（陕西投资集团商洛发电有限公司 陕西省商洛市 726000）
引言
汽轮发电机TSI系统，即汽轮机安全监视系统TSI(Turbine Supervisory Instrumentation)，其主要对汽轮机转速、轴向位移、高中低压缸相对膨胀、偏心、绝对膨胀、轴承振动、轴承盖震动等汽轮机重要参数进行监视测量，当测量值达到设定的报警值时，发出报警信号警示运行人员，当达到设定的危险动作值时，输出控制信号至ETS汽轮机危急遮断系统(Engine Temperature Switch)进行跳闸，同时TSI系统还可将现场采集的监视信号通过其信号缓冲输出接口送至TDM汽轮机振动分析系统，实现异常报警、故障诊断、故障查询、计算分析等功能，故汽轮发电机TSI系统数汽轮机保安范畴，其重要性不言而喻。
一、概况
目前国内三大汽轮机厂，其生产的660MW及以上汽轮发电机组，TSI系统普遍采用进口，以德国epro、美国本特利（BENTLY NEVADA）、瑞士 Vibro-Meter三家设备最常见，由各自汽轮机自动化控制公司根据具体的测量参数范围完成TSI系统的配置。但是由于其执行的技术标准与发电厂执行的技术标准不一致，导致在系统的配置上普遍存在违反《国能安全[2014]161号国家能源局防止电力生产事故的二十五项重点要求》、《DL/T-261火力发电厂热工自动化系统可靠性评估导则》规定的安全隐患，降低了热工设备的可靠性，为发电机组安全稳定运行埋下了隐患。下面以某厂660MW超临界机组TSI系统的配置为例，谈谈认识和看法。
二、系统配置
汽轮机为国内某公司制造的CLNZK660-24.2/566/566超临界、一次中间再热、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机，机组采用高中压联合启动方式、定压和定-滑-定运行方式。TSI系统使用美国本特利生产的3500监视系统，系统的设计由其公司下属的自动化控制公司完成，系统配置2个3500/05仪表框架，每个仪表框架各配置两块互为冗余的3500/15型电源模块，为框架内所有监视模块以及外接传感器、前置器提供工作电源，满足框架内的全部负荷要求。每个仪表框架各配置1块框架接口模块3500/22，需要特别指出的是该模块必须放在框架中的第一个槽位(紧靠电源的位置)。每个仪表框架各配置1块通讯网关模块3500/92，通过以太网TCP/IP和串行(RS232/RS422/RS485)通讯协议将所有框架的监测数据和状态与过程控制和其它自动化系统集成，如与DCS分散控制系统进行数据通讯。除以上基本模块以外，该系统设计的具体的监视功能模块配置如下：
1、系统配置2块键相器模块3500/25，每个键相模块接收一路电涡流传感器的输入信号，并转换此信号为数字键相位信号。其中一个卡件的键相输出信号送偏心监视模块作为偏心测量系统的基准，另一个卡件的键相信号输出送电气功角测量系统使用。
2、系统配置5块大轴相对振动检测器模块3500/42M, 每个模块4个输入通道，用来对#1~#9汽轮发电机大轴X、Y方向振动的测量及动作停机输出。在具体通道分配上，将#1大轴X、Y方向、#2大轴X、Y方向振动分配在一个卡件上，#3大轴X、Y方向、#4大轴X、Y方向振动分配在一个卡件上，依次类推，振动保护采用单点保护，单继电器输出。
3、系统配置3块轴承绝对振动检测器模块3500/42M，用来对#1~#9汽轮发电机轴承盖振动的测量。在具体通道分配上，将#1、#2、#3、#4汽轮发电机轴承盖振动分配在一个卡件上，#5、#6、#7、#8汽轮发电机轴承盖振动分配在一个卡件上，#9汽轮发电机轴承盖振动单独一个卡件，报警输出采用单点报警、单继电器输出，无停机保护。
4、系统配置1块转速/零转速模块3500/50，两通道输入，传感器一路装于汽轮机前箱60齿测速齿盘处，一路装于汽轮机#5瓦盘车电机减速齿盘处。
5、系统配置3块超速监测器模块3500/53，构成一套高度可靠、快速响应的3选2表决转速表系统，专门用于机械的超速保护，需要特别注意的是其必须装于框架接口模块后的三个槽位，不能随意指定安装槽位，缺陷是该卡无4~20mA输出，系统故障时无法给出报警。
6、系统配置3块位移监视模块3500/45，用于轴向位移、高压缸相对膨胀、低压缸相对膨胀、高中低压缸绝对膨胀的监视，该模块是一个可接收趋近式涡流传感器、旋转位置传感器、DC线性可变微分变换器(DCLVDT)、AC线性可变微分变换器(ACLVDT)和旋转电位计输入信号的4通道监测器。特别指出的是每个监测器通道成对编程，每次最多能完成上述的两个功能，通道1和2能完成一个功能，而通道3和4能实现另外一个(或同一个)功能，但是只有卡件的通道3和4能实现绝对膨胀监测。设计上，轴向位移四路传感器信号分配在两个不同的卡件上，各占用两个通道；高压缸相对膨胀采用双斜面、双探头互补测量方式占用两个通道，与#1、#2轴向位移共用一个卡件；高中压缸绝对膨胀两路信号与#1、#2轴向位移共用一个卡件；绝对膨胀单独使用一块卡件。轴向位移保护采用“先或后与”、单继电器输出，胀差保护采用单点、单继电器输出。
7、4通道继电器模块3块，对大轴相对振动报警及停机，轴承振动报警，偏心报警，转速、零转速报警，相对膨胀、轴向位移报警及停机进行接点输出，送ETS系统进行逻辑判断。4通道继电器模块的每个输出都可以独立编程，以执行所需要的表决逻辑。但是跳闸输出卡件配置明显较少，不能满足较为复杂的逻辑判断输出，用于保护的输出没有冗余设计。
三、问题及改进方案
通过以上设计方案介绍，我们可以看出TSI系统在设计时存在这较为严重的违反现行国家行业强制性标准的问题，如：轴承振动大保护、轴向位移大保护、高压缸胀差大保护、低压缸胀差大保护输出到ETS回路，都是单卡件、单继电器，不符合重要保护的冗余配置，存在主机保护拒动风险和误动隐患；轴向位移4路信号两两分别分配在两块TSI输入卡件上，保护逻辑采用两个TSI输入卡的两个通道相或后、再相与，易产生拒动；超速保护的三个转速没有模拟量输出，无法监视、判断转速测量回路好坏，如一套转速测量坏没显示，存在保护拒动和误动隐患；系统测点分布不合理，危险未分散。这些问题都集中违反了《国能安全[2014]161号国家能源局防止电力生产事故的二十五项重点要求》 “汽轮机监视仪表的中央处理器及重要跳机保护信号和通道必须冗余配置，输出继电器必须可靠。”“重要参数测点、参与机组或设备保护的测点应冗余配置，冗余I/O 测点应分配在不同模件上”的规定，为机组安全运行埋下隐患。为此，我们对系统进行了改进：
1）、将三个用来做超速保护的三路转速信号利用通讯网关模块通讯输出到DEH系统或者DCS系统中汽轮机的轴系监测画面，实时显示三路转速的测量信号。
2）、增加2块16通道继电器输出卡，将保护输出继电器合理分配，实现卡件的继电器冗余输出到ETS系统，满足较复杂的逻辑组态要求，轴振动大跳闸保护，按轴振18选1的危险且剩余的17选1报警，保护动作；高压缸胀差保护、低压缸胀差保护不共用继电器作为报警、保护的输出。
3）、每个3500/42卡件布置一个轴承的振动（X、Y）、盖振、偏心等组合；4个轴位移测点分布在不同卡件中，实现测点分布危险分散。
4）、增加2块轴向位移卡件，将轴位移信号分散布置在四个卡件中，TSI系统轴向位移配置满足四个相互独立的测量卡件，每个卡件只接入一路轴向位移信号。
5）、增加一路低压缸胀差测量回路，包括传感器、前置器、测量卡件，安装在现有低压缸胀差的对侧，实现保护测点冗余。
6）、利用TSI通讯卡件实现于DCS系统的通讯，将各卡件实时测量数据、卡件故障/运行状态进行实时数据交换。