汽輪機(jī)組的TSI、ETS、DEH等系統(tǒng)及其功能

汽輪機(jī)是一種將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械。其工作原理基于能量轉(zhuǎn)換，高溫高壓蒸汽經(jīng)噴嘴降壓增速，形成高速汽流沖擊汽輪機(jī)葉片，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，完成熱能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。

汽輪機(jī)功能作用顯著。在發(fā)電領(lǐng)域，無(wú)論是火力、核能還是其他余熱發(fā)電，均是核心設(shè)備?；鹆Πl(fā)電時(shí)，燃料燃燒產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；核電站中，核反應(yīng)堆產(chǎn)生蒸汽使汽輪機(jī)做功。在工業(yè)驅(qū)動(dòng)方面，可驅(qū)動(dòng)大型工廠(chǎng)的空氣壓縮機(jī)、水泵等設(shè)備，為生產(chǎn)提供動(dòng)力。在船舶領(lǐng)域，為大型艦船提供推進(jìn)動(dòng)力。此外，還能通過(guò)聯(lián)合循環(huán)等方式提高能源利用率，合理利用蒸汽，避免能源浪費(fèi)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和能源利用意義重大。汽輪機(jī)運(yùn)行中的主要診斷、檢測(cè)系統(tǒng)及其功能如下：一、汽輪機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)（TSI）1.參數(shù)監(jiān)測(cè)軸向位移監(jiān)視：利用電渦流傳感器原理，傳感器與被測(cè)金屬表面（推力盤(pán)）構(gòu)成電容的一個(gè)極板，當(dāng)兩者距離變化時(shí)，電容量改變，通過(guò)檢測(cè)電路轉(zhuǎn)化為電壓或電流信號(hào)，反映軸向位移量。差脹監(jiān)視：同樣基于電渦流傳感器技術(shù)，分別在轉(zhuǎn)子和汽缸特定位置安裝傳感器，測(cè)量?jī)烧咭蚺蛎浕蚴湛s速率不同產(chǎn)生的相對(duì)位移變化，經(jīng)信號(hào)處理得出差脹數(shù)值。缸脹監(jiān)視：線(xiàn)性差動(dòng)位移變送器原理，初級(jí)線(xiàn)圈通入交流電產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，使兩個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)鐵芯隨汽缸膨脹或收縮移動(dòng)時(shí)，兩個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)發(fā)生變化，通過(guò)檢測(cè)電動(dòng)勢(shì)差值得到缸脹位移量。零轉(zhuǎn)速監(jiān)視：通常采用磁電式傳感器或接近開(kāi)關(guān)。磁電式傳感器利用電磁感應(yīng)原理，當(dāng)有鐵磁材料的齒輪或凸塊隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，轉(zhuǎn)速為零時(shí)無(wú)信號(hào)輸出，觸發(fā)零轉(zhuǎn)速報(bào)警。接近開(kāi)關(guān)則是當(dāng)轉(zhuǎn)子上的感應(yīng)部件靠近時(shí)，通過(guò)電磁或電容等效應(yīng)產(chǎn)生信號(hào)變化，判斷是否處于零轉(zhuǎn)速狀態(tài)。轉(zhuǎn)速監(jiān)視：常見(jiàn)的有磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器和光電式轉(zhuǎn)速傳感器。磁阻式通過(guò)測(cè)量與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)部件（如齒輪）相互作用產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化頻率，經(jīng)轉(zhuǎn)換得出轉(zhuǎn)速；光電式則是利用轉(zhuǎn)子上的遮光板或反光片，通過(guò)檢測(cè)光信號(hào)的變化頻率來(lái)確定轉(zhuǎn)速。振動(dòng)監(jiān)視：相對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)使用電渦流傳感器測(cè)量軸相對(duì)于軸承座的振動(dòng)；絕對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)一般采用加速度傳感器，基于壓電效應(yīng)，將振動(dòng)產(chǎn)生的加速度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)積分等處理得到振動(dòng)位移值。偏心度監(jiān)視：采用電渦流傳感器在軸頸處測(cè)量，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，因偏心導(dǎo)致傳感器與軸表面距離周期性變化，通過(guò)分析傳感器輸出信號(hào)的變化幅度和頻率，獲取偏心度信息。相位監(jiān)視：相位計(jì)通過(guò)比較兩個(gè)相關(guān)振動(dòng)信號(hào)的過(guò)零時(shí)刻或特定相位點(diǎn)的時(shí)間差，計(jì)算出相位差，以反映振動(dòng)信號(hào)之間的相位關(guān)系，幫助分析振動(dòng)原因。閥位指示：一般通過(guò)安裝在調(diào)速汽門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的位移傳感器，如線(xiàn)性差動(dòng)變壓器（LVDT），將閥門(mén)的位移轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而指示閥位。2.綜合功能可指示機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、記錄輸出信號(hào)、實(shí)現(xiàn)數(shù)值越限報(bào)警、出現(xiàn)危險(xiǎn)信號(hào)時(shí)使機(jī)組自動(dòng)停機(jī)，還能為故障診斷提供數(shù)據(jù)。二、汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)（ETS）信號(hào)接收與處理：接收來(lái)自TSI系統(tǒng)或其他系統(tǒng)的報(bào)警或停機(jī)信號(hào)，并進(jìn)行邏輯處理。ETS

系統(tǒng)接收來(lái)自TSI系統(tǒng)或其他系統(tǒng)或停機(jī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的開(kāi)關(guān)量或模擬量信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入模塊進(jìn)行信號(hào)調(diào)理和轉(zhuǎn)換，變?yōu)榭杀贿壿嬤\(yùn)算模塊識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。邏輯運(yùn)算模塊按照預(yù)設(shè)的邏輯關(guān)系（如

“與”“或”“非”等邏輯）對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行判斷和處理。緊急遮斷：當(dāng)多個(gè)保護(hù)信號(hào)（如超速、軸向位移過(guò)大、潤(rùn)滑油壓低等）中只要有一個(gè)滿(mǎn)足跳閘條件時(shí)，邏輯運(yùn)算模塊就判定需要執(zhí)行緊急遮斷動(dòng)作。一旦判定需要遮斷，輸出模塊會(huì)迅速發(fā)出控制信號(hào)，控制油動(dòng)機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，快速關(guān)閉主汽門(mén)、調(diào)速汽門(mén)等，切斷汽輪機(jī)的蒸汽供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)，防止事故擴(kuò)大，減輕事故造成的損失。三、數(shù)字電調(diào)系統(tǒng)（DEH）轉(zhuǎn)速與負(fù)荷控制：通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速，并與設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，得出轉(zhuǎn)速偏差。控制器根據(jù)該偏差，按照特定的控制算法（如比例

-

積分

-

微分控制算法，即

PID

算法）計(jì)算出控制信號(hào)，調(diào)整調(diào)速汽門(mén)的開(kāi)度，改變進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量，從而控制汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。自動(dòng)同期控制：系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)的頻率、電壓和相位等參數(shù)，并與電網(wǎng)側(cè)的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較。通過(guò)調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流，使汽輪機(jī)的頻率、電壓和相位逐漸與電網(wǎng)匹配。當(dāng)兩者參數(shù)滿(mǎn)足并網(wǎng)條件時(shí)，發(fā)出并網(wǎng)指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)同期并網(wǎng)。參與一次調(diào)頻：當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)頻率偏差信號(hào)，按照預(yù)先設(shè)定的調(diào)頻特性曲線(xiàn)，自動(dòng)調(diào)整調(diào)速汽門(mén)開(kāi)度，改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，從而調(diào)整汽輪機(jī)的出力，使電網(wǎng)頻率恢復(fù)到正常范圍。主汽壓力調(diào)整：主汽壓力傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量主蒸汽壓力，并與設(shè)定值比較。當(dāng)主汽壓力偏離設(shè)定值時(shí)，控制器通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)速汽門(mén)開(kāi)度或鍋爐的燃燒率等方式，改變蒸汽流量或蒸汽產(chǎn)生量，以維持主汽壓力穩(wěn)定。閥門(mén)試驗(yàn)控制：在進(jìn)行閥門(mén)試驗(yàn)時(shí)，DEH

系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)的試驗(yàn)程序，單獨(dú)控制每個(gè)閥門(mén)的動(dòng)作。例如，在進(jìn)行調(diào)速汽門(mén)試驗(yàn)時(shí)，依次關(guān)閉或開(kāi)啟各個(gè)調(diào)速汽門(mén)，同時(shí)監(jiān)測(cè)閥門(mén)的行程、動(dòng)作時(shí)間以及汽輪機(jī)的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，以檢測(cè)閥門(mén)的性能和狀態(tài)。四、汽輪發(fā)電機(jī)在線(xiàn)故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)多源數(shù)據(jù)診斷：能對(duì)發(fā)電機(jī)本體及氫、油、水系統(tǒng)的上百種故障進(jìn)行綜合診斷，診斷依據(jù)包括在線(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、在線(xiàn)非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和離線(xiàn)試驗(yàn)、檢修數(shù)據(jù)等近百個(gè)監(jiān)測(cè)