海南核电TSI、TDM系统的安装与调试

冯 灯

（海南核电有限公司 海南昌江）

一、TSI/TDM系统概述

汽轮机安全监测分析系统（TSI/TDM）是保证汽轮发电机组安全高效运行的重要装置，它能连续、准确、可靠地监视汽轮发电机组在启动、运行和停机过程中的重要参数变化，如汽机转速、轴位移、相对膨胀、热膨胀、偏心、振动、阀位等。可以检测到许多机械问题，保护机组的安全，为机械方面的故障诊断、分析和解决提供重要的数据源。系统结构见图1。

整个系统由二路220V AC/50Hz电源供电，当一路电源发生故障时，自动无扰切换到另一路电源上，并发出报警信号。

1.汽机安全监测系统（ TSI）

汽机安全监测系统（TSI）充当着对设备监测和保护的角色。TSI通过对机组的相对振动、绝对振动、轴承振动、转速、偏心、绝对膨胀、相对差胀、轴向位移等信号的监测，真实地反应汽轮发电机组旋转机械的运转状况，当所监测的信号参数异常或超越限值时，能准确及时地发出报警或停机信号给DCS分散控制系统以及 ETS紧急跳闸等外部系统，对机组进行保护和联锁，MMS6000监测装置输出4～20 mA标准信号至DCS。海南核电的TSI系统采用MMS6000系统和Epro传感器，由分布在机组的传感器、前置器和安装于电子间机柜中的测量模块等组成。

2.故障诊断与分析系统（TDM）

图1 系统结构总图

故障诊断与分析系统（TDM）充当着对设备分析和预处理的角色。TDM分析诊断主要包括主监视图、棒图、振动表格、过程量表格、波形、频谱、轴心轨迹、轴系仿真、轴心位置图、波特图、极坐标图、级联图、瀑布图、相关趋势图及列表。点击对应分析模块的快捷键，可在屏幕上显示相应的图形。海南核电的TDM采用阿尔斯通创为实S8000故障诊断与分析系统。S8000是新一代在线监测分析系统，采用全新设计理念，系统主要由监视分站（PWR8000）、WEB8000服务器、打印机和显示器构成。

图2 Epro传感器安装布置图

二、TSI、TDM系统硬件和软件介绍

1.TSI、TDM 系统硬件

（1）TSI系统硬件。汽轮机组Epro传感器和前置器：Epro传感器布置在汽轮机本体上，前置器布置在汽轮机本体接线盒中。图2为Epro传感器在汽轮机本体的安装布置图。

（2）监测模块。监测模块为MMS6000系列，各监视模块分布于电子间机柜1GME001AR内的3个仪表框架中。

（3）TDM系统硬件。TDM系统硬件集成在机柜1GME002AR中，主要由监视分站（PWR8000）、WEB8000服务器、打印机、显示器、信号接线端子模块等构成。

2.TSI、TDM 系统软件

TSI采用MMS6000系统，使用组态软件MMS6910对MMS6000系列监测模块进行在线组态。TDM 采用阿尔斯通创为实旋转机械状态监测系统S8000，系统主要由监测分站（PWR8000）和Web8000服务器构成。监测分站的系统采用Linux操作系统，其振动采集、分析和通信软件采用Java语言编写。

三、TSI、TDM现场安装与调试

1.TSI系统现场安装与调试

（1）现场监测探头安装方法和注意事项。轴振、偏心传感器PR6423系列涡流传感器的安装。该系列探头的灵敏度为8 V/mm，Epro说明书建议：探头的零点定位安装在传感器工作电压范围的中点，在昌江项目上，涡流传感器及其配套前置器的工作电压为-20～-4 V DC，相应的工作电压中性点为-12 V。所以此类探头安装定位时，要以反馈电压-12 V为准，误差±0.05 V。安装时要注意垂直、对中，不可依靠安装间隙（clearance）来定位。

在安装探头时，需在机柜1GME001AR侧通过TSI组态软件监视传感器的反馈电压，当反馈电压显示-12±0.05 V时，通过对讲机告诉就地安装人员固定探头，就地万用表测得的反馈电压值只用于参考，以机柜侧软件监视的电压为准。偏心探头安装被测面一圈不能有凹槽，必须平整。轴振动理论值=（轴转一圈最大电压绝对值-最小电压绝对值）/8 V/mm。

零转速、转速、键相探头为PR9376系列。Epro公司建议安装时探头和测速齿的距离（探头监测面要对着测速齿的峰面，而不能对着凹槽处）为1 mm左右（0.8～1.2 mm），使用塞尺确定安装间隙。

PR9376有安装方向，要保证探头上的方向标志（orientation mark）朝向机头或机尾。

就地转速和DEH转速探头型号为ZS-04，磁阻式探头，建议安装时探头和测速齿的距离（探头监测面要对着测速齿的峰面，而不能对着凹槽处）为1 mm左右（0.8～1.2 mm），使用塞尺确定安装间隙。

ETS转速探头型号为DSE1210.00SHZ，磁阻式探头。建议安装时探头和测速齿的距离（探头监测面要对着测速齿的峰面，而不能对着凹槽处）为1 mm左右（0.8～1.2 mm）。探头安装前提条件是轴承外盖已盖好（此时无法用塞尺确定安装间隙）；汽轮机顶轴油已投用；盘车能手动控制。

使用百分表确定安装间隙，先让工艺手动盘车，将轴上的齿峰面正对探头安装的孔，再将探头检查面贴紧齿峰的面（一定要确定这两个面已接触），然后安装百分表，让百分表刻度为零，最后慢慢将探头向外退出，退出距离就是探头检测面与被测面的间隙。

轴位移PR6424传感器，电涡流型传感器，灵敏度为4 V/mm。安装时也要采用电压定位，如果推轴后，恢复到零位，安装电压为-12 V，如果推轴后，没有恢复零位，就按以下公式计算安装电压：定位公式：安装间隙电压值=-12V±（U推轴位移/2）×4 V/mm；间隙越大，电压绝对值越大（+：推轴方向往发电机方向时，靠近探头测量表面，电压绝对值越小；-：推轴方向往汽轮机机头方向时，远离探头测量表面，电压绝对值越大）。

在安装探头时，调试人员要在机柜侧通过TSI组态软件监视传感器的反馈电压，就地万用表测得的电压值只能用于参考，以机柜侧软件监视的电压为准。如果探头检测面的安装方向的朝向与机组的正方向相反（正方向为往发电机方向移动），则在组态中要勾取反向。

差胀采用Epro公司的PR9350/02-S1传感器，安装过程。先在MMS6910软件中组态，并下装到对应的MMS6410模块中；选择线性化输入：以高压差胀为例，选择-25～+25 mm范围进行线性化采样，将-25 mm对应在标尺的0 mm刻度处，+25 mm对应在标尺的50 mm刻度处，每隔5 mm采样一次，拟合出一条直线；将拟合完的直线下装到卡件中，并按照采样的刻度点重新检测一下反馈值和量程方向是否与理论值相同，如果不相同，则重复进行线性化输出，直到满足要求；当线性化满足要求后，将探头的圆柱固定块的面紧贴推力盘，将膨胀方向的圆柱固定块的面与推力盘面间隔0.1～0.2 mm的间隙固定；

绝对膨胀探头PR9350/02的安装与差胀探头安装步骤相同，只是没有负方向。进行线性化时，将0对应在标尺的0刻度处，50对应在标尺的50刻度处，每隔5 mm采样一次，拟合出一条直线。

轴承振动（瓦振）PR9268系列探头。只需按照各自的安装位置用螺栓固定，再到TSI组态监视画面中看是否有反馈值即可。

（2）电子间机柜1GME001AR安装和信号电缆端接。1GME001AR按设计位置进行固定安装，并完成机柜的220V AC电源端接和接地线端接。信号电缆端接按照设计院端接图纸进行。

（3）信号通道正确性验证。信号通道验证主要是验证现场监测仪表的电缆是否正确端接在1GME001AR机柜对应的信号通道上，TSI送DEH通道，TSI送 DCS通道，TSI送TDM 通道，主要通过对信号电缆芯线单根对地测量电阻确认并做好记录。

（4）调试规程执行。调试规程主要依据“CJ TP 1 GME 10汽轮机检测仪表报警试验”执行，该规程介绍了如何模拟现场探头信号，并将该信号送至对应的MMS6000监测卡件，再从MMS6000监测卡件输出至DEH、DCS、TDM系统，并在这些系统中确定信号的正确性。

（5）MMS6312转速和键相通道检查方法。在-12 V直流电平基础上，加正弦波信号，幅值不变（5 V DC），改变频率信号（Hz）。频率信号数值即为转速或键相数值。

（6）MMS6220偏心测量卡件通道检查方法。键相加5 V/5 Hz正弦波，-12 V偏置；偏心加50 Hz正弦波，-12 V偏置，改变峰峰值。此处，因键相5 V/50 Hz对应3000 r/min，而偏心值在＞600 r/min时即不再显示，故将5 V/50 Hz改为5 V/5 Hz。偏心理论值（ um）=模拟峰峰值（ V）/灵敏度（ 8 V/mm）。

（7）MMS6110轴振动X向测量卡件通道检查方法。-12 V DC偏置，50 Hz正弦波，改变峰峰值。振动理论值（μm）=模拟峰峰值（ V）/灵敏度（ 8 V/mm）。

（8）MMS6120轴承振动（瓦振）测量卡件通道检查方法：加交流电压信号（f=45 Hz），改变峰峰值。振动理论值（μm）=模拟峰峰值（mV）x1000/（灵敏度×2×45），灵敏度为28.5 mv/（mm/s））。

（9）MMS6140轴的复合振动测量卡件通道检查方法：将瓦振的引出线接至端子，瓦振探头静态放置，此时绝对振动的值应等于相应Y方向的轴振值。直接对Y方向加-12 V DC偏置，100 Hz正弦波，改变峰峰值。振动理论值（um）=模拟峰峰值（V）/灵敏度（ 8 V/mm）。

（10）MMS6210轴向位移测量卡件通道检查方法。加直流电压信号，改变电压值。位移理论值（mm）i=-[模拟直流电压（V）+12]/灵敏度（ 4 V/mm）。

（11）MMS6410差胀及绝对膨胀卡件通道检查方法。每隔5 mm拨动标尺，在TSI组态软件中查看测量值与理论值是否一致，如偏差较大，则重新进行线性化。

2.TDM系统现场安装与调试

TDM系统安装调试包括电子间机柜1GME002AR安装、信号电缆端接、信号通道正确性验证、调试规程执行。1GME002AR按设计位置进行固定安装，并完成机柜的220 V AC电源端接和接地线端接；信号电缆端接按照设计院端接图纸进行；信号通道正确性验证在TSI调试中已验证；调试规程主要依据“CJ TP 1 GME 10汽轮机检测仪表报警试验”执行，在TSI系统中先模拟现场信号，再在TDM对接收的信号进行相应设置，保证TDM信号与TSI信号一致。

四、TSI、TDM系统常见问题及处理方法

（1）在没有现场探头信号输入卡件（信号进线拆掉或未安装探头），但卡件仍输出4 mA左右的电流给其他系统，导致其他系统无法判断该信号的好坏。通过激活输出通道的组态参数"Current suppression电流抑制"，当无现场信号输入时，卡件输出0 mA。

（2）振动跳机设置引发误跳机。 将振动跳机输出通道的组态设置的“Latching锁定”处于“Deactivate闭锁”状态；将振动跳机输出通道的组态设置的“Delav延迟”时间设置为3 s。

（3）输出通道输出4～20 mA电流不准时（例如：理论电流输出值为4 mA，而实际电流输出值为4.03 mA），调整对应输出通道的参数“Current output responese校验电流输出”值。

（4）首次盘车时无偏心信号。偏心的测量是通过偏心探头和键向探头共同完成的，键相器探头监测轴上一个凹槽，当轴每转一周，在探头上产 生一个脉冲电压，提供计算偏心峰一峰值的频率，也就是必须要有键相信号存在；偏心探头安装的监测表面一圈平整无凹槽。

（5）TDM信号接线端子模块设计通道故障。先将信号电缆端接至备用通道，再对备用通道进行组态设置，并在主监视画面更改图形链接。

五、总结

准确可靠的汽机监测保护系统是汽机安全运行的重要条件之一 ，它能及时发现设备出现的故障并采取应急措施（报警、联动相应设备或停机）以保护主设备不受损坏或使事故不扩大。本文主要根据现场实际调试情况介绍了Epro系列传感器安装调试方法和注意事项，如何模拟现场监测探头信号来测试MMS6000监测卡件通道、S8000系统的安装调试情况，以及这些系统常见问题和处理方法，旨在为相同系统的安装调试提供借鉴方法。