Процедуры установки и устранения неисправностей при вводе в эксплуатацию семи основных датчиков TSI паровых турбин

Система TSI (Turbine Supervisory Instrumentation) служит наиболее важным барьером безопасности для паротурбинных установок; Ключевые функции защиты, такие как контроль осевого смещения, вибрации вала, дифференциального расширения, скорости вращения и эксцентриситета вала, полностью полагаются на сигналы, улавливаемые датчиками TSI. Такие проблемы, как неправильные настройки зазора между пробниками, незакрепленные монтажные кронштейны или некачественная проводка, могут привести к отклонению результатов измерений и частым нежелательным сигналам тревоги или, в тяжелых случаях, к незапланированным простоям устройства. Профессионалы в области приборов термоконтроля хорошо знают, что в вопросах защиты агрегата не существует тривиальных вопросов: стабильность основного блока зависит от стабильности точек измерения TSI. Все важные функции мониторинга, блокировки и защиты от отключения паровой турбины основаны на датчиках TSI. В конечном счете, многие проблемы на месте, включая ложные срабатывания сигнализации, колебания сигнала и аномалии системы защиты, возникают из-за неточностей при установке, некалиброванных нулевых точек, ненадежного монтажа или нестандартных методов установки.

I. Установка датчика осевого смещения (защита основной части основного блока)

Контроль осевого смещения отслеживает относительное осевое положение между ротором и корпусом, чтобы предотвратить трение между вращающимися и неподвижными частями; это одна из систем защиты высшего уровня для паровых турбин.

Перед установкой необходимо выполнить комплексную калибровку зонда: проверку на наличие физических повреждений и целостность электрической изоляции. Линейность необходимо проверить на испытательном стенде с помощью циферблатного индикатора, а также проверить выходы 4–20 мА и 0–10 В, а также состояния срабатывания реле сигнализации и отключения для обеспечения хорошей линейности.

Стандарты установки на месте: Двойные датчики устанавливаются на одной стороне главного вала, напротив корпуса низкого давления. Характеристики зонда: Φ14 мм; чувствительность: 3,937 В/мм; питание проксимитора: -24 В. Расстояние между зондом и упорным воротником должно быть менее 305 мм, чтобы избежать искажений измерений, вызванных тепловым расширением.

• Диапазон измерения: от -2 мм до +2 мм (холодное состояние).
• Установочное напряжение: -9,75±0,2 В.

Логика отключения с двумя датчиками использует конфигурацию «И» для эффективного предотвращения нежелательных отключений, вызванных одноточечными отказами.

II. Установка зонда абсолютного расширения

Во время запуска, остановки паровой турбины и изменения нагрузки колебания температуры в корпусе вызывают тепловое расширение. Если скользящие шпонки заедают или расширение происходит неравномерно, могут возникнуть такие риски, как наклон корпуса, ненормальное напряжение фундамента и несоосность вала.

Два датчика абсолютного расширения LVDT устанавливаются, когда агрегат находится в холодном состоянии; они установлены на специальных кронштейнах, а их жилы надежно соединены с корпусом.

Расширение корпуса приводит к смещению сердечника датчика, генерируя линейный электрический сигнал. После обработки на печатной плате выводится стандартный сигнал 4–20 мА для мониторинга общего состояния расширения корпуса в режиме реального времени. Нулевая точка установки должна совпадать с нулевой отметкой шкалы.

III. Установка датчика дифференциального расширения корпуса высокого и низкого давления

Дифференциальное расширение означает разницу в расширении между ротором и корпусом.

Ротор имеет малую массу, быстро нагревается и испытывает значительное расширение, тогда как корпус имеет большую массу и медленно нагревается; следовательно, их темпы расширения не синхронизированы. Если пределы дифференциального расширения превышены во время запуска или остановки, весьма вероятно возникновение трения между вращающимися и неподвижными частями (или контактом ротора со статором). Параметры установки – Спецификация зонда: вихретоковый зонд диаметром 25 мм.

• Чувствительность: 0,8 В/мм
• Диапазон измерения: от -2 мм до 10 мм
• Стандартное нулевое напряжение (установлено лицом к генератору):
  • Дифференциальное расширение высокого давления (ВД): -11,10 В.
  • Дифференциальное расширение низкого давления (НД): -3,80 В.

Отраслевое соглашение: расширение ротора в сторону генератора определяется как положительное направление дифференциального расширения, что облегчает единый мониторинг и анализ тенденций.

IV. Установка датчиков скорости вращения и нулевой скорости

Скорость вращения является основным параметром управления паровой турбиной; Обнаружение нулевой скорости в основном используется для блокировки поворотного механизма во время остановки, чтобы предотвратить прогиб ротора из-за статического покоя.

Технические параметры

• Диапазон измерения: 0–5000 об/мин.
• Значение срабатывания нулевой скорости: <4 об/мин.
• Высокоскоростная сигнализация: 3240 об/мин.
• Зазор зонда: 0,8–1,0 мм (калибровка с помощью щупа)

Два магнитно-индукционных датчика установлены напротив зубчатого колеса; Скорость вращения рассчитывается по частоте импульсов:

Скорость вращения = Частота импульсов ÷ Количество зубьев * 60

Когда скорость агрегата падает ниже порога нулевой скорости, поворотный механизм автоматически включается для поддержания непрерывного медленного вращения ротора.

V. Установка датчиков вибрации крышек подшипников (вибрации вкладышей подшипников)

Датчик вибрации вкладыша подшипника улавливает сигналы скорости вибрации от корпуса подшипника; они фильтруются и интегрируются для преобразования в значения размаха вибрации, отслеживая общий уровень вибрации подшипника.

• Диапазон измерения: 0–100 мкм.

Перед установкой требуется калибровка канала; стандартный сигнал вводится для проверки правильности работы контура, обеспечивая точные и надежные измерения.

VI. Установка датчиков вибрации вала (Критично)

Точки измерения вибрации вала предоставляют наиболее чувствительные и прямые данные для диагностики неисправностей системы вала.

Два вихретоковых датчика диаметром 8 мм (чувствительность: 7,87 В/мм) установлены на каждом подшипнике устройства (с № 1 по № 6).

Два зонда расположены под углом 90° друг к другу и под углом 45° к горизонтальной плоскости, отслеживая вибрацию в направлениях X и Y соответственно. Стандарты установки

• Стандартное напряжение зазора: -9,75 ± 0,2 В.
• Соответствующий физический зазор: прибл. 1,2 мм

Убедитесь, что работа при всех условиях остается в пределах линейного диапазона датчика.

Практический опыт: Хотя незначительные колебания нулевой точки вибрации вала допустимы, точная калибровка нулевой точки значительно повышает точность последующего анализа неисправностей.

VII. Установка датчиков эксцентриситета вала

Эксцентриситет контролирует прогиб ротора и является критически важным параметром, который необходимо проверить перед запуском; Категорически запрещается перекатывать турбину, если эксцентриситет превышает допустимые пределы. Стандартное напряжение монтажного промежутка: -10 В.

Датчики вектора ключа не должны устанавливаться непосредственно напротив шпоночного паза.

Сигналы ключевых векторов также предоставляют данные о фазе вибрации для анализа спектра и диагностики неисправностей.

VIII. Общие меры предосторожности при установке датчиков TSI (важны для полевого персонала)

1. Не перекручивайте провод, чтобы затянуть зонд.
   Используйте гаечный ключ, чтобы удерживать корпус/платформу зонда устойчиво во время затяжки; перекручивание сигнального кабеля запрещено. Тонкая внутренняя проводка вихретоковых датчиков подвержена скрытым повреждениям, которые могут привести к неустойчивым всплескам сигнала или периодическим сбоям соединения во время работы — проблемам, которые чрезвычайно трудно устранить.
2. Кабели должны быть аккуратно сложены и надежно закреплены.
   Убедитесь, что разъемы надежно подключены, а внутренняя проводка организована так, чтобы предотвратить истирание, натяжение или опасность заземления.
3. Лицевая поверхность зонда должна быть перпендикулярна целевой поверхности.
   Максимальный угол наклона ≤ 1°; наклон непосредственно приводит к ошибкам линейности и неточностям измерений.
4. Точная юстировка датчиков смещения и дифференциального расширения.
   Совместите центр датчика с центром целевого фланца (или слегка сместите его наружу), чтобы обеспечить эффективное измерение во всех рабочих условиях.

IX. Распространенные неисправности при вводе в эксплуатацию и стандартные действия по их устранению

1. Сдвиг нулевой точки при дифференциальном расширении высокого/низкого давления
   Причины: Ослабленный зонд, смещение кронштейна из-за вибрации, смещение нулевого положения вала или неравномерная температура цилиндра.
   Меры по устранению: Проверьте температуру цилиндра низкого давления, затяните кронштейн датчика, повторно откалибруйте стандартное напряжение нулевой точки и зафиксируйте положение точки измерения.
2. Постоянное увеличение осевого смещения (до ±0,89 мм)
   Немедленно проведите комплексную проверку: проверьте нагрузку агрегата, температуру основного пара и пара промежуточного нагрева, вакуум в конденсаторе, температуру подушек упорных подшипников, тенденции дифференциального расширения, местные звуковые проверки, вибрацию подшипников и температуру выхлопных газов; координировать действия с персоналом АСУ ТП для проверки приборов и оперативной корректировки условий эксплуатации во избежание срабатывания системы защиты.
3. Аномальная вибрация, превышающая пределы (критерий «красной линии» агрегата)
   Перед прогревом на средней скорости: Если вибрация подшипника > 0,03 мм, немедленно отключите агрегат.
   При прохождении критической скорости: Если вибрация подшипника > 0,1 мм или вибрация вала > 0,254 мм, выполните принудительное отключение; Строго запрещайте форсированный переход через критическую скорость — вместо этого снизьте скорость и выполните разминку.
   Уделяйте приоритетное внимание проверке давления смазочного масла, температуры масла и температуры водорода; оценить риск трения системы вала или прогиба ротора.