TSI系统介绍

1、TSI系统的意义

大型机组的不断增加和容量不断扩大，甚至出现多座在建和已建千万兆瓦级机组，谈论TSI的意义更加重要。

大容量机组的系统复杂，监控范围大，项目繁多，运行人员的操作和监视必须必须被可靠的安全监视系统代替，减少误操作的可能性。同时，对于汽轮机这种高速旋转的精密机械，任何闪失都将付出惨重代价。一套合格可靠的监视系统，就能够避免误操作和意外的发生，保证汽轮机这一大主机的财产安全。今天讲的TSI系统呼之欲出。

2、TSI系统概述

3、TSI监测项目

3.1、轴承振动

振动按检测体的相对位置可分为：轴的绝对振动、轴承座的绝对振动、轴和轴承座的相对振动三种。根据振动学原理，由X、Y方向振动合成可得到轴心轨迹。轴在垂直方向与水平方向并没有必然的内在联系，亦即在垂直方向（Y方向）的振动已经很大，而在水平方向（X方向）的振动却可能是正常的，因此，在垂直与水平方向各装一个探头。由于水平中分面对安装的影响，实际上两个探头安装保证相互垂直即可。当传感器端部与转轴表面间隙变化时的传感器输出一交流信 给板件，板件计算出间隙变化（即振动）峰-峰（P-P）值。

在轴振动的测量中已说明了大轴的振动可以传递到轴承壳上，利用速度传感器测量机壳相对于自由空间的运动速度，板件把从传感器来的速度信 进行检波和积分，变成位移值，并计算出相应的峰-峰值位置。

振动安装示意图

3.2、轴向位移

通常采用四个趋近式的探头测量，安装在4瓦处的推力盘处。这四支传感器两个一组，对称于转子安装。每组中的两个传感器是“与”的关系，保证某一通道失效时不会给出错误信 。两组测量传感器的结果是相互独立的，即“或”的关系，以便有效地保护汽轮机组的安全。 警值为±0.9mm，跳机值为±1.0mm。

轴向位移安装图

3.3、高压胀差和低压胀差

胀差也被称为相对膨胀，胀差的监测是为了预防转子和气缸之间可能产生的磨擦。转子膨胀大于汽缸膨胀为正方向，反之为负方向。

胀差探头分为高压胀差和低压胀差，高压胀差有2支探头，相向安装，根据2支探头测出的电压差，经计算得到差胀信 值；低压差胀是一个LVDT型的测量装置，能直接测出电压计算后得到低压差胀信 值。高压胀差 警值为9.5mm，跳机值为10.3mm；低压胀差 警值为15.2mm，跳机值为16mm。

低压胀差安装图

高压胀差安装图

3.4、汽缸绝对膨胀

缸胀也被称为汽缸的绝对膨胀，为了防止由于汽缸受热不均，发生卡涩或动静摩擦事故，必须对缸胀进行监测，确保机组安全。

缸胀的测量：把传感器的铁芯与汽缸连接，当膨胀时，铁芯运动，产生成比例的电信 ，输入测量板件进行线性处理，显示输出4～20mA信 。缸胀不参与保护。

缸胀安装图

3.5、偏心和键相

偏心即轴的弯曲，也即轴的径向位置，在转轴没有内部和外部负荷的正常运转情况下，转轴会在油压阻尼作用下，在设计确定的位置浮动，然而一旦机器承受一定的外部或内部的预加负荷，轴承内的轴颈就会出现偏心，其大小是由偏心度峰-峰值来表示，即轴弯曲正方向与负方向的极值之差。

所谓键相器，即在轴上开一个键槽(或加一个凸起键)，再用一个普通测振探头对准键。当探头探到键时，前置器输出一脉冲信 ，两个脉冲信 之间即为一转。键相信 也可用来指示振动的相位。当知道了测振探头与键相探头的夹角时，就可找出不平衡质量的位置，即转子高点的位置。这对轴的平衡是很重要的。

两个测点垂直安装的是偏心测点，另一个是键相测点。

偏心和键相安装图

3.6、汽轮机转速和零转速

汽轮机在高速旋转中，如果转动力矩和反动力矩出现不平衡，转速就会变化，当转速失控时，就会发生超速损坏零部件，严重时甚至会发生“飞车”的恶性事故。

为了保证安全，必须严格监视汽轮机转速，当转速达到设定值时 警并采取保护措施。当停机中出现零转速时，确保盘车及时投用。

当机器旋转时，齿盘的齿顶和齿底经过探头，探头将周期地改变输出信 ，即脉冲信 ，板件接收到此脉冲信 进行计数、显示，与设定值比较后，驱动继电器接点输出。转速的测量范围：0～5000rpm；零转速设定值，小于1rpm。

汽轮机转速和零转速安装图

4、TSI监测仪表的组成

TSI监测仪表由传感器、前置器和监视器组成。

4.1、传感器类别、工作原理及型

4.1.1、电涡流传感器工作原理

金属导体置于变化的磁场中，导体内就会有感应电流产生，这种电流的流线在金属体内自行闭合，通常称为电涡流。电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量，从而使激励线圈的阻抗发生变化。电涡流式传感器就是基于这种涡流效应制成的。

4.1.2、加速度传感器工作原理

速度传感器适用于测量轴承座、机壳等的振动速度和振动位移(经积分后)。

工作原理如下：刚性固定在被测物体上的传感器壳体上固定有一个永久磁铁，一个惯性质量线圈围绕着磁铁并通过弹簧连在壳体上。测量时，随着被测物振动，磁铁运动，使其产生磁场运动。而线圈因固定在弹簧上，具有较大的惯性质量，即相对高频振动的物体，其是相对静止的。这样，线圈在磁场中作直线运动，产生感应电动势，其大小与线圈运动的线速度（即：机壳的速度）成正比。通过对感应电动势的检测，即能获得被测物体的线速度。

4.1.3、磁阻式传感器工作原理

磁阻传感器是基于磁阻效应工作原理，其核心部分采用一片特殊金属材料，其电阻值随外界磁场的变化而变化，通过外界磁场的变化来测量物体的变化或状况。磁阻传感器具有高精度、高灵敏度、高分辨率、良好稳定性和可靠性、无接触测量及宽温度范围的特点，可进行动态和静态测量。

4.1.4、传感器类别型

监测项目	传感器类别	传感器+前置器型	安装数量
轴振	电涡流传感器	TQ412+IQS452	14
轴位移	电涡流传感器	TQ402+IQS452	4
瓦振（1瓦）	加速度传感器	CA202+IPC704	1
瓦振（2-7瓦）	加速度传感器	CE680	6
偏心	电涡流传感器	TQ402+IQS452	1
键相	电涡流传感器	TQ402+IQS452	1
转速	磁阻式传感器	BEF1210	5
零转速	电涡流传感器	TQ402+IQS452	1
高压差胀	电涡流传感器	TQ403+IQS453	2
缸体膨胀	电涡流传感器	AE119	1

4.2、TSI监视器的组成

该TSI监视系统采用韦伯瑞华的Vibro-Meter 600系统,该框架包括：

模件名称	模件型	模块数
CPU模件	CPU M	1
通讯模件	MPC4+IOC4T	9
电源模件	RPS 6U	2
继电器模件	RLC 16	1

4.2.1、VM600系统卡件概览

CPU-M：即通讯 关，用于就地显示、组态和通讯。保存全部的系统组态数据，带就地显示 (棒图、数显及工程单位)，可以显示每个通道的实时值。提供灵活的通讯连接，RS-232/422/485和以太 ，支持TCP/IP和MODBUS等通讯协议，提供与运行VM600 MPS或CMS软件的主计算机进行高速数据连接。切记，不支持热插拔！

MPC4:6通道输入模块（4通道输入+2通道转速/键相），用于机器监测保护。一个模块即可接受所有传感器的输入，包括涡流传感器、加速度传感器、速度传感器、转速探头及其它通用传感器。

CMC16:16通道输入，用于状态监测。前4 个通道可输入键相或其他过程信 ，后12个通道可输入其他过程信 。

RPS6U：电源模块。为整个框架提供5V和±12V电源，可选择冗余电源模块。

IOC-N：CPU-M的IO模块，包括 络和通讯。

IOC4T：MPC4的IO模块，包括传感器输入、电流输出、缓冲输出和4支继电器 警输出。 警信 通过总线可输出到RLC16或IRC4。

IOC16T：CMC16的IO模块，包括信 输入输出和通讯连接。

RLC16或IRC4继电器模块：两者均为继电器输出卡，区别在于IRC4为智能继电器输出卡，可以进行逻辑运算。

4.2.2、VM600模件状态灯说明

熄灭： 组态未激活，通道没有运行；

红色闪烁：双通道组合时，达到危险值；

黄色闪烁：双通道组合时，达到 警值；

绿色闪烁：信 超限，或断线；

红色： 通道达到危险值；

黄色： 通道达到 警值；

绿色： 通道正常运行。

4.2.3、VM600拓扑图