俄供汽机本体监测系统的改造
近年来，我国电力系统从国外进口了一些发电机组，其中包括俄罗斯的发电机组。俄供机组具有价格便宜、主设备结实耐用和运行稳定等优点，但俄罗斯在提供主设备的同时往往要配套供应本国产的热控设备，而俄供热控设备则普遍存在着工作原理落后、集成度低、制造工艺粗糙、运行可靠性差和系统烦琐等缺点。因而很多进口俄供机组的电厂对俄供热控设备进行了改造。
现以华能北京热电厂4号机组为例，介绍俄供汽机本体监测系统（以下称TSI）的特点及改造情况。
1 俄供汽机本体监测系统简介
华能北京热电厂原TSI系统是由俄罗斯乌拉尔汽轮机厂随汽机本体设备一同供货的单元仪表，分别监视汽机的转速、胀差、偏心、轴向位移、绝对热膨胀和油动机行程等。另外，还有一套ВВК－331／6装置测量轴瓦振动。
原俄供TSI系统的每一个测量回路均由现场一次测量设备和控制室内相应的盘装二次仪表组成，现介绍其部分重要测量回路。
1．1 转速测量（ИП－14）
现场测量设备由一个电涡流探头和相应的前置放大器组成，通过键相槽读取转速信号，前置放大器的输出信号送给控制室内的二次仪表用于处理和显示，二次仪表的输出送给就地机头转速表，用于就地指示。
因仅采用单一探头，且通过单一键相槽采集信号，可靠性差，反应速度慢，无法用于机组的电超速保护和汽机的电调系统；此外，由于前置放大器的稳定性差，经常出现故障。 字串6
1．2 轴向位移测量（ИП－17）
现场测量设备由两个电涡流探头和相应的前置放大器组成，通过探头和被测轴肩的间隙变化读取窜轴值，前置放大器的输出信号送给控制室内的二次仪表用于显示，二次仪表带有报警和保护输出，分别送给热控工艺信号系统和汽机保护柜。
由于前置放大器的线性度差，而二次仪表又不是智能化仪表，无法进行线性补偿，所以在现场要反复做探头的拖动试验，来寻找最佳线性区域，为了保证探头在主要工作区的线性度，甚至要改变零点位置，因而存在零点误差，影响了全程测量的准确度。
1．3 胀差测量（ИП－8 A）
现场测量设备由电容式非接触传感器和相应的中间转换装置组成，转换装置的输出信号送给控制室内的二次仪表用于显示，二次仪表带报警信号输出。
由于转换装置输出信号的线性度太差，二次仪表的刻度值要通过一次传感器现场安装定零后做拖动试验获得，因而，测量准确性差，读数易产生误差。
1．4 瓦振测量（ВВК－331／6）
现场测量设备由惯性式速度传感器和转换器组成，每一个轴瓦有径向垂直、径向水平和轴向3个传感器，现场测量设备的输出信号送给电子设备室的振动柜，振动柜主要由电源组件和通道组件构成，通道组件将现场信号转换成4～20 mA标准信号输出，送给控制室内的指示记录仪表，在振动柜的前面板上装有mA动圈表，也能指示振动数值。控制室内的指示记录仪表带有报警和保护信号输出。 字串4
由于振动柜内的通道组件可靠性差，输出信号经常有较大的波动，因而机组的在线测量仅能 作为参考。为防止机组误跳，在改造前机组振动保护一直未能投入。此外，俄供装置的瓦振测量单位为速度量，与我国的位移量单位不同。
2 汽机本体监测系统的改造
2．1 改造的必要性
从对原俄供TSI系统的介绍中我们不难看出：原系统测量原理落后，测量设备制造工艺差，设备工作不稳定。在华能北京热电厂已投运的1号、2号和3号机组中，转速、胀差和轴向位移的测量都相继出现过问题，而机组振动保护因为测量设备原因根本就不能投入，给电厂的安全稳定运行造成了极大的危害。另外，原系统没有提供机组电超速保护的手段，这也不符合我国火电厂汽轮发电机组保护的要求。鉴于此，决定在基建期间就对4号机组进行改造。
2．2 改造后的系统概述
改造后的系统选用了BENTLY 3500框架式智能组合仪表、BENTLY电涡流传感器及压电式速度传感器，低压缸胀差的测量由于被测轴肩过低而选用了两个SCHENCK D17涡流探头，绝对热膨胀和油动机行程的测量则选用了国产R－02行程测量装置。
改造后的系统在保留原测量项目的基础上增加了60齿转速测量和轴振测量。60齿转速测量的增加为机组增加了电超速保护，使机组的保护更加全面：轴振测量的增加，使对机组振动的监测更加直观、可靠，轴振和瓦振进行逻辑“与”运算后作为振动保护信号的输出，使机组的振动保护更加安全、可靠，另外，轴振测量的增加为机组的后续振动分析和诊断打下了基础，使机组的监测及保护水平提高到了更高的层次。
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改造后的系统框图如图1所示。
其中，3500框架、R－02行程测量装置和工控机主机装配于一个专用机柜内，该机柜布置在电子设备室原俄供振动柜处，系统内除工控机和3500框架的联系为通讯方式外，其它各部分的联系均为硬接线。
3500框架由智能化插件组成，其构成情况见图2。
工控机内装有组态、采集和显示软件，通过组态软件对3500框架的智能化插件进行各种组态，包括传感器类型、测量范围、报警和保护定值等的设定及逻辑运算等。采集软件负责从3500框架采集数据，显示软件则把采集到的数据通过棒图、模拟图等各种形式在CRT上显示。
测量数据除在CRT上显示外，还通过3500框架上的插件的模拟量输出通道以4～20 mA的 形式经硬接线送到锅炉DCS系统（锅炉岛的设备从德国进口，DCS为SIEMENS公司的TELEPERM ME），这样，当工控机出现故障时，运行人员仍可在DCS的画面上监视到机组的TSI数据，增强了系统的可靠性。
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2．3 改造后的测点情况
因俄供汽机轴系是专为其本国产的测量装置设计的，所以在对俄供TSI的改造过程中，如何选取测点和安装测量装置成了改造的难点，也是改造成功与否的关键，下面介绍主要测点的选取和设备的安装。
2．3．1 转速
加装60齿的转速测量盘，经过在现场的反复比较选择，最后决定将原机头的顶入式机械转速测量锥取下，换上60齿的测速盘。选用3只BENTLY D8探头进行测量；加工专用弧形支架，固定这3个探头。超速保护采取3取2方式，逻辑判断在3500框架上实现，由3500继电器模件输出信号至保护柜。
2．3．2 轴向位移
选用两只BENTLY D14电涡流探头替代原俄供电涡流探头，两只探头分别布置在大轴左右两侧，支架继续沿用原俄罗斯的可移动拖架，但设计了专用卡具，以固定传感器。D14电涡流探头是BENTLY专用于轴向位移测量的，具有线性度好、可靠性高等优点。
2．3．3 高压缸胀差
用一个BENTLY D25一体化电涡流传感器替代原俄罗斯电容式非接触传感器测量高压缸胀差，利用新加装的测速齿轮盘前端面作为被测面，由于齿轮盘的直径为120 mm，其测量面积能够很好地满足传感器对被测面的要求。通过专用夹具将探头固定在支架上，支架固定在原安装高压缸胀差传感器的拖架上。 字串8
2．3．4 中压缸胀差
原俄罗斯电容式非接触传感器采用径向测量方式，因此对轴肩宽度有要求，而对轴肩高度没有要求，原有轴肩高度仅为15 mm，无法满足BENTLY D25电涡流传感器对被测量面的要求。经过反复推敲，在原有测量位置的前侧约1．2 m处，选择了4号瓦与5号瓦的连轴器的前端面作为中压缸胀差的被测面。由于该连轴器前侧即为4号轴瓦，两者之间的轴向空间仅有63 mm，即使选用探头体最短的传感器，仍然无法将它安装在该空间内。最后决定将4号瓦体铣出一个圆槽，同时选用特制的BENTLY D25超短传感器，传感器总长50 mm，这样，将静态安装间隙及正负向膨胀差考虑进去后，满足了传感器的轴向安装空间。
2．3．5 低压缸胀差
原机组的低压缸胀差量程要求为±10 mm，因此，需用两个传感器采用补偿式测量。原低压缸胀差测量轴肩的高度为25 mm，如果选用两个BENTLY D25一体化探头，则被测面积无法满足要求。因此，选用了两个SCHENCK D17电涡流传感器。考虑到被测面仍然偏小，为了满足测量的线性度，同时与BENTLY 3500框架相匹配，将满量程缩小为±8 mm（该量程完全满足测量需求）。由于采用补偿式测量方式，所以在－8～0 mm之间时，由A探头工作；在0～8 mm时，由B探头工作。通过BENTLY3500二次仪表设定转换点，负责两个探头的测量切换，以保证测量在整个量程范围内工作准确正常。
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2．3．6 轴振
新增BENTLY D8电涡流探头，根据机组运行方式及国际通行方式，在1～8号轴瓦距垂直中心线左右各45°角的位置，重新设计支架，安装1～8号瓦的X、Y方向轴振探头，检测互相垂直的两路振动信号。根据现场测绘情况，1～7号轴瓦采用“L”型支架安装，8号轴瓦则在轴承油挡上的适当位置直接打孔套扣安装探头。
2．3．7 瓦振
采用BENTLY的压电式速度传感器VELOMETOR替代原俄罗斯的传感器，测量轴瓦垂向绝对振动。传感器安装在轴瓦顶盖上。由于压电式传感器的抗干扰能力较差，所以，本次改造特意加工了保护罩，以提高测量的可靠性。
3 总结
华能北京热电厂4号机组的TSI改造非常成功，改造后的系统自投运至今已有近半年的时间，该系统测量准确、运行稳定，所提供的机组保护信号正确，有力地保证了4号机组的安全稳定运行。
4号机组TSI系统的成功改造也为华能北京热电厂另外3台机组积累了经验，将在今后的机组大修中对另外3台机组陆续进行TSI改造。
