Procedury instalacji i postępowanie w przypadku awarii przy uruchamianiu siedmiu głównych sond TSI turbin parowych

System TSI (Turbine Supervisory Instrumentation) stanowi najważniejszą barierę bezpieczeństwa dla turbin parowych; kluczowe funkcje ochronne – takie jak monitorowanie przemieszczenia osiowego, wibracji wału, rozszerzalności różnicowej, prędkości obrotowej i bicia promieniowego wału – opierają się całkowicie na sygnałach przechwytywanych przez sondy TSI. Problemy takie jak nieprawidłowe ustawienie szczeliny sondy, luźne wsporniki montażowe lub niedostateczne praktyki okablowania mogą prowadzić do dryftu pomiarowego i częstych fałszywych alarmów, lub w poważnych przypadkach, do nieplanowanych przestojów jednostki. Specjaliści od aparatury kontrolno-pomiarowej sterowania termicznego dobrze wiedzą, że w kwestii ochrony jednostki nie ma spraw trywialnych: stabilność głównej jednostki zależy od stabilności punktów pomiarowych TSI. Wszystkie krytyczne funkcje monitorowania, blokowania i wyłączania awaryjnego turbiny parowej opierają się na sondach TSI. Ostatecznie wiele problemów na miejscu – w tym fałszywe alarmy, fluktuacje sygnału i anomalie systemu ochrony – wynika z niedokładnych szczelin instalacyjnych, niewykalibrowanych punktów zerowych, niepewnego montażu lub niestandardowych praktyk instalacyjnych.

I. Instalacja sondy przemieszczenia osiowego (ochrona rdzenia jednostki głównej)

Monitorowanie przemieszczenia osiowego śledzi względne położenie osiowe między wirnikiem a obudową, aby zapobiec tarciu między częściami obrotowymi i stacjonarnymi; jest to jeden z najwyższych systemów ochrony turbin parowych.

Kompleksowa kalibracja sondy musi zostać zakończona przed instalacją: sprawdzenie uszkodzeń fizycznych i weryfikacja integralności izolacji elektrycznej. Liniowość musi zostać zweryfikowana na stanowisku badawczym za pomocą czujnika zegarowego, a wyjścia 4–20 mA i 0–10 V, a także stany zadziałania przekaźników alarmowych i wyłączających, muszą zostać sprawdzone w celu zapewnienia dobrej liniowości.

Standardy instalacji na miejscu: Podwójne sondy są instalowane po tej samej stronie wału głównego, skierowane w stronę obudowy niskiego ciśnienia. Specyfikacje sondy: Φ14 mm; czułość: 3,937 V/mm; zasilanie proximitora: -24 V. Odległość między sondą a kołnierzem oporowym musi być mniejsza niż 305 mm, aby uniknąć zniekształcenia pomiaru spowodowanego rozszerzalnością cieplną.

• Zakres pomiarowy: -2 mm do +2 mm (stan zimny).
• Napięcie instalacyjne: -9,75 ± 0,2 V.

Podwójna logika wyłączania sond wykorzystuje konfigurację „AND”, aby skutecznie zapobiegać fałszywym wyłączeniom spowodowanym awariami pojedynczego punktu.

II. Instalacja sondy rozszerzalności absolutnej

Podczas rozruchu, zatrzymania i zmian obciążenia turbiny parowej wahania temperatury w obudowie powodują rozszerzalność cieplną. Jeśli kliny ślizgowe zablokują się lub rozszerzalność jest nierównomierna, mogą pojawić się ryzyka takie jak przechylenie obudowy, nienormalne naprężenia fundamentów i niewspółosiowość wału.

Dwa czujniki rozszerzalności absolutnej LVDT są instalowane, gdy jednostka jest w stanie zimnym; są one zamontowane na dedykowanych wspornikach z rdzeniami bezpiecznie połączonymi z obudową.

Rozszerzalność obudowy napędza ruch rdzenia czujnika, generując liniowy sygnał elektryczny. Po przetworzeniu przez płytkę drukowaną, standardowy sygnał 4–20 mA jest wyprowadzany w celu monitorowania ogólnego stanu rozszerzalności obudowy w czasie rzeczywistym. Punkt zerowy instalacji musi być wyrównany z oznaczeniem zerowym skali.

III. Instalacja sondy rozszerzalności różnicowej obudowy wysokiego i niskiego ciśnienia

Rozszerzalność różnicowa odnosi się do różnicy w rozszerzalności między wirnikiem a obudową.

Wirnik ma małą masę, szybko się nagrzewa i ulega znacznemu rozszerzeniu, podczas gdy obudowa ma dużą masę i nagrzewa się powoli; w konsekwencji ich tempo rozszerzalności nie jest zsynchronizowane. Jeśli limity rozszerzalności różnicowej zostaną przekroczone podczas rozruchu lub zatrzymania, bardzo prawdopodobne jest tarcie między częściami obrotowymi i stacjonarnymi (lub kontakt wirnika ze statorem). Parametry instalacji – Specyfikacja sondy: sonda prądów wirowych Φ25 mm

• Czułość: 0,8 V/mm
• Zakres pomiarowy: -2 mm do 10 mm
• Standardowe napięcie pozycji zerowej (instalowane skierowane w stronę generatora):
  • Rozszerzalność różnicowa wysokiego ciśnienia (HP): -11,10 V
  • Rozszerzalność różnicowa niskiego ciśnienia (LP): -3,80 V

Konwencja branżowa: Rozszerzalność wirnika w kierunku strony generatora jest definiowana jako kierunek dodatni dla rozszerzalności różnicowej, co ułatwia jednolite monitorowanie i analizę trendów.

IV. Instalacja sond prędkości obrotowej i zerowej prędkości

Prędkość obrotowa jest kluczowym parametrem sterowania turbiną parową; detekcja zerowej prędkości jest wykorzystywana głównie do blokady biegu jałowego podczas zatrzymania, aby zapobiec ugięciu wirnika z powodu statycznego spoczynku.

Parametry techniczne

• Zakres pomiarowy: 0–5000 obr./min
• Wartość zadziałania zerowej prędkości: <4 obr./min
• Alarm wysokiej prędkości: 3240 obr./min
• Szczelina sondy: 0,8–1,0 mm (kalibrowana za pomocą szczelinomierza)

Dwie sondy indukcji magnetycznej są instalowane skierowane w stronę koła zębatego; prędkość obrotowa jest obliczana na podstawie częstotliwości impulsów:

Prędkość obrotowa = Częstotliwość impulsów ÷ Liczba zębów * 60

Gdy prędkość jednostki spadnie poniżej progu zerowej prędkości, bieg jałowy automatycznie się włącza, aby utrzymać ciągłą powolną rotację wirnika.

V. Instalacja sond drgań pokrywy łożyska (drgań skorupy łożyska)

Czujnik drgań skorupy łożyska przechwytuje sygnały prędkości drgań z obudowy łożyska; są one filtrowane i integrowane w celu przekształcenia ich w wartości przemieszczenia drgań od szczytu do szczytu, monitorując ogólny poziom drgań łożyska.

• Zakres pomiarowy: 0–100 μm.

Kalibracja kanału jest wymagana przed instalacją; standardowy sygnał jest wprowadzany w celu weryfikacji prawidłowego działania pętli, zapewniając dokładny i niezawodny pomiar.

VI. Instalacja sond drgań wału (krytyczne)

Punkty pomiarowe drgań wału dostarczają najbardziej czułych i bezpośrednich danych do diagnozowania usterek systemu wału.

Dwie sondy prądów wirowych Φ8 mm (czułość: 7,87 V/mm) są instalowane przy każdym z łożysk jednostki (od nr 1 do nr 6).

Dwie sondy są ustawione pod kątem 90° względem siebie i pod kątem 45° do płaszczyzny poziomej, monitorując drgania odpowiednio w kierunkach X i Y. Standardy instalacji

• Standardowe napięcie szczeliny: -9,75 ± 0,2 V
• Odpowiadająca fizyczna szczelina: ok. 1,2 mm

Należy zapewnić, aby działanie we wszystkich warunkach pozostawało w zakresie liniowym sondy.

Doświadczenie terenowe: Chociaż dopuszczalne są niewielkie fluktuacje punktu zerowego drgań wału, precyzyjna kalibracja punktu zerowego znacznie poprawia dokładność późniejszej analizy usterek.

VII. Instalacja sond bicia promieniowego wału

Monitorowanie bicia promieniowego śledzi ugięcie wirnika i jest kluczowym parametrem do sprawdzenia przed uruchomieniem; toczenie turbiny jest surowo zabronione, jeśli bicie promieniowe przekracza limity. Standardowe napięcie szczeliny instalacyjnej: -10 V.

Sondy kluczowego fazowania nie mogą być instalowane bezpośrednio naprzeciwko wpustu klina.

Sygnały kluczowego fazowania dostarczają również danych fazowych drgań do analizy widmowej i diagnozowania usterek.

VIII. Ogólne środki ostrożności podczas instalacji sond TSI (niezbędne dla personelu terenowego)

1. Nie skręcać przewodu doprowadzającego w celu dokręcenia sondy
   Używać klucza do stabilnego trzymania korpusu/platformy sondy podczas dokręcania; skręcanie kabla sygnałowego jest zabronione. Drobne wewnętrzne okablowanie sond prądów wirowych jest podatne na ukryte uszkodzenia, które mogą prowadzić do nieprzewidywalnych skoków sygnału lub problemów z przerywanym połączeniem podczas pracy – problemy te są niezwykle trudne do rozwiązania.
2. Kable muszą być schludnie spięte i bezpiecznie zamocowane
   Upewnić się, że złącza są mocno wpięte, a wewnętrzne okablowanie jest uporządkowane, aby zapobiec otarciom, naprężeniom lub zagrożeniom uziemienia.
3. Powierzchnia sondy musi być prostopadła do powierzchni docelowej
   Maksymalny kąt pochylenia ≤ 1°; pochylenie bezpośrednio powoduje błędy liniowości i niedokładności pomiaru.
4. Dokładne wyrównanie sond przemieszczenia i rozszerzalności różnicowej
   Wyrównać środek sondy ze środkiem kołnierza docelowego (lub lekko przesunięty na zewnątrz), aby zapewnić skuteczne pomiary we wszystkich warunkach pracy.

IX. Typowe usterki podczas uruchamiania i standardowe działania naprawcze

1. Przesunięcie punktu zerowego rozszerzalności różnicowej wysokiego/niskiego ciśnienia
   Przyczyny: Luźna sonda, przemieszczenie wspornika spowodowane wibracjami, przesunięcie pozycji zerowej wału lub nierównomierna temperatura cylindra.
   Działanie naprawcze: Sprawdzić temperaturę cylindra niskiego ciśnienia, dokręcić wspornik sondy, skalibrować standardowe napięcie punktu zerowego i zabezpieczyć pozycję punktu pomiarowego.
2. Ciągły wzrost przemieszczenia osiowego (wzrost do ±0,89 mm)
   Natychmiast przeprowadzić kompleksową inspekcję: sprawdzić obciążenie jednostki, temperatury pary głównej i regeneracyjnej, próżnię skraplacza, temperatury poduszek łożyska oporowego, trendy rozszerzalności różnicowej, lokalne kontrole słuchowe, wibracje łożysk i temperaturę wylotową; skoordynować z personelem I&C w celu weryfikacji aparatury pomiarowej i niezwłocznego dostosowania warunków pracy, aby zapobiec zadziałaniu systemu ochrony.
3. Nienormalne wibracje przekraczające limity (kryteria „czerwonej linii” jednostki)
   Przed rozgrzewaniem przy średniej prędkości: Jeśli wibracje łożyska > 0,03 mm, natychmiast zatrzymać jednostkę.
   Podczas przejścia przez prędkość krytyczną: Jeśli wibracje łożyska > 0,1 mm lub wibracje wału > 0,254 mm, wymusić zatrzymanie; surowo zabronić forsowania przejścia przez prędkość krytyczną – zamiast tego zmniejszyć prędkość i przeprowadzić rozgrzewanie.
   Priorytetowo sprawdzić ciśnienie oleju smarującego, temperaturę oleju i temperaturę wodoru; ocenić ryzyko tarcia systemu wału lub ugięcia wirnika.