输入电缆的铺设应与强电电缆分开，强弱电交汇处应相互垂直。 6.3.2 每个传感器测点应采用单独的屏蔽电缆，不要把几个信号混入一根多芯屏蔽电缆中，对于转速和超速信号最好采用对绞电缆。

6.3.3 探头电缆于延伸电缆之间的接插件连接好后，应用热缩套管封装，使之与外部铠装电缆绝缘；此处禁止采用绝缘胶布等易腐材料进行封装，否则会影响传感器的阻抗，致使测量误差。 6.4 通电要求

所有接线应在断电情况下进行，并且通电前应仔细比照相关图纸，认真核对，确认无误后方可通电。特别是对于带前置器的接线，更应正确区分电源、地与信号端，切忌接反，以免产生不良后果。

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