El sistema TSI (Turbine Supervisory Instrumentation) sirve como la barrera de seguridad más crítica para las unidades de turbinas de vapor; Las funciones clave de protección, como el monitoreo del desplazamiento axial, la vibración del eje, la expansión diferencial, la velocidad de rotación y la excentricidad del eje, dependen completamente de las señales capturadas por las sondas TSI. Problemas como ajustes incorrectos de la separación de las sondas, soportes de montaje sueltos o prácticas de cableado deficientes pueden provocar desviaciones en las mediciones y frecuentes alarmas molestas o, en casos graves, provocar interrupciones no planificadas de la unidad. Los profesionales de la instrumentación de control térmico saben bien que no existen cuestiones triviales en cuanto a la protección de la unidad: la estabilidad de la unidad principal depende de la estabilidad de los puntos de medición TSI. Todas las funciones críticas de monitoreo, enclavamiento y protección de disparo de la turbina de vapor dependen de sondas TSI. En última instancia, muchos problemas en el sitio, incluidas falsas alarmas, fluctuaciones de señal y anomalías en el sistema de protección, se deben a espacios de instalación inexactos, puntos cero no calibrados, montaje inseguro o prácticas de instalación no estándar.
I. Instalación de la sonda de desplazamiento axial (protección del núcleo de la unidad principal)
El monitoreo del desplazamiento axial rastrea la posición axial relativa entre el rotor y la carcasa para evitar el roce entre las partes giratorias y estacionarias; Es uno de los sistemas de protección de más alto nivel para turbinas de vapor.
Se debe completar una calibración completa de la sonda antes de la instalación: verificar si hay daños físicos y verificar la integridad del aislamiento eléctrico. La linealidad se debe verificar en un banco de pruebas utilizando un indicador de cuadrante, y se deben verificar las salidas de 4–20 mA y 0–10 V, así como los estados de actuación de los relés de alarma y disparo, para garantizar una buena linealidad.
Estándares de instalación in situ: Las sondas dobles se instalan en el mismo lado del eje principal, frente a la carcasa de baja presión. Especificaciones de la sonda: Φ14 mm; sensibilidad: 3,937 V/mm; Alimentación de proximidad: -24 V. La distancia entre la sonda y el collar de empuje debe ser inferior a 305 mm para evitar la distorsión de la medición causada por la expansión térmica.
- Rango de medición: -2 mm a +2 mm (estado frío).
- Tensión de instalación: -9,75 ± 0,2 V.
La lógica de disparo de doble sonda utiliza una configuración "Y" para prevenir eficazmente disparos molestos causados por fallas de un solo punto.
II. Instalación de la sonda de expansión absoluta
Durante el arranque, apagado y cambios de carga de la turbina de vapor, las fluctuaciones de temperatura en la carcasa provocan expansión térmica. Si las chavetas deslizantes se atascan o la expansión es desigual, pueden surgir riesgos como inclinación de la carcasa, tensión anormal en la base y desalineación del eje.
Se instalan dos sensores de expansión absoluta LVDT mientras la unidad está en estado frío; están montados en soportes dedicados con sus núcleos conectados de forma segura a la carcasa.
La expansión de la carcasa impulsa el desplazamiento del núcleo del sensor, generando una señal eléctrica lineal. Después del procesamiento por parte de la placa de circuito, se emite una señal estándar de 4 a 20 mA para monitorear el estado general de expansión de la carcasa en tiempo real. El punto cero de instalación debe estar alineado con la marca cero de la báscula.
III. Instalación de sonda de expansión diferencial de carcasa de alta y baja presión
La expansión diferencial se refiere a la diferencia de expansión entre el rotor y la carcasa.
El rotor tiene poca masa, se calienta rápidamente y sufre una expansión significativa, mientras que la carcasa tiene mucha masa y se calienta lentamente; en consecuencia, sus tasas de expansión no están sincronizadas. Si se exceden los límites de expansión diferencial durante el arranque o el apagado, es muy probable que se produzca rozamiento entre las piezas giratorias y estacionarias (o contacto entre rotor y estator). Parámetros de instalación – Especificación de la sonda: sonda de corrientes parásitas de Φ25 mm
- Sensibilidad: 0,8 V/mm
- Rango de medición: -2 mm a 10 mm
- Voltaje de posición cero estándar (instalado frente al generador):
- Expansión diferencial de alta presión (HP): -11,10 V
- Expansión diferencial de baja presión (LP): -3,80 V
Convención de la industria: la expansión del rotor hacia el lado del generador se define como la dirección positiva para la expansión diferencial, lo que facilita el monitoreo unificado y el análisis de tendencias.
IV. Instalación de sondas de velocidad de rotación y velocidad cero.
La velocidad de rotación es un parámetro fundamental para el control de las turbinas de vapor; La detección de velocidad cero se utiliza principalmente para el bloqueo del engranaje de giro durante el apagado para evitar que el rotor se doble debido al reposo estático.
Parámetros técnicos
- Rango de medición: 0–5000 rpm
- Valor de actuación de velocidad cero: <4 rpm
- Alarma de alta velocidad: 3240 rpm
- Separación de la sonda: 0,8–1,0 mm (calibrado con una galga de espesores)
Frente a la rueda dentada se instalan dos sondas de inducción magnética; La velocidad de rotación se calcula mediante la frecuencia de pulso:
Velocidad de rotación = Frecuencia de pulso ÷ Número de dientes * 60
Cuando la velocidad de la unidad cae por debajo del umbral de velocidad cero, el engranaje de giro se activa automáticamente para mantener una rotación lenta y continua del rotor.
V. Instalación de sondas de vibración de la tapa del cojinete (vibración del casquillo del cojinete)
El sensor de vibración del casquillo del cojinete capta señales de velocidad de vibración del soporte del cojinete; estos se filtran e integran para convertirlos en valores de desplazamiento de vibración de pico a pico, monitoreando el nivel de vibración general del rodamiento.
- Rango de medición: 0–100 μm.
Se requiere calibración del canal antes de la instalación; Se ingresa una señal estándar para verificar que el bucle esté funcionando correctamente, lo que garantiza una medición precisa y confiable.
VI. Instalación de sondas de vibración de ejes (Crítico)
Los puntos de medición de vibraciones del eje proporcionan los datos más sensibles y directos para diagnosticar fallas en el sistema del eje.
Se instalan dos sondas de corrientes parásitas de Φ8 mm (sensibilidad: 7,87 V/mm) en cada uno de los cojinetes de la unidad (del n° 1 al n° 6).
Las dos sondas están colocadas en un ángulo de 90° entre sí y a 45° con respecto al plano horizontal, monitoreando la vibración en las direcciones X e Y, respectivamente. Estándares de instalación
- Tensión de separación estándar: -9,75 ± 0,2 V
- Espacio físico correspondiente: Aprox. 1,2 milímetros
Asegúrese de que el funcionamiento en todas las condiciones permanezca dentro del rango lineal de la sonda.
Experiencia de campo: Si bien se permiten pequeñas fluctuaciones en el punto cero de vibración del eje, una calibración precisa del punto cero mejora significativamente la precisión del análisis de fallas posterior.
VII. Instalación de sondas de excentricidad del eje
La excentricidad controla la inclinación del rotor y es un parámetro crítico que se debe verificar antes del arranque; Está estrictamente prohibido hacer girar la turbina si la excentricidad excede los límites. Tensión de separación de instalación estándar: -10 V.
Las sondas de fasor clave no se deben instalar directamente frente al chavetero.
Las señales de fase clave también proporcionan datos de fase de vibración para análisis de espectro y diagnóstico de fallas.
VIII. Precauciones generales de instalación para sondas TSI (esenciales para el personal de campo)
- No retuerza el cable para apretar la sonda.
Utilice una llave para mantener firme el cuerpo/plataforma de la sonda mientras aprieta; Está prohibido torcer el cable de señal. El fino cableado interno de las sondas de corrientes parásitas es susceptible a daños ocultos, lo que puede provocar picos de señal erráticos o fallas de conexión intermitentes durante el funcionamiento, problemas que son extremadamente difíciles de solucionar.
- Los cables deben estar bien agrupados y bien sujetos.
Asegúrese de que los conectores estén firmemente enchufados y que el cableado interno esté organizado para evitar abrasión, tensión o riesgos de conexión a tierra.
- La cara de la sonda debe ser perpendicular a la superficie objetivo.
Ángulo de inclinación máximo ≤ 1°; La inclinación provoca directamente errores de linealidad e imprecisiones en las mediciones.
- Alineación precisa para sondas de desplazamiento y expansión diferencial
Alinee el centro de la sonda con el centro de la brida objetivo (o ligeramente desplazado hacia afuera) para garantizar una medición efectiva en todas las condiciones de operación.
IX. Fallas comunes en la puesta en servicio y acciones correctivas estándar
- Cambio de punto cero de expansión diferencial de alta/baja presión
Causas: Sonda suelta, desplazamiento del soporte debido a vibración, cambio de posición cero del eje o temperatura desigual del cilindro.
Acción correctiva: Verifique la temperatura del cilindro de baja presión, apriete el soporte de la sonda, recalibre el voltaje estándar del punto cero y asegure la posición del punto de medición.
- Aumento continuo del desplazamiento axial (aumentando a ±0,89 mm)
Realice de inmediato una inspección exhaustiva: verifique la carga de la unidad, las temperaturas del vapor principal y de recalentamiento, el vacío del condensador, las temperaturas de las almohadillas de los cojinetes de empuje, las tendencias de expansión diferencial, las comprobaciones audibles locales, la vibración de los cojinetes y la temperatura de escape; coordinar con el personal de I&C para verificar la instrumentación y ajustar rápidamente las condiciones de operación para evitar la actuación del sistema de protección.
- Vibración anormal que excede los límites (criterios de "línea roja" de la unidad)
Antes del calentamiento a velocidad media: si la vibración del rodamiento es > 0,03 mm, dispare inmediatamente la unidad.
Durante el paso a velocidad crítica: si la vibración del rodamiento > 0,1 mm o la vibración del eje > 0,254 mm, fuerce el disparo; Prohíba estrictamente forzar el paso a través de la velocidad crítica; en su lugar, reduzca la velocidad y realice un calentamiento.
Priorizar la verificación de la presión del aceite lubricante, la temperatura del aceite y la temperatura del hidrógeno; Evaluar el riesgo de roce del sistema de eje o de arqueamiento del rotor.
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