蒸気タービンの7つの主要TSIプローブの設置手順とコミッショニング障害処理

TSI (タービン監視計装) システムは、蒸気タービン ユニットにとって最も重要な安全バリアとして機能します。軸方向の変位、シャフトの振動、膨張差、回転速度、シャフトの偏心度の監視などの主要な保護機能は、TSI プローブによって捕捉された信号に完全に依存しています。プローブのギャップ設定の誤り、取り付けブラケットの緩み、標準以下の配線方法などの問題により、測定値のドリフトや頻繁な迷惑アラームが発生したり、深刻な場合には計画外のユニット停止が発生したりする可能性があります。熱制御計装の専門家は、ユニットの保護に関して簡単な問題がないことをよく知っています。つまり、メイン ユニットの安定性は、TSI 測定ポイントの安定性にかかっています。蒸気タービンのすべての重要な監視、インターロック、トリップ保護機能は TSI プローブに依存しています。結局のところ、誤報、信号の変動、保護システムの異常など、現場で発生する多くの問題は、不正確な設置ギャップ、未校正のゼロ点、安全でない取り付け、または非標準的な設置方法に起因します。

I. アキシャル変位プローブの取り付け（本体のコア保護）

軸方向変位監視は、ローターとケーシングの間の相対的な軸方向位置を追跡し、回転部品と固定部品の間の摩擦を防ぎます。これは、蒸気タービン用の最高レベルの保護システムの 1 つです。

設置前に、物理的損傷のチェックと電気絶縁の完全性の確認など、包括的なプローブの校正を完了する必要があります。直線性は、ダイヤルインジケータを使用してテストベンチで検証する必要があり、良好な直線性を確保するために、4 ～ 20 mA および 0 ～ 10 V 出力、アラームおよびトリップリレーの作動状態をチェックする必要があります。

現場設置基準: デュアルプローブは主軸の同じ側、低圧ケーシングに面して設置されます。プローブ仕様：Φ14mm、感度: 3.937 V/mm;プロキシミタ電源: -24 V。熱膨張による測定の歪みを避けるため、プローブとスラストカラーの間の距離は 305 mm 未満である必要があります。

• 測定範囲：-2mm～+2mm（冷間状態）。
• 設置電圧: -9.75 ± 0.2 V。

デュアルプローブトリップロジックは「AND」構成を利用して、単一点障害によって引き起こされる迷惑なトリップを効果的に防止します。

II.絶対拡張プローブの取り付け

蒸気タービンの起動時、停止時、負荷変動時にケーシング内の温度変動により熱膨張が発生します。スライドキーの固着や伸びムラがあると、ケーシングの傾きや基礎応力の異常、軸のズレなどの危険が発生します。

2 つの LVDT 絶対膨張センサーは、ユニットが冷えた状態にあるときに取り付けられます。コアがケーシングにしっかりと接続された状態で、専用のブラケットに取り付けられます。

ケーシングの膨張によりセンサー コアの変位が生じ、線形の電気信号が生成されます。回路基板による処理後、標準の 4 ～ 20 mA 信号が出力され、筐体全体の拡張状態をリアルタイムで監視します。設置の原点はスケールのゼロマークと一致している必要があります。

Ⅲ．高圧および低圧ケーシングの膨張差プローブの取り付け

膨張差とは、ローターとケーシングの膨張の差を指します。

ローターは質量が小さく、急速に加熱し、大幅に膨張しますが、ケーシングは質量が大きく、ゆっくりと加熱します。したがって、それらの拡張率は同期しません。始動時または停止時に膨張差の限界を超えると、回転部品と静止部品の間の摩擦 (またはローターとステーターの接触) が発生する可能性が高くなります。設置パラメータ – プローブ仕様: Φ25mm 渦電流プローブ

• 感度: 0.8V/mm
• 測定範囲：-2mm～10mm
• 標準ゼロ位置電圧 (発電機に面して設置):
  • 高圧 (HP) 膨張差: -11.10V
  • 低圧（LP）膨張差：-3.80V

業界の慣例: 発電機側へのローターの拡張は、差動拡張の正の方向として定義され、統合された監視と傾向分析が容易になります。

IV.回転速度プローブとゼロ速度プローブの取り付け

回転速度は蒸気タービン制御の中核パラメータです。ゼロ速度検出は主にシャットダウン中のターニングギアのインターロックに使用され、静的静止によるローターの曲がりを防ぎます。

技術的パラメータ

• 測定範囲：0～5000rpm
• ゼロ速度作動値: <4 rpm
• 高速アラーム：3240rpm
• プローブギャップ: 0.8 ～ 1.0 mm (隙間ゲージを使用して校正)

2 つの磁気誘導プローブが歯車に面して取り付けられています。回転速度はパルス周波数によって計算されます。

回転速度＝パルス周波数÷歯数×60

ユニット速度がゼロ速度しきい値を下回ると、ターニングギアが自動的に作動し、ローターの連続的な低速回転が維持されます。

V. ベアリングキャップ振動（ベアリングシェル振動）プローブの取り付け

ベアリングシェル振動センサーはベアリングハウジングからの振動速度信号を捕捉します。これらはフィルタリングおよび統合されてピークツーピークの振動変位値に変換され、ベアリングの全体的な振動レベルが監視されます。

• 測定範囲：0～100μm。

設置前にチャンネルの校正が必要です。標準信号を入力してループが正しく機能していることを確認し、正確で信頼性の高い測定を保証します。

VI.シャフト振動プローブの設置 (重要)

シャフトの振動測定ポイントは、シャフト システムの故障を診断するための最も感度の高い直接的なデータを提供します。

本体軸受（No.1～No.6）にΦ8mm渦電流プローブ（感度7.87V/mm）を2本ずつ搭載しています。

2 つのプローブは互いに 90°、水平面に対して 45°の角度で配置され、それぞれ X 方向と Y 方向の振動を監視します。設置基準

• 標準ギャップ電圧: -9.75 ± 0.2 V
• 対応物理ギャップ：約15mm 1.2mm

すべての条件での動作がプローブの線形範囲内にあることを確認してください。

現場での経験: シャフト振動のゼロ点のわずかな変動は許容されますが、正確なゼロ点校正により、その後の故障解析の精度が大幅に向上します。

VII.軸偏心プローブの取り付け

偏心率はローターの曲がりを監視し、始動前にチェックする重要なパラメータです。偏心が限界を超える場合、タービンを回転させることは固く禁じられています。標準設置ギャップ電圧: -10 V。

キーフェーザー プローブは、キー溝に直接面して取り付けないでください。

キーフェーザー信号は、スペクトル分析と故障診断のための振動位相データも提供します。

Ⅷ. TSI プローブの一般的な設置上の注意事項 (現場担当者にとって必須)

1. リード線をねじってプローブを締め付けないでください。
   レンチを使用して、プローブ本体/プラットフォームをしっかりと固定しながら締め付けます。信号ケーブルをねじることは禁止されています。渦電流プローブの細い内部配線は隠れた損傷を受けやすく、動作中に不安定な信号スパイクや断続的な接続障害が発生する可能性があり、トラブルシューティングが非常に困難な問題です。
2. ケーブルはきちんと束ねてしっかりと固定する必要があります
   コネクタがしっかりと差し込まれており、摩耗、張力、または接地の危険を防ぐために内部配線が整理されていることを確認してください。
3. プローブ面はターゲット表面に対して垂直でなければなりません
   最大傾斜角 ≤ 1°;傾くと直線性エラーや測定誤差が直接発生します。
4. 変位プローブと膨張差プローブの正確な位置合わせ
   プローブの中心をターゲット フランジの中心に合わせて（またはわずかに外側にオフセットして）、すべての動作条件にわたって効果的な測定を保証します。

IX.一般的な試運転障害と標準的な是正措置

1. 高圧・低圧膨張差ゼロ点シフト
   原因：プローブの緩み、振動によるブラケットのズレ、シャフトのゼロ位置のズレ、シリンダー温度の不均一。
   処置：低圧シリンダ温度を確認し、プローブブラケットを締め付け、基準ゼロ点電圧を再校正し、測定点の位置を固定してください。
2. 軸方向変位の継続的な増加 (±0.89 mm まで上昇)
   直ちに包括的な検査を実施します。ユニットの負荷、主蒸気と再熱蒸気の温度、復水器の真空度、スラストベアリングパッドの温度、膨張差の傾向、局所的な可聴チェック、ベアリングの振動、排気温度をチェックします。 I&C 担当者と連携して計装を検証し、保護システムの作動を防​​ぐために動作条件を迅速に調整します。
3. 限界を超える異常振動（ユニットの「赤線」基準）
   中速ウォームアップ前: ベアリングの振動 > 0.03 mm の場合は、直ちにユニットをトリップさせます。
   臨界速度通過中: ベアリングの振動 > 0.1 mm、またはシャフトの振動 > 0.254 mm の場合は、強制トリップします。危険速度を無理に通過することは厳に禁止し、速度を落として暖気運転を行ってください。
   潤滑油の圧力、油温、水素温度の確認を優先します。シャフトシステムの擦れやローターの曲がりのリスクを評価します。