The VM600 system and the Emerson PR9268 probe used in large thermal power plant
摘 要：介绍VM600系统在华能萨西瓦尔电厂(巴基斯坦)的使用情况，分析VM600系统CA202探头特点及整改措施，提出将CA202探头更换为艾默生PR9268探头，彻底解决CA202探头抗干扰性差问题，实现两种TSI产品的混合使用。
关键词：VM600、PR9268、混用、干扰
Abstract: VM600 monitoring system is introduced in the usage of huaneng Sahiwal power plant (Pakistan)，analysis of the characteristics and rectification measures of the CA202 probe of VM600 system, and proposed to replace the CA202 probe with Emerson PR9268 probe,completely solve the problem of the disturbance of the CA202 probe, and realize the mixing of two TSI products.
Key words: VM600, PR9368, mix used, jamming
0 引言
华能山东如意(巴基斯坦)能源有限公司一期建设两台660MW燃煤发电机组。#1、2机组分别于2017年上半年顺利通过168小时满负荷试运投产。
汽轮机为上海汽轮机厂采用西门子技术设计制造，型号为：N660-24.2/566/566;TSI系统采用的是瑞士Vibrometer公司的VM600系统，轴承振动保护采用VM600系统CA202系列探头和IPC704系列积分前置器，保护为任一轴两个绝对振动值大于11.8mm或两个通道不OK。2017年07月10日，#1机组因轴瓦振动大保护动作停机。5号轴承绝对振动TDM中5A、5B最高达33.07mm/s，导致机组绝对振动(瓦振)大跳机(跳机值为11.8mm/s)。2017年07月23日，#2机因5、6号轴承绝对振动通道OK信号同时失去12秒导致机组停机，其振动数值正常无变化。经过现场检查，确认这两起事故为TSI保护装置误动作引起机组非正常停运。
1 原因分析
1.1 VM600系统振动传感器CA202(绝振探头)，该探头为电荷型压电式加速度传感器。其测量信号为电荷，电缆的晃动弯折均会引起电容频繁改变，导致信号变化。现场使用的为带3米延长电缆的传感器，部分就地接线箱安装位置较远，施工人员对长度不够的延长电缆用普通电缆进行延长，因探头为电容式加速度探头，电缆的电容量是监测信号的一部分，当电缆中间有接头时，将造成瓦振探头抗干扰能力降低。
1.2 因探头输出信号为低阻抗的电荷信号，灵敏度为100pc/g，用手或工具触摸前置器探头侧接线端子容易引起信号大幅跳变。就地接线盒为聚酯材质、接线盒表面的摩擦静电会对接线盒内部的前置器产生干扰。#1机组保护装置误动作时，现场人员正在对汽轮机本体就地接线盒粘贴标识牌，#5轴承绝对振动突变时间与人员粘贴#5轴承接线盒时间一致，停机后对#5接线盒进行干抹布擦拭和拍动试验，信号依然突变，基本可以判断为擦拭时引起接线盒静电积聚或静电突然释放，静电通过接线盒传导至探头延长电缆金属铠装外壁，因延长电缆金属铠装外壁和探头COM(地)端以及前置器COM相通，从而导致振动数值突变引起机组停运。
探头安装一般采用探头就地接地，前置器浮空法安装，本厂采用此种安装方式。对前置器两侧接线端子解线试验以判断何种情况下会导致通道不OK信号发出。试验结果如下：(1)解开前置器上CA202探头IN+或IN-端子，通道不OK信号未发出，模拟量值未变坏点，但数值偏小，应为虚拟数值。(2)解开前置器上CA202探头COM端子，通道不OK信号有时发出，有时不发出，模拟量值无变化。因探头接地通过延伸电缆直接和前置器COM相通，前置器本身采取浮空安装，解开COM端会导致前置器失去接地点，引起通道不OK信号有可能发出。(3)解开前置器至IOC4T卡件信号+24V或COM端子，通道不OK信号发出，同时模拟量变为坏点。#2机组#5、6轴承振动探头安装位置较近，接线盒相邻，且距离发电机大轴接地碳刷位置不足1米，判断导致#5、6轴承通道不OK信号同时发出应为探头附近接地不好，电势整体提高，接地电压通过探头COM端传到至前置器，引起前置器异常而导致卡件发出通道不OK信号。
2 处理措施
2.1 将探头延伸电缆整体严格按照要求每隔10-20厘米进行固定，如现场无固定延伸电缆点，可以考虑增加支架或穿线金属管，将延伸电缆捆扎在支架上或从穿线金属管中布线，避免人为或自然晃动。探头延伸电缆长度不足更换长度合适的探头，多余的延伸电缆需按规定直径捆扎固定好。机组运行中严禁晃动探头引线，禁止在探头及接线盒附近打扫卫生，同时安装警示牌，在附近区域工作时需申请退出所在轴承振动保护。
2.2 因就地聚酯材质接线盒表面的摩擦静电会对探头延伸电缆及接线盒内部的前置器产生干扰，更换为金属材质接线盒可以有效防止静电。条件不具备可以考虑在接线盒外面增加金属屏蔽罩并接地，也可以有效的防止静电积聚。
2.3 在TSI机柜处增加信号隔离栅(GSI127)，应能过滤掉可能将噪声引入测量链中的大量帧电压。帧电压是可能发生在传感器外壳(传感器接地)和电子监控系统(电子地)之间的接地噪声和交流噪声，可以有效的防止通道不OK信号发出。因增加了隔离栅和电源模块，系统因此增加了若干风险点。(隔离栅接线方式如图二)
2.4 探头浮空法安装,前置器与TSI机柜信号地相接，探头与底座绝缘，同时处理探头延伸电缆外壳，使其与地绝缘，一般采用热缩管或黄腊管。此种方法应能降低探头附近电磁干扰，但探头与延伸电缆与地绝缘可靠性差，实际中经常因绝缘管破损使延伸电缆与地相接，引起前置器多点接地，输出信号容易出现毛刺。
2.5 因CA202探头及其前置器易受外界干扰，通道不OK误发的可能性大，每次误发会直接导致停机事故，因此取消ETS保护逻辑中绝对振动通道不OK遮断逻辑。毕竟振动通道故障是个小概率事件，通过加强日常检查，比较同一轴两个探头的参数，真正的通道故障会很容易发现的。
2.6 由于汽轮机TSI卡件在卡笼中布置过于紧密，导致卡笼散热困难，卡笼顶部温度实测50多度，易引起卡件误动或故障。可以在卡笼底部安装一排散热风扇，直接从卡笼底部向上吹风散热，可以起到很好的散热效果。
2.7 CA202探头虽然结构简单，反应速度和灵敏度都比较高，但因其测量的是电荷信号抗干扰差，对安装要求和周围环境电磁干扰较为敏感，已在其他多个厂出现过干扰问题，因VM600系统速度探头在电厂60万机组中未有使用参与保护，现在提出将现场#1-8轴绝对振动探头更换为EMERSON PR9268/601-000探头。该探头在电厂应用较为广泛，在其他厂同机型中均将其作为保护探头，性能可靠，工作温度可达200℃，其垂直安装探头可倾斜±60°安装，可以在原底座上安装。据了解，上汽西门子机型采用EMERSON PR9268/601-000探头的都是45°角安装，与目前探头安装角度一致，可以直接替换。利用探头安装转换底座更换#1-8轴绝对振动探头，避免在汽轮机轴承座上钻孔。
先在TSI机架端子排接线处将#1-8轴绝对振动探头接线解开，然后就地接线盒内拆掉积分前置器，将EMERSON PR9268 探头航空插头母端固定在就地接线盒侧，原来由电子间来的信号线和屏蔽线与航空插头母端相应端子接线。在机架侧通过测量2根PR9268探头线间的阻抗来判断探头是否接线良好(约1875欧)。
在VM600系统TSI组态逻辑中修改参数，因PR9268探头是不需要卡件供电的，但在组态中选择探头不供电模式系统会自动检测回路是否OK，所以仍选择探头供电方式，在TSI卡件信号输入端子处接线由PS、HI端子改为HI、LO端子，电源供电端子PS浮空。
选择电压信号模式(Signal Transmission Mode),其他参数安装探头说明设置如下
TSI组态参数和输入信号接线更改完毕后，在TSI柜内端子排处(探头已拆线)接入信号发生器，模拟现场探头输出信号，在线连接TSI查看数值与所加信号一致，同时与DEH中振动值进行比对，确认数值显示一致。最后将现场探头信号线接到端子排上，改造完成。
在新探头及备件到货齐全前提下，所有改造工作可以在一天内完成。
3 改造效果
更换探头后，因取消了TSI卡件供电和就地前置器，TSI卡笼温度得到有效下降，减少了温度过高导致卡件故障的风险。分别在多次汽轮机盘车时、升速时、并网后观察各轴系振动数值并与探头改造前数值进行分析比对未见明显差别，振动数据平稳无突变，能够很好的反映机组运行状况。
4 结语
本文阐述了VM600系统在华能萨西瓦尔电厂使用过程中存在的问题及一系列的改进措施，针对CA202探头反应灵敏，对安装要求比较苛刻，在咨询西安热工院和广泛收资前提下，提出用EMERSON PR9268/601-000探头替换并在VM600系统下使用。经过一段时间的观察，经历过多次开机及商业化运行前机组试验，新设备运行平稳，反应灵敏，指示准确，现场探头区域隔离撤销，维护人员紧张心情得到缓解。
由此可见，本次改造是成功的，其TSI混用经验可以给同类型机组或设备相同的电厂提供借鉴和经验。