朱艳通
华电宁夏灵武发电有限公司 宁夏 银川市 750410
摘要：随着时间的推移，原有设备存在功能不全、设计缺陷等问题，不利于当前机组安全稳定运行的技术要求，容易造成主要保护误动作。并且系统硬件已趋于停产势必导致设备维护成本增加，设备异常不能及时处理，造成事故扩大甚至机组停运等重大不安全事件。基于此，本文主要探讨了1000MW机组TSI控制系统升级改造可行性研究，旨在确保电厂的安全稳定运行。
关键词：1000MW机组；TSI控制系统；升级改造；可行性研究
1.目前现状及存在问题
灵武公司1000MW机组汽轮机监测保护系统TSI采用艾默生公司生产的MMS6000系统，目前系统使用的是48芯插针式框架，接线复杂，配线需要使用专用工具，系统维护不便，背板接线金属插针完全裸露，电缆直接缠绕在金属插针，容易发生短接，造成机组主保护误动作，影响机组安全运行。整套系统没有继电器模块，开关量输出使用的是外部继电器，开关量逻辑输出用外部继电器通过硬接线搭接，中间环节多，增加了安全事故隐患。整套系统缺少CPU模块，造成部分系统部分功能无法实现，系统卡件等故障无日志记录，测点品质变坏点后卡件无自保持功能等。产品自机组投产使用至今，设备主要备件均已停产，备件采购困难，后期设备维护极为不便。
2.解决措施
鉴于目前存在的问题，对公司灵武公司1000MW机组TSI控制系统进行升级改造方案，具体如下：
对TSI系统监测模块进行升级，将原有MMS6000监测模块全部进行升级为A6500系列产品，同时增加CPU模块，健全系统功能，解决原有TSI系统老化问题，提高了系统可靠性，节约维护成本；同时对TSI系统框架进行升级，将原有的MMS6000插针式框架IMR011更换为背板式系统框架，消除插针裸露信号短接风险；取消原有MMS6000外部继电器，升级继电器逻辑模块，可以对其所在框架内任意一个测量模块的监测参量进行“与”、“或”、非”、等多重逻辑运算并发出一组开关量信号。通过改造提高TSI设备运行可靠性。
3.技术要求
1.升级后的TSI能完成技术规范规定的各种数据采集、报警和保护功能，以满足汽轮机运行场所环境下汽轮机安全监测、超限报警的要求，避免或减少事故的发生，确保设备和人员的安全。
2.升级后的TSI系统要求能连续准确地、可靠地监视汽轮机启动、运行、停机过程中的重要参数，当监视的参数超限时，能准确地、及时地发出报警或停机信号。TSI可发出无源接点信号至分散控制系统或汽机紧急跳闸系统。
3.监测模件工作时应具有带电插拔，回路自检功能，模块内置微处理器，可设置工作方式和测量范围、测量方式、标尺、报警值和延时、报警方式、工程单位等参数。
4.TSI装置的设计应有高度的可靠性，能够诊断测量回路的开路、短路、传感器故障以及模块故障等等，有LED指示，并能够输出相应开关量信号。
5.TSI系统配备冗余电源，机柜应能接收招标方提供的两路AC220V供电，并在机柜内部实现电源的无扰切换；在任何一路供电电源消失时，不应影响系统的正常工作；在两路供电电源均消失时，不应触发参数越限跳闸输出；任何电源消失均能送出电源故障报警信号（无源干接点）。
6.系统具有自检测功能,当系统故障时封锁通道报警输出。系统具有断线保护功能。
7. 系统应支持Modbus RTU、Modbus TCP和OPC-UA通讯协议，确保与其他系统（DCS、TDM等）实现大数据量通讯。
8.接线应正确并经校线。电缆校线接线措施：确定校对电缆接线的操作顺序，准备好相应的芯线标号牌；用剥线钳剥除待校电缆两端电缆芯线端头的绝缘层，设定校线电话或电子校线器的通话回路；用查号线或校对端子在电缆两端查找出同一根芯线，确定该芯线的编号，并套上标号牌；每根电缆所用芯线都确定之后，再将所有芯线重新校对一遍，防止发生混淆。电线在端子的连接处应留有适当的余量，芯线的端头应有明显的不易脱落、退色的回路编号标志，且字母排列方向应一致。
9.屏蔽电缆或屏蔽电线应按有关规定进行接地。
10.在电子间相应位置制作盘柜基础。盘柜安装牢固，设备基础需与机组DCS主接地线可靠两点连接。
11.原控制柜内设备及电缆拆除前需做好电缆标记，拆除前使用万用表测量所拆除电缆接线的对地电位，确保拆除电缆不带电。
12.电缆敷设时每颗电缆都应做好标记，方便日后的校线接线工作。
13.电缆敷设完成后需对桥架上的防火材料进行整理恢复。机柜内的电缆空洞进行封堵。
14.改造完后所有设备和测点必须进行传动试运。
4.技术关键和重点解决的技术问题
1. 解决灵武公司1000MW机组TSI系统功能不全，无系统运行日志问题，改造后系统功能全面、稳定性更高，可进一步提高TSI设备运行可靠性，防止机组主要保护误动、拒动，提高系统可靠性。
2. 改造后设备均为市场主流产品，解决设备后期备品不足维护困难问题，也可进一步降低维护成本费用。
5.设备验收
TSI设备到货验收：根据技术协议供货范围提供监测系统所需要的设备、配件，到达物资部后，组织生技部专业、检修队进行联合验收，检查设备包装无破损，设备无磕碰，无划痕，清查设备数量及型号与技术协议供货范围一致。
5.1 TSI系统柜体内部验收测试（SAT）
SAT将在电子间进行。由生产技术部热控专业、热控检修队、艾默生epro公司技术人员一起进行系统测试，达到技术协议里规定的功能后，在FAT验收报告上签字确认，完成柜体验收。
5.2系统安装
参照艾默生公司提供的TSI系统说明指导，对升级后的TSI系统卡件配置参数，并做好记录和备份。要求报警值、遮断值、延时时间等参数与原TSI系统参数一致。
5.3现场探头安装
本次升级更换3号机组TSI机柜内设备（包括系统框架、系统模块、系统电源）及部分的传感器（轴振、瓦振、轴位移、超速、偏心、鉴相、零转速）。具体设备参数测量范围如下：
转速测量范围：0～4500 r/min；
轴位移测量范围：-2～+2mm；
胀差测量范围：高压缸胀差：40mm，中压缸胀差：40mm，低压缸胀差：40mm；
振动测量范围：轴振：0～500μm（P-P），瓦振：0～300μm（P-P）；
偏心测量范围：0～400μm（P-P）。
6.现场试验、培训及系统投运
6.1现场安装及要求
现场安装完成后，在检查所有的设备、现场接线、电源和安装情况无误后，系统授电，进行现场输入和输出信号的标准诊断试验。信号发生器（设定正弦波，50Hz。轴振、偏心需要加偏置电压9.00VDC）在TSI机柜信号输入端的端子排处加模拟信号（标准电压～mV），检查卡件的输入信号与电流输出的对应关系，并检查对应的开关量的信号输出，并做好记录，误差需控制在规定的范围内。
6.2现场培训
卖方人员在现场，对买方的安装和运行人员进行现场培训，教会他们如何区分和安装设备，如何启动、操作及维护设备和系统。以上内容计划在系统安装和现场试验时完成。
6.3系统投运
系统随机组投入运行，检查所有测点参数及卡件组态是否正常。
7.项目验收
系统投入运行，在达到规定运行时间后，经厂领导及技术人员验收，对所改造系统的运行情况进行评判，符合本次改造要求，完成项目验收。
8.结束语
TSI控制系统作为机组重要的监控保护设备，预计通过此次改造升级后，可有效提高TSI系统的可靠性、减少机组安全隐患，并且完善了系统的保护功能，降低了后期的维护成本，提高了工作效率。因此，从长远的目标看，这次改造升级对电厂有深远的意义，同时对其他类似项目也有着重要的借鉴作用。
参考文献
[1]伦志芸.660 MW亚临界机组TSI系统改造及问题探讨[J].重庆电力高等专科学校学报,2019,24(03):29-31.
[2]冯天成.二道江发电公司7号机组TSI系统改造[J].东北电力技术,2018,39(09):53-55.