賈昕澤

（哈爾濱電氣國際工程有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 機組概況

蒙古國額爾登特銅礦自備電廠汽輪機組采用南京汽輪電機（集團）有限責(zé)任公司生產(chǎn)的2臺功率為12MW，型號為CC12-3.43/1.2/0.6的中溫中壓、單軸、單缸、雙抽凝氣式汽輪機和2臺功率為12MW，型號為N12-3.43型中溫中壓、單軸、單缸、凝氣式汽輪機。每臺機組有4個軸瓦2個推力瓦，TSI汽輪機安全監(jiān)視系統(tǒng)采用本特利的3500系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)采用浙江中控的ECS-700系統(tǒng)。

2 問題描述

在機組首次啟機沖轉(zhuǎn)期間，3號機組的四瓦振動信號顯示正常，在負(fù)荷升至約2MW時，瓦振信號開始出現(xiàn)跳變，幅度能達到100μm。由于本機組的保護邏輯設(shè)計為任一瓦振大跳機（四取一），需要對4臺機組都進行優(yōu)化以避免該現(xiàn)象再次發(fā)生。此外，在切除3號機瓦振信號ETS保護后的檢查過程中，發(fā)現(xiàn)4號機組在進行手動AST電磁閥動作時，3號機的4瓦振動信號同時發(fā)生大幅度跳變。該問題也需要消除，以免各機組之間互相影響。

3 問題分析研究

針對這種信號波動的情況，立即對三號機各瓦實際振動進行測量，振動值在10～12μm左右，屬于正常范圍內(nèi)。由此可以排除機械實際振動超標(biāo)的可能，判斷為電磁信號干擾。需要進一步分析查找信號干擾源及干擾途徑。

3.1 探頭測量原理

本機組采用的瓦振探頭為本特利內(nèi)華達Seismoprobe系列9200兩線制壓電式傳感器，該傳感器電源為24VDC，輸出信號為毫伏級電壓信號。各瓦振動探頭的安裝位置在各瓦就地軸承座罩殼蓋上，經(jīng)一根兩芯1.5平方的計算機控制屏蔽電纜敷設(shè)至電子設(shè)備間的TSI機柜上，通過接線端子和BENTLY-3500監(jiān)測系統(tǒng)的振動監(jiān)測模塊各通道進行連接，各探頭連接每通道的計算機控制電纜長度約為50m。

3.2 干擾源及分析

（1）發(fā)電機勵磁干擾：如圖1所示，4瓦振動探頭安裝位置位于4瓦軸承座蓋上，靠近發(fā)電機勵磁端。經(jīng)觀察信號從機組升至約2MW負(fù)荷時開始突變，而且隨著負(fù)荷的增加，瓦振信號的跳變有逐漸增大的趨勢。根據(jù)探頭的安裝位置，分析其原因是由于在發(fā)電機升負(fù)荷時，發(fā)電機勵磁產(chǎn)生高頻電磁脈沖。發(fā)電機勵磁電流增大，感應(yīng)電流隨磁場耦合到瓦振信號電纜而產(chǎn)生干擾。如圖2所示，根據(jù)磁場耦合干擾公式En=jωMI，M為干擾源和被干擾對象之間的互感系數(shù)，I為干擾源工作電流，ω為干擾源的工作頻率，即感應(yīng)干擾與干擾源的工作電流I和頻率ω成正比，這種干擾屬于共模干擾。但軸瓦振動檢測位置不能更改，就需要對探頭的抗干擾性能進行優(yōu)化提高。

圖1 四瓦振動探頭位置示意圖

圖2 磁場耦合干擾示意

（2）電纜屏蔽接地不良的干擾：由于各控制電纜相近電路之間存在著分布耦合電容，如果電纜屏蔽不好的情況下，將導(dǎo)致電位發(fā)生變化，這時其他電路的電荷即可能通過分布電容進而靜電耦合到測量電路上，產(chǎn)生干擾。根據(jù)國標(biāo)熱控工程施工規(guī)范以及《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》規(guī)定，傳感器的控制屏蔽電纜需要保證單點接地。瓦振信號接地方式為：振動探頭側(cè)懸空，與控制電纜連接敷設(shè)至機柜處，控制電纜的屏蔽層連接SHLD端子，引到振動監(jiān)測模塊的外殼上，在機柜側(cè)實現(xiàn)單點接地。經(jīng)實際測量，電纜與SHLD端子接觸良好，機柜外殼接地電阻為0.01Ω，接地正常?？刂齐娎|內(nèi)的單層屏蔽層接地正常，排除由于接地不良造成的干擾因素。

（3）其他設(shè)備的干擾：由于發(fā)現(xiàn)了4號機AST電磁閥動作時引起3號機4瓦振動信號跳變的情況，可判斷電磁閥動作信號引起的干擾，4號機AST電磁閥位置位于4號機汽機機頭側(cè)，而3號機4瓦振信號位于3號發(fā)電機勵磁端，所以不是電磁閥直接對探頭進行的干擾，即應(yīng)從電纜敷設(shè)路徑進行分析優(yōu)化。

4 問題的解決

針對這兩種情況分別進行處理。

（1）通過咨詢本特利廠家，原9200系列探頭在本機組發(fā)電機勵磁端，抗干擾性能目前不滿足要求，所以現(xiàn)場將4瓦瓦振9200傳感器更換為本特利的抗干擾性能更好的330500 Velomitor?壓電式兩線制速度傳感器。為保證所有4臺機組穩(wěn)定運行，將4臺機組的4瓦振動傳感器都進行了更換，提高了抗干擾性能。

（2）針對電纜敷設(shè)路徑存在干擾源的情況，由于壓電式傳感器的毫伏級信號比較敏感，采取各瓦振信號線匯到接線盒內(nèi)后通過鍍鋅鋼管走到備用槽盒內(nèi)，外殼進行兩點接地，然后單獨走線敷設(shè)至電子間TSI機柜的做法。如圖3原理圖所示，當(dāng)電纜路徑上的外部設(shè)備產(chǎn)生強磁場耦合干擾時，在外層通道產(chǎn)生感應(yīng)電流I1，并在電纜屏蔽層上感應(yīng)產(chǎn)生同等的電流I2，而I1在電纜屏蔽層上又會感應(yīng)產(chǎn)生與I2相位角相反的大小同等的電流I3，以做到兩者相互抵消，進而加強了對外部電磁干擾的屏蔽作用。這樣既實現(xiàn)了對瓦振控制信號的雙層屏蔽、優(yōu)化了屏蔽效果，也在路徑上遠離了干擾源。

圖3 重新敷設(shè)電纜后的雙層屏蔽原理圖

通過以上方式的處理，在各汽輪機組進行啟機升負(fù)荷，以及停機ETS動作、AST電磁閥復(fù)位等工況下，經(jīng)觀察均未出現(xiàn)瓦振信號大幅度跳變的現(xiàn)象，實現(xiàn)了問題的徹底解決，保證了機組正常穩(wěn)定運行。

5 結(jié)語

TSI系統(tǒng)各模擬量信號對于機組穩(wěn)定運行至關(guān)重要，本文通過對機組瓦振信號出現(xiàn)波動的研究和分析，對電廠機組控制信號抗干擾性能的處理提供了可參考的經(jīng)驗。

（1）當(dāng)出現(xiàn)控制信號波動時，首先排查來自設(shè)備的干擾和傳感器安裝情況，檢查發(fā)電機勵磁干擾或重要輔機等大功率設(shè)備強磁場的干擾，傳感器安裝應(yīng)嚴(yán)格按廠家要求安裝，包括安裝角度和方向等，檢查其抗干擾性能是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

（2）首先檢查控制電纜接線是否接觸良好；進而檢查控制電纜屏蔽層是否已在機柜卡件側(cè)單點接地；若單層屏蔽效果不佳，檢查電纜槽盒或單獨的金屬外殼通道的屏蔽情況；或采用雙層屏蔽電纜接線，電纜外層采用兩點接地，內(nèi)層采用單點接地，達到等電位以屏蔽強磁場的干擾。

（3）檢查控制電纜敷設(shè)路徑，施工驗收嚴(yán)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)，電纜敷設(shè)應(yīng)控制電纜和動力電纜分層敷設(shè)，避免與高壓電纜、電源電纜交叉或平行，優(yōu)化敷設(shè)路徑以避免其他電纜的干擾。汽輪機組控制信號的抗干擾性能優(yōu)化是一個系統(tǒng)分析的過程，要多方面考慮，采取逐一排除的分析方法，盡快地找到干擾源和干擾路徑，有效地解決問題。