核电百万汽轮机组汽轮机监视系统探头安装及参数优化的研究与实施

核电百万汽轮机组汽轮机监视系统探头安装及参数优化的研究与实施

王志强

（福建宁德核电有限公司福建宁德355200）

摘要：为了确保核电站汽轮机的安全运行，在汽轮机上均安装了各种安全监测和保护装置，以便对各种重要热工参数以及振动和轴向位移等机械量进行监视和控制。

关键词：汽轮机监视；探头安装管理；参数优化

引言：

核电百万汽轮机组汽轮机监视系统经过国内多台机组调试安装技术已较为成熟，在使用期间各基地也出现过高压缸胀差测量偏差，振动探头测量信号波动，探头接头渗油等问题，但经过不断的优化、改进汽轮机监视系统满足汽机监视需求及保护功能。

1.汽机监视系统功能及组成

1.1汽机监视系统组成

汽机监测系统（GME）的功能是连续监测汽轮发电机组的运行状态，保证机组安全、有效运行。核电百万汽轮发电机监测系统测量信号包括：转子键相测量、转子偏心测量、转子振动测量、轴承振动测量、轴向位移测量、高压缸阀门振动测量、凝结水泵振动测量、高压缸绝对膨胀测量、高压缸转子绝对膨胀测量、低压缸转子绝对膨胀测量。

1.2汽机监视探头安装特点

GME使用探头多为电涡流类精密设备，信号易受干扰，安装要求高，安装窗口时间短，返工麻烦。为保证工期和安装质量现场需严格按照安装要求一次安装成功。安装时注意事项：

1）按要求紧固探头后，接好探头引线与延伸电缆接头，再困扎好固定在箱体内，防止运行时损坏电缆

2）每个传感器对于被测面都要求垂直，最大偏移角度小于1.0度

3）对于轴位移和胀差传感器的安装，应使探头的中心与有效被侧面的中心对应或偏外一些

5）探头电缆与延伸电缆之间的接插件连接好后，应用热缩管封装，使之与外部铠装电缆绝缘；此处禁止采用绝缘胶布等易腐蚀材料进行封装，否则会影响传感器的阻抗，致使测量误差

2.汽机监视探头安装过程

2.1探头安装基本流程

准备阶段：送检确认探头灵敏度、线性合格→将探头、延伸电缆接入GME控制卡按程序进行回路校验确认测量回路误差在允许范围内→探头现场试装确认探头支架满足要求安装阶段：确认安装窗口→按照安装程序要求安装探头、处理接头、布线→记录探头原始安装数据参数优化阶段：检查组态显示电压与现场安装电压一致→检查控制器组态正确→根据现场安装数据及探头校验单数据优化探头参数

2.2探头安装管理

汽机检测系统包括：转子键相测量、转子偏心测量、转子振动测量、轴承振动测量、轴向位移测量、高压缸绝对膨胀测量、高压缸转子绝对膨胀测量、低压缸转子绝对膨胀测量。每种探头的安装方法及标准并不相同，探头安装时需按照探头安装标准小心安装。

键相探头安装在键相传感器支架。在安装传感器时，调整传感器与转子之间的安装间隙，前置器间隙电压标准为-9.6VDC±0.5VDC。首次安装键相时转子键相测量孔需要重新加工，确认探头经过测量孔时脉冲信号可触发。

转子振动探头分为垂直振动和水平振动探头，探头安装在1-8瓦的轴承壳上，在汽机冷态安装，安装传感器时，调整传感器与转子之间的安装间隙。安装垂直方向振动探头时前置器间隙电压标准为-10.8VDC±0.5VDC（理论电压-9.6VDC，但需考虑油膜高度0.15mm），水平方向前置器间隙电压标准为-9.6VDC±0.5VDC。

轴承振动探头直接拧紧在振动探头支架上弯板的螺孔上，然后接上延伸电缆，并把另一端接入到机柜内相应的输入端子上。

轴向位移探头由于安装空间的问题国内核电机组探头大多不是安装在推力盘上，而是安装在中间轴承箱壁。安装时先将转子推至工作面。然后将3只轴向位移探头牢固装于轴位移支架上，前置器间隙电压标准为-9.6VDC±0.02VDC。

高压缸绝对膨胀探头安装在前箱左侧，须在机组冷态时高压缸在零位时安装，首次安装时在高中压缸猫爪上现场配作螺孔用于固定。推动传感器确定安装零位，调整测量面位置使探头指示为10mm。

高压缸转子绝对膨胀探头安装在前箱的侧壁上，安装之前确认汽轮机的机械零位。将摆架固定在支架上，将1.5mm垫片放在转子测量盘上正对传感器的中心位置，用扳手旋动调整螺柱调整传感器与转子测量盘之间的距离，当探头刚好接触1.5mm垫片上时，取出垫片，固定传感器。实际安装中往往测量盘与传感器中心位置不在一个垂直平面，这是就需要根据传感器在垂直位置的电压、在测量盘位置的电压、探头灵敏度计算出转子测量盘现在位置与传感器垂直时位置的距离，再根据传感器摆架长度计算出现场转子测量盘与传感器的理论安装距离。探头安装好后先后摆动摆架记录探头输出的最大、最小电压并与校验单中探头最大测量范围电压比较，若现场摆动电压大于校验电压说明探头超出线性测量范围，需要重新调整探头支架厚度。

3.探头参数优化

3.1探头的参数计算方法及优化方式

当探头安装好后需要对探头的参数进行优化来满足实际测量需求。不同种类的探头需要优化的参数并相同，有些共性的必须要修改的参数包括：

信号类型及探头类型：根据测量信号的类型及探头型号来设置组态中的参数，只有类型匹配MPC4控制器才能正确处理测量值

探头灵敏度：根据探头校验单将探头实际灵敏度写入MPC4组态中，并选择显示的单位。

报警定值：很多测量参数设有报警值，参数设置时需要根据报警定值正确设置报警值及延时时间。

OK电压范围：每种探头都有OK电压范围，正确设置OK电压范围能保证探头故障时触发报警信息

逻辑功能：MPC4控制器提供包括与、或和投票，可激活条件包括测量通道状态、转速通道状态、双通道计算状态和输入信号状态。我们可以根据自身需要来激活所需状态。轴振一般是Ok和危险值相与。它包含8个基础逻辑和4个高级逻辑，我们可以根据实际情况来搭配、组合逻辑。高级逻辑中可以选择8个基本逻辑进行and/or计算

3.2个性化参数设置

除了以上的参数外有些探头需要个性化参数的设置。

轴向位移探头：由于安装时的误差及系统误差，控制器中测量的探头电压会与理论值有偏差，使得安装后轴向位移的显示不为零。我们要根据控制器中测量的反馈电压对每个轴向位移零点参数进行优化。

键相探头：与其他探头不同，它是输出电压脉冲信号用以计算汽机转速。信号线需接在卡件的转速通道。

高低压转子绝对膨胀：探头安装好后探头摆架跟随测量台位置，在转子绝对膨胀为0时，在MPC4卡件中读取电压值并作为0点的偏置电压写入组态中。下装后使画面显示为0。现场摆动摆验证探头能否满足量程要求。

高压缸绝对膨胀探头：探头的量程为0-50mm，实际需要的量程为-10~40mm。需要对探头本身量程进行迁移，探头安装时将探头定位在10mm处，在MPC4控制器中读取当前的电流值，并将此电流值作为0点的偏置电流写入组态中。下装后使画面显示为0.

4.总结

汽轮机监测信号均为汽机的重要参数，运行中对数据的准确性要求高，安装前从系统参数设计、出厂测试、设备安装、设备调试等各个阶段进行跟踪管理，安装过程中跟踪所有探头的安装情况并记录探头的初始数据，谨慎对待参数的优化，严格控制安装间隙电压及安装质量就可高质量完成系统安装工作。