本特利3500監測系統組態及故障處理

王杰,周懷斌，張長茂，孫建明，丁玉璋

自動化

本特利3500監測系統組態及故障處理

王杰,周懷斌，張長茂，孫建明，丁玉璋

（酒鋼集團能源中心，甘肅嘉峪關735100）

對本特利3500監測系統組態難點問題以及保護邏輯優化方面進行了總結,對運行中可能發生的故障進行了分析，給用戶提供了故障處理的基本方法,以便快速處理類似的問題。

汽輪機監視系統；組態；邏輯優化；故障處理

1 引言

汽輪機監視系統（TSI）是汽輪機最重要的監測保護系統之一。酒鋼2×300 MW機組汽輪機TSI系統采用本特利內華達公司的3500監測系統。本特利3500以其高可靠性、組態靈活性，提供了連續、在線監測功能，適用于機組機械保護、故障診斷，具有廣泛的應用。

本特利3500框架可以包含多種模塊，如3500/ 42M、3500/45、3500/50等等，這些模塊可以用不同的操作方式組態，配置系統，模塊和通道選項，以便3500框架的所有模塊協同工作的過程被稱為組態。3500框架的組態包括使用框架組態軟件設置選項，然后下裝組態到3500/22上。下面就常見的幾種模塊在組態中一些難點問題進行總結。

2 3500系統組態

2.1 徑向振動通道組態

3500/42M每一個通道均可以完成徑向振動、軸向位移、脹差、速度/加速度等測量，在利用3500/ 42M模塊進行徑向振動信號的測量需要注意一下問題。

（1）量程的選擇

通道中量程必須設置適當的范圍，量程過大超出探頭實際的線性范圍，影響測量的準確度，過小得不到保護機組的目的。因此在量程選擇上必須遵循以下原則：一是通道量程一般要大于機組的跳機值；二是量程應小于探頭的測量范圍。

（2）記錄輸出設置

該記錄輸出主要提供給DCS系統標準的電流信號（4～20 mA）。在記錄輸出的下拉菜單中有：無任何輸出、輸出通頻值和間隙電壓三種。通頻值（Direct）代表著所有頻率下峰-峰值振動的數據，而間隙（Gap）為電渦流傳感器頂部至被測表面距離，通常用位移或電壓表示。為了給DCS系統提供標準的4～20 mA信號，在記錄輸出應選擇通頻值作為輸出，否則不會輸出標準的電流信號給DCS系統。另外還需要注意的問題是鉗位(Two mA Clamp)，該信號表示當通道狀態非正常時的輸出值，若勾選此選項后，可以方便的通過報警信號查找故障點的位置。

（3）報警/跳機延遲設置

在3500系統內,報警/跳機延遲一般為1～60 s。對于徑向振動報警/跳機延遲，若考慮到機組由于潤滑油壓、油溫等因素引起機組短時間內振動，不希望在1 min內跳機，可以外加延遲繼電器來實現。

（4）通道中定值設置

除報警、跳機值必須嚴格按照主機廠提供的定值進行設置外，徑向振動中定值設置頁面主要包括報警值、1倍頻/相位、2倍頻/相位、非1倍頻、最大倍頻值以及跳機值等。在沒有明確給定定值時，不要輕易去激活如1倍頻、2倍頻、間隙電壓等選項，否則出現報警很難發現其位置。

（5）探頭靈敏度設置

對于新出廠的電渦流的探頭，按照提供的探頭靈敏度進行設置，如8 mm探頭靈敏度為7.874 v/ mm,11 mm探頭靈敏度為3.94 v/mm。對于長期應用于現場，經計量單位校驗后，探頭的靈敏度校驗值的大小改變組態中靈敏度的大小，否則會影響監測的準確度。

（6）報警保持

本特利3500系統中，在組態時所有通道，如振動測量、軸向位移測量均不設置報警保持。若在通道中設置該項，出現報警后需要人為復位后才能解除報警，一般不設置報警保持項。

2.2 軸向位移/脹差通道組態

在本特利3500系統，軸向位移、脹差的模塊可以用3500/42M卡件進行監測，也可以使用3500/45卡件進行監測。在位移與脹差在組態上相似，下面就以軸向位移為例說明在組態中需要注意問題。

（1）零點電壓設置

軸向位移有零點電壓值，對應的是機組的機械零點，本特利3500系統一般設置機械零點電壓為-10V。但是，在實際應用中，機械零點很難被推到位，總是存在推力間隙，那么對應的零點電壓不為-10V。如果設推力間隙為Xmm，采用8mm探頭，當靠近探頭為正方向時，對應的零點電壓為-10-（-7.874X）(V)；當遠離探頭為正方向時，對應的零點電壓為-10-7.874X(V)。

（2）探頭安裝方向設定

在軸向位移組態中選擇探頭的正方向是十分關鍵的。方向設置不對，將會引起該跳機的不跳，造成軸大面積磨損引起重大的經濟損失。也會造成不該跳機時引起跳機，影響生產正常進行。尤其對于軸向位移設置不對稱的機組，需要特別注意。

（3）通道中報警保持的設置

同徑向振動組態相類似，在軸向位移組態中不得設置通道保持。倘若設置了通道保持有可能產生以下兩個后果：一是引起組態程序無法正常的下裝；二是若是兩個軸向位移之間使用“與”邏輯，一個通道中設置保持，另一個通道跳機值發生不會引起機組跳閘，會釀成重大生產責任事故，造成汽輪機轉子損壞。

由于汽車連桿多為鍛鋼件，其材質一般為碳素鋼或合金，所以對連桿的無損檢測方法普遍采用磁粉探傷法，但其僅僅局限于發現由連桿磁性材料的零件上的表面和亞表面的裂紋、夾雜物、氣孔等。這種檢測方法無法全方位準確地發現其裂紋位置，需要檢測人員先前用肉眼去發現裂紋的潛在位置，再通過儀器來進行檢測，這大大降低了檢測的準確性與時效性。而超聲波探傷法是一種不但能夠檢測到連桿表面和亞表面的裂紋、夾雜物、疏松等缺陷，還能夠準確檢測其內部縮孔、疏松等缺陷，例如其非金屬材料夾雜的白點、夾層、氣泡、內部裂紋等。然而常規的超聲波檢測對缺陷定位定量精度不是很高，不能準確地確定缺陷在待測物方向上的尺寸以及準確位置。

另外需要說明的是，對于如鉗位、記錄輸出等設置均與徑向振動組態設置相同，這里不再贅述。

2.3 轉速/零轉速模塊組態

轉速是汽輪機開車、停車以及穩定運行時的重要的參數，并且振動值與汽輪機轉速的相關性對最終分析汽輪機性能十分重要。而零轉速時預先設定的軸旋轉速度，當運行機組需要停機，汽輪機轉速達到零轉速設定點，繼電器動作，使盤車嚙合，使軸慢慢旋轉起來以防軸產生彎曲。在本特利3500系統中常用3500/50卡進行轉速、零轉速的監測，下面就轉速卡需注意的問題進行說明。

（1）探頭的安裝

對于測量機組速度類型的探頭，在安裝過程中無法正常測量間隙電壓的大小進行安裝，主要原因是探頭對應齒谷與齒峰對應的電壓值差別很大，因此不能選擇測量電壓的大小來安裝轉速類探頭，只能選擇塞尺，一般間隙為1～1.2 mm范圍內。

（2）正確選擇轉速盤齒數

次數主要多少決定著轉速測量的準確度，在組態時要正確地選擇轉速盤的齒數。

在鍵相與轉速卡件的組態中，會有門檻值（Threshold）與滯后值（Hysteresis）的選項。門檻值是指觸發鍵相或者轉速脈沖的門檻值，而滯后值是指觸發鍵相或轉速信號門檻值的滯后。門檻值與滯后值設置不當就會導致轉速信號無法正確地測量，進而影響機組的監視。在本特利3500系統中，門檻值有手動設置與自動設置兩個方式，若選擇自動方式，輸入信號正向極大值同負向極小值的中間值，這樣可以使測量范圍更寬，因此推薦使用自動設置。除此之外，如通道保持、報警延遲設置與徑向通道設置相似。

2.4 繼電器模塊組態

本特利系統提供兩種繼電器模塊供用戶使用，提供4或16通道的輸出量，以執行所需的表決邏輯。這兩種繼電器均為不常帶電（NDE）繼電器，對于繼電器通道組態需要注意問題進行說明。

（1）3500繼電器通道的編程表決邏輯可以使用Normal And和True And表決。Normal And是默認設置。Normal And將從繼電器程式中移除任何NotOk狀態的參數或任何被旁路的參數。例如，考慮下面的繼電器方程為（S05C01A2*S05C03A2* S05C04A2），如果這些通道之一變為Not Ok或者被旁路，公式將被轉換如下：如果插槽5通道3跳機變為Not Ok，上面的方程變為（S05C01A2* S05C04A2）。而True AND表決在繼電器程式中保持激活的Not Ok或被旁路狀態。在沒有特殊要求的情況下一般選擇Normal And表決方式。

（2）徑向振動與軸向位移邏輯組態

為了在故障狀態下準確、可靠地監測汽輪機的振動與位移，在邏輯組態上采用試驗的方法確定設置。振動、位移分別選擇兩個通道進行試驗，具體的試驗邏輯如表1所示。

表1 試驗邏輯表

從表1中看到得到，在振動組態邏輯中，當某個監測通道中出現Bypass故障時，該通道不采用邏輯運算，不會因為探頭故障、通訊電纜斷線引發跳機的風險。但在軸向位移通道中，當兩個通道軸向位移之間是“或”運算時，當出現探頭故障、通信電纜斷線等外部故障會引發跳機，而采用“與”運算邏輯中，出現該故障不會發生跳機。因此，在軸向位移邏輯最好采用“與”邏輯運算，這樣可以有效地避免由于某一個通道故障引發跳機風險。

3 3500系統常見故障處理

3500系統最常見故障有兩種，一是Bypass燈亮；一是DCS值變大。對于Bypass燈亮，至少可以判斷有一處故障，處理步驟：

（1）用萬用表連接故障卡件的緩沖輸出處測量通道電壓的大小，確定有問題的通道；

（2）觀察該通道的電壓，是否在正常范圍內；

（3）查看接線是否完好，檢測電阻值或檢查端子是否有虛接現象；

（4）檢查探頭與延伸電纜電阻值的大小。

DCS中顯示測量值變大時，若發現該值是跳躍變化的，可能原因是由于線的干擾、探頭干擾，也有可能是軸放電（如勵磁系統漏電引起軸帶電）。倘若觀察DCS顯示值是逐步增加的，可能引起的原因是探頭接近干擾、市電干擾，也有可能現場電磁干擾，如現場使用強電磁發射儀器或者電話以及電機等引起。這些都是由于現場工作環境干擾導致DCS顯示值變大。

4 結束語

本特利3500系統組態相對比較簡單，也容易入門，但是其中組態設置需要注意的問題較多，如果設置不對會釀成嚴重的后果。希望能通過本文的組態難點的分析，在未來機組檢修、運行中有所幫助。

[1]張海英．楊海琰等.本特利3500在國產310MW汽輪機監測系統改造中的應用[J]．熱力透平．2003，32（3）．

[2]3500/42 Proximitor/Seismic Monitor Module Operation and Maintenance Manual.

[3]王海波．宇文生.楊國明.本特利3500監視系統在800MW機組的應用[J]．黑龍江電力．2006(3)．

[4]霍紅巖．賈志剛等.大唐盤電本特利3500監視系統的應用[J]．華北電力技術．2002（11）．

[5]梁曉明．機組狀態監測系統的應用[J]．石油化工自動化．2007(5)．

The Configuration and Troubleshooting of Bently 3500 M onitor System

Wang Jie,Zhou Huaibin,Zhang Changmao,Sun Jianming,Ding Yuzhang
（Energy Center of Jiuquan Iron&Steel Group,Jiayuguan,Gansu 735100,China）

The difficult points in the configuration and protection logic optimization of Bently 3500 monitoring system are summarized and possible faults occurring during operation are analyzed.Basic troubleshooting method is provided to customers for fast treatment of such problems.

TSI System;configuration;logic optimization;troubleshooting

TP27

B

1006-6764（2015）09-0069-03

2015-07-01

王杰（1987），男，2013年畢業于西安電子科技大學，控制工程專業，碩士研究生，工程師現從事電廠的熱工自動化及熱工儀表研究工作。