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摘要：针对某台S109FA机组启动升速过程中出现轴承振动大跳机现象，通过分析机组振动大原因，确定振动异常由TSI本特利系统异常检测引起，从而解决机组TSI本特利系统异常引起振动大跳机的问题，提出机组TSI本特利系统异常的预防措施，以提高机组安全运行的可靠性。
关键词：TSI本特利；异常振动；分析；处理
0引言
燃气-蒸汽联合循环机组具有发电效率高、清洁环保、调峰能力强、启停快等优点。随着电力市场改革的不断深入，非供热气电机组定性为调峰机组，配合系统调峰调频启停。机组振动异常会影响机组安全运行甚至会造成机组启动失败或非计划停运，这对于电力市场交易影响重大。本文通过分析某台S109FA机组启动升速过程中出现轴承振动大跳机现象，确定振动异常由TSI本特利系统异常检测引起，从而解决机组TSI本特利系统异常引起振动大跳机的问题，提出机组TSI本特利系统异常的预防措施，以提高机组安全运行的可靠性。
1概况
某台S109FA燃气-蒸汽联合循环机组由一台燃气轮机、一台蒸汽轮机、一台发电机和一台余热锅炉组成。燃气轮机是GE公司生产的PG9351FA，简单循环输出功率为255.6MW，由一台18级的轴流式压气机、一个由18个干式低NOx燃烧器组成的燃烧系统、一台3级透平转子组成；汽轮机型号为D10改进型，为三压、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、纯凝式机组，联合循环机组ISO条件下输出功率为390.93MW。燃气轮机、蒸汽轮机、发电机在同一轴系运行，共采用八个支持轴承支撑，图1为S109FA机组轴系轴承布置。
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图1 S109FA机组轴系轴承布置
S109FA燃气-蒸汽联合循环机组的燃机、汽机和发电机转子刚性串联在一根长轴上，#1--#8轴承的振动采用TSI本特利探头测量，除燃机（2X，2Y）探头为轴承径向下侧夹角90°对称布置外，其余7对探头均为径向上侧夹角90°对称布置。任一振动探头检测振动大时均会发出报警、自动停机或机组跳闸信号，表1为S109FA燃气-蒸汽联合循环机组振动保护定值。
表1 S109FA燃气-蒸汽联合循环机组振动保护定值
2 振动异常现象
06：58：31，机组具备启动条件，经值长允许，启动#4机组；
06：22：02，燃机Mark VIe发出“VIBRATION AT FIRED SHUTDOWN LEVEL”和“Automatic Shutdown”报警，机组因振动大自动停机；
06：22：04，燃机Mark VIe发“HIGHVIBRATION-BEARING#5”和“HIGHVIBRATIONTRIP-BEARING#5”报警，机组因#5瓦振动大跳机。
06：30：00，检维修部热工检修人员到现场进行检查处理。
由燃机Mark VIe事件记录分析，机组跳闸的首出原因为“HIGH VIBRATION TRIP-BEARING #5”，即#5瓦振动大跳机。#5瓦振动大保护自动停机的定值为8.5mils，跳机保护的定值为9mils延时3秒。
从图2 #5瓦轴承振动曲线图中可以看出，5Y振动值从6：21：36时的1.2mils（30.5μm）上升至6：22：06时的48.4mils（1231μm），5X值从2.6mils（66μm）上升至4.3mils（109μm）。由此可见，是#5Y振动值达到跳机保护定值导致机组跳闸保护动作。
3 振动异常原因分析
燃机汽轮机发电机组轴承的振动大一般由以下原因造成：（1）动静部位碰摩振动；（2）油膜失衡，油膜建立不稳定或破坏，油膜振动；（3）动平衡振动，轴系中心不在同一位置、轴系质量不平衡。（4）测量系统信号误报。
引起动静部位碰摩振动的主要因素有以下几种：安装时动静部位间隙过小，主要有燃机叶片与缸体通流间隙、汽轮机叶片与缸体通流间隙、轴封齿间隙、轴瓦与轴承间隙、油挡间隙、发电机风挡间隙、发电机转子与定子间隙等。处理措施：调整动静间隙或改变动静碰摩的热膨胀因素。
油膜振动的主要因素有以下几种：（1）润滑油原因，油质粘度大或油温过低；（2）轴承间隙过大；（3）振动轴承的负载较轻；（4）轴承本体故障。处理措施：增加油温或更换润滑油；调小轴承间隙；抬高失稳轴承的标高，增加轴承的承载负荷；改变轴承的结构或更换稳定较好的轴承。
动平衡振动，轴系中心不在同一位置、轴系质量不平衡；处理措施：重新调整轴承中心，对中处理。
近期机组振动一直较为正常，机组启动升速过程中润滑油温度43℃正常、定期油质化验正常，并且机组振动大跳机过程中检查#5轴瓦金属温度94℃，机组惰走时间为25分钟，盘车电流60.5A，以上参数均正常，现场听音正常，即可判断#5轴瓦振动异常由机械因素引起可能性很小，最后通过数据综合分析，确定#5轴瓦振动异常是TSI振动检测系统异常引起。
从图2 的TSI相关数据曲线可以看到，在机组升速过程中转速2627r/min，5Y振动值开始上升时，其他相关TSI数据也出现了不同程度的变化，4X、4Y和5X振动数值也在上升；在机组转速2921r/min，5Y振动值达到最大值48.49 mils，引起振动大保护动作跳闸。从数据上振动最大值达48.49 mils（1231μm），振动值很大已超量程，但是此时5X振动值为4.3mils（109μm），与5Y振动值相差很大，并且结合查机组跳机惰走过程中#5轴瓦金属温度94℃正常，机组惰走时间为25分钟，盘车电流60.5A，现场听音正常分析测量数据严重失真为不真实数据，应为TSI本特利振动检测系统异常引起误发信号跳机。
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图2 #5瓦轴承振动曲线图
4振动异常处理
通过上述分析机组升速过程中振动大跳机原因为TSI振动检测系统异常引起误发信号跳机。至此，热工检修人员现场检查5Y探头安装支架固定完好，前置器接线完好，卡件侧接线完好无松脱；拆下5Y探头进行检查发现探头电缆绝缘层有磨损如图3所示，进一步佐证TSI振动检测系统异常引起误发信号跳机，更换TSI本特利振动探头后处机组启动振动正常，从而解决了机组启动升速过程中因TSI本特利振动异常引起的跳机问题。
热工检修人员进一步对并5Y振动探头电缆绝缘层破损进行原因分析，由于该燃气机组为调峰机组日起晚停启动频繁，每年启停次数约为300次，机组启停过程中振动较大，振动探头电缆与金属套管导角处长期磨损引起振动探头电缆屏敝绝缘层损坏如图2，振动大时导致线芯与金属套管接触引起多点接地，误发信号机组跳机。因此，热工检修人员对金属导管导角处加装热缩导管，进一步提高绝缘可靠性。
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图3 5Y振动探头电缆绝缘层破损
5 预防措施
轴承振动保护为发电机组的重要保护之一，振动测量信号回路未按规范安装和接线，接地接线错误、线路绝缘破损、接线端子松动、探头机械磨损等，都会造成振动测量信号异常，严重威胁机组运行安全，故对TSI本特利系统进行定期预防性检查和维护工作尤为重要。
5.1定期检查机柜接地和测量回路
TSI本特利系统对于接地要求非常严格，机柜必须有单独的接地母牌及连续性接地，最好在设计之初就严格按照要求设计单独的接地极及连续接地线。如果设计时没有单独设计，最好与DCS接到同一个接地母牌上。确认机柜内的接地线已经按照图纸连接完毕，对地电阻小于0.2欧姆。
保证系统单端接地至关重要，要避免由于接地回路而导致干扰信号无处释放或因无处接地使设备无端损坏。图4前置器与I/O模块接线对比左边所示为前置器至机柜I/O模块之间正确的接地方式，在I/O模块处单点接地；而右边所示即为错误的接地方式，这就造成了信号线从端子排到信号输入端没有屏蔽层保护。就如同一个奔赴失火现场的消防员全身都穿好了防火服，但却忘记戴头盔一样。像这样的联线如无干扰源则太平无事，一旦出现干扰信号则毫无防范能力，而且查找起来非常难。
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图4 前置器与I/O模块接线对比
5.2定期检查探头与延长电缆
探头与延长电缆之间的接头处也要特别注意，内部接头要与外部屏蔽层保持绝缘，现在我们比较好的做法是：把探头电缆和延长线之间的接头锁紧以后，缠上几层我们平常密封用的生料带，要缠结实，然后外部用热缩管缩紧。这样既能防止接头松动，又能防止接头处进油后破坏绝缘。不管是探头还是延长线，都要轻拿轻放，敷设时不能硬拉硬扯，防止电缆被扯断或者绝缘层被刮破，导致屏蔽层接地。
6结束语
本特利测量系统对于绝缘和接地要求非常高，轻微的疏忽都会引起严重的后果，对于本特利系统的定期检查和维护至关重要，特撰本文引起同行的高度重视，共同提高机组保护的可靠性和安全性。
参考文献：
[1]本特利3500安装手册.
[2]陈华飞、张冬爽.电厂二期热机系统图（09版）.
作者简介：
韩孝春（1975-），男，四川人，本科，工程师，从事燃机检修和维护管理工作。