O sistema TSI (Turbine Supervisory Instrumentation) serve como a barreira de segurança mais crítica para unidades de turbina a vapor; As principais funções de proteção – como monitoramento de deslocamento axial, vibração do eixo, expansão diferencial, velocidade de rotação e excentricidade do eixo – dependem inteiramente de sinais capturados pelas sondas TSI. Problemas como configurações incorretas de folga da sonda, suportes de montagem soltos ou práticas de fiação abaixo do padrão podem levar a desvios de medição e alarmes incômodos frequentes ou, em casos graves, resultar em interrupções não planejadas da unidade. Os profissionais em instrumentação de controle térmico sabem bem que não existem questões triviais em relação à proteção da unidade: a estabilidade da unidade principal depende da estabilidade dos pontos de medição TSI. Todas as funções críticas de monitoramento, intertravamento e proteção de desarme da turbina a vapor dependem de sondas TSI. Em última análise, muitos problemas no local, incluindo alarmes falsos, flutuações de sinal e anomalias no sistema de proteção, resultam de lacunas de instalação imprecisas, pontos zero não calibrados, montagem insegura ou práticas de instalação não padronizadas.
I. Instalação da sonda de deslocamento axial (proteção central da unidade principal)
O monitoramento do deslocamento axial rastreia a posição axial relativa entre o rotor e a carcaça para evitar atrito entre peças rotativas e estacionárias; é um dos sistemas de proteção de mais alto nível para turbinas a vapor.
A calibração abrangente da sonda deve ser concluída antes da instalação: verificação de danos físicos e verificação da integridade do isolamento elétrico. A linearidade deve ser verificada em uma bancada de testes usando um relógio comparador, e as saídas de 4–20 mA e 0–10 V, bem como os estados de atuação do relé de alarme e desarme, devem ser verificados para garantir uma boa linearidade.
Padrões de instalação no local: As sondas duplas são instaladas no mesmo lado do eixo principal, voltadas para a caixa de baixa pressão. Especificações da sonda: Φ14 mm; sensibilidade: 3,937 V/mm; fonte de alimentação do proximitor: -24 V. A distância entre a sonda e o colar de impulso deve ser inferior a 305 mm para evitar distorções de medição causadas por expansão térmica.
- Faixa de medição: -2 mm a +2 mm (estado frio).
- Tensão de instalação: -9,75 ± 0,2 V.
A lógica de disparo de sonda dupla utiliza uma configuração "AND" para prevenir eficazmente disparos incômodos causados por falhas de ponto único.
II. Instalação da Sonda de Expansão Absoluta
Durante a partida, desligamento e alterações de carga da turbina a vapor, as flutuações de temperatura no revestimento causam expansão térmica. Se as chavetas deslizantes emperrarem ou a expansão for irregular, podem surgir riscos como inclinação da carcaça, tensão anormal da fundação e desalinhamento do eixo.
Dois sensores de expansão absoluta LVDT são instalados enquanto a unidade está fria; eles são montados em suportes dedicados com seus núcleos firmemente conectados à caixa.
A expansão do invólucro impulsiona o deslocamento do núcleo do sensor, gerando um sinal elétrico linear. Após o processamento pela placa de circuito, um sinal padrão de 4–20 mA é emitido para monitorar o status geral da expansão da caixa em tempo real. O ponto zero da instalação deve estar alinhado com a marca zero da balança.
III. Instalação da sonda de expansão diferencial do revestimento de alta e baixa pressão
A expansão diferencial refere-se à diferença de expansão entre o rotor e a carcaça.
O rotor tem massa baixa, aquece rapidamente e sofre expansão significativa, enquanto o invólucro tem massa elevada e aquece lentamente; conseqüentemente, suas taxas de expansão não estão sincronizadas. Se os limites de expansão diferencial forem excedidos durante a partida ou desligamento, é altamente provável que ocorra atrito entre peças rotativas e estacionárias (ou contato rotor-estator). Parâmetros de instalação - Especificação da sonda: sonda de corrente parasita de Φ25mm
- Sensibilidade: 0,8V/mm
- Faixa de medição: -2mm a 10mm
- Tensão padrão de posição zero (instalada de frente para o gerador):
- Expansão diferencial de alta pressão (HP): -11,10V
- Expansão diferencial de baixa pressão (LP): -3,80V
Convenção da indústria: A expansão do rotor em direção ao lado do gerador é definida como a direção positiva para a expansão diferencial, facilitando o monitoramento unificado e a análise de tendências.
4. Instalação de sondas de velocidade rotacional e velocidade zero
A velocidade rotacional é um parâmetro central para o controle de turbinas a vapor; a detecção de velocidade zero é usada principalmente para o intertravamento da engrenagem de giro durante o desligamento para evitar o arqueamento do rotor devido ao repouso estático.
Parâmetros técnicos
- Faixa de medição: 0–5000 rpm
- Valor de atuação de velocidade zero: <4 rpm
- Alarme de alta velocidade: 3240 rpm
- Folga da sonda: 0,8–1,0 mm (calibrado usando um calibrador de folga)
Duas sondas de indução magnética são instaladas voltadas para a roda dentada; a velocidade de rotação é calculada através da frequência de pulso:
Velocidade de rotação = Frequência de pulso ÷ Número de dentes * 60
Quando a velocidade da unidade cai abaixo do limite de velocidade zero, a engrenagem giratória é acionada automaticamente para manter a rotação lenta e contínua do rotor.
V. Instalação de sondas de vibração da capa do mancal (vibração da carcaça do mancal)
O sensor de vibração da carcaça do mancal captura sinais de velocidade de vibração da carcaça do mancal; estes são filtrados e integrados para convertê-los em valores de deslocamento de vibração pico a pico, monitorando o nível geral de vibração do rolamento.
- Faixa de medição: 0–100 μm.
A calibração do canal é necessária antes da instalação; um sinal padrão é inserido para verificar se o circuito está funcionando corretamente, garantindo uma medição precisa e confiável.
VI. Instalação de sondas de vibração do eixo (crítica)
Os pontos de medição de vibração do eixo fornecem os dados mais sensíveis e diretos para diagnosticar falhas no sistema do eixo.
Duas sondas de correntes parasitas de Φ8mm (sensibilidade: 7,87V/mm) são instaladas em cada um dos rolamentos da unidade (Nº 1 a Nº 6).
As duas sondas são posicionadas em um ângulo de 90° entre si e a 45° em relação ao plano horizontal, monitorando a vibração nas direções X e Y, respectivamente. Padrões de instalação
- Tensão de lacuna padrão: -9,75 ± 0,2 V
- Lacuna física correspondente: Aprox. 1,2 mm
Certifique-se de que a operação em todas as condições permaneça dentro da faixa linear da sonda.
Experiência de campo: Embora pequenas flutuações no ponto zero da vibração do eixo sejam permitidas, a calibração precisa do ponto zero melhora significativamente a precisão da análise de falhas subsequente.
VII. Instalação de sondas de excentricidade de eixo
A excentricidade monitora o arqueamento do rotor e é um parâmetro crítico a ser verificado antes da partida; rolar a turbina é estritamente proibido se a excentricidade exceder os limites. Tensão de lacuna de instalação padrão: -10 V.
As sondas de fase chave não devem ser instaladas diretamente voltadas para o rasgo de chaveta.
Os sinais fasor-chave também fornecem dados de fase de vibração para análise de espectro e diagnóstico de falhas.
VIII. Precauções gerais de instalação para sondas TSI (essenciais para pessoal de campo)
- Não torça o fio condutor para apertar a sonda
Use uma chave inglesa para manter o corpo/plataforma da sonda firme enquanto aperta; é proibido torcer o cabo de sinal. A fina fiação interna das sondas de correntes parasitas é suscetível a danos ocultos, que podem levar a picos erráticos de sinal ou falhas de conexão intermitentes durante a operação – problemas que são extremamente difíceis de solucionar.
- Os cabos devem estar bem agrupados e presos com segurança
Certifique-se de que os conectores estejam firmemente conectados e que a fiação interna esteja organizada para evitar riscos de abrasão, tensão ou aterramento.
- A face da sonda deve ser perpendicular à superfície alvo
Ângulo máximo de inclinação ≤ 1°; a inclinação causa diretamente erros de linearidade e imprecisões de medição.
- Alinhamento preciso para sondas de deslocamento e expansão diferencial
Alinhe o centro da sonda com o centro do flange alvo (ou desloque-o ligeiramente para fora) para garantir uma medição eficaz em todas as condições operacionais.
IX. Falhas comuns de comissionamento e ações corretivas padrão
- Mudança de ponto zero de expansão diferencial de alta/baixa pressão
Causas: Sonda solta, deslocamento do suporte devido a vibração, deslocamento da posição zero do eixo ou temperatura irregular do cilindro.
Ação corretiva: Verifique a temperatura do cilindro de baixa pressão, aperte o suporte da sonda, recalibre a tensão padrão do ponto zero e fixe a posição do ponto de medição.
- Aumento contínuo no deslocamento axial (aumentando para ±0,89 mm)
Realize imediatamente uma inspeção abrangente: verifique a carga da unidade, as temperaturas do vapor principal e de reaquecimento, o vácuo do condensador, as temperaturas das almofadas dos mancais de impulso, as tendências de expansão diferencial, as verificações sonoras locais, a vibração dos mancais e a temperatura de exaustão; coordenar com o pessoal de I&C para verificar a instrumentação e ajustar prontamente as condições operacionais para evitar a atuação do sistema de proteção.
- Vibração anormal excedendo os limites (critérios de "linha vermelha" da unidade)
Antes do aquecimento em velocidade média: Se a vibração do rolamento for > 0,03 mm, desligue imediatamente a unidade.
Durante passagem em velocidade crítica: Se vibração do rolamento > 0,1 mm ou vibração do eixo > 0,254 mm, force um desarme; proíba estritamente forçar a passagem pela velocidade crítica; em vez disso, reduza a velocidade e realize o aquecimento.
Priorize a verificação da pressão do óleo lubrificante, temperatura do óleo e temperatura do hidrogênio; avalie o risco de fricção do sistema do eixo ou arqueamento do rotor.
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