TSI校验与OPC试验解析.docx
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TSI校验与OPC试验解析
TSI系统校验
1TSI系统的作用
TSI系统主要用途于旋转机械设备的状态监测和故障保护，常见的监测参数有：
振动、位移（包括：
轴向位移、高低压缸差胀、热膨胀等）、转速等。
2TSI系统构成
TSI系统主要由前端测量传感器和后端测量卡件组成
2.1前端测量传感器
按工作原理的不同，主要分为以下几种测量传感器：
A）磁阻式测量传感器，用于转速、振动测量（速度式）。
一般为独立的测量探头。
B）压电式测量传感器，用于振动测量（分加速度或速度式）。
一般为独立的测量探头。
C）电涡流式测量传感器，用于转速、振动、位移测量。
一般由测量探头、延长电缆、前置器三部分构成。
也有的电涡流式测量传感器将测量探头和前置器构成一个整体。
D）霍尔式测量传感器，用于转速测量，一般为独立的测量探头。
C）LVDT式测量传感器，用于较大行程位移量测量（如热膨胀）。
2.2后端测量卡件
主要分为以下几种测量卡件
A）振动测量卡件。
B）位移测量卡件。
C）转速测量卡件。
D）偏心测量卡件。
2.3常见的TSI监视系统
BENTLY公司的3500系列系统
Philip公司的MMS6000系列系统
新川公司的的VM-5系列监测系统
省内的一些地方电厂也开始采用国产TSI系统。
3校验的目
简单地说就是检查TSI系统中由传感器、前置器、显示卡件等构成的各个测量显示回路的工作是否正常，系统测量精度是否达标以及报警值和危险值是否按要求设置等。
4主要校验仪器
A）RS9003N全自动位移校验仪。
B）RS9028N全自动振动验仪。
C）9200转速校验仪。
C）TRX-Ⅱ信号发生器
D）PM5138A函数发生器。
5校验方式与方法
5.1校验方式
目前采用的校验方式有三种
A）传感器单独校验
主要目的是检测传感器单体特性，主要是：
涡流式测量探头静态特性，速度式振动探头速度量特性。
以下是一些示例：
B）卡件校验
将模拟的传感器信号，加到测量卡件输入端，从测量卡件的输出端读数（在上位机、DCS的操作画面读数），判断卡件测量精度是否达标、报警值和危险值设置是否正确。
以下是一些示例：
汽机NO.7瓦振Y方向监视卡通道校验，按探头灵敏度为4.0mV/mm/s来校验，加入信号的频率为60HZ,输入信号为有效值。
输入mV
10.97
21.50
32.00
42.50
53.00
66.30
79.20
105.90
132.10
263.80
理论值μm
20
40
60
80
100
125
150
200
250
500
示值μm
20
41
60
80
100
125
151
200
250
506
报警设定值μm
80
危险设定值μm
125
报警值μm
80
危险值μm
125
结论
最大误差1.2%，小于5%，合格
校验人员：
蔡少展审核：
朱树明验收：
李军校验日期：
2011年01月04日
C）动态联校
在前端测量传感器，用标准信号发生器加标准校验信号，由此对传感器、前置器和联接电缆相连测量卡件的系统进行校验。
主要目的是判断系统测量精度是否达标。
标准校验信号包括：
标准振动信号、标准转速信号、标准位移信号等。
以下是一些示例：
大机8X振动现场动态校验
振动频率60HZ振幅特性
标准值μm
30
50
80
100
150
200
300
400
示值μm
33
54
85
106
158
209
311
412
振幅80μm频率特性
频率Hz
40
50
60
80
CRTμm
63
64
65
65
结论
示值误差按±10%F.S.合格
校验人员：
蔡少展审核：
朱树明验收：
李军校验日期：
2011年1月30日
5.2校验方法
校验方法在方案和报告中介绍的比较详细。
6校验方案
到一个电厂进行TSI校验首先要准备TSI校验方案，省内各个电厂的TSI校验方案几件都是现成的，拿来稍加修改就可用。
编写校验方案注意事项如下：
A）搞清楚TSI设备具体情况，TSI用什么系统，有多少测量探头等。
B）校验方案中要讲清楚采用何种校验方式，不要增加校验合同中没有的内容，因为有的电厂在校验合同确定以后，做些什么则完全看校验方案，如果增加校验合同中没有的内容，对我方开展工作很不利。
目前各电厂采用的校验方式如下表：
1
珠海电厂
探头单独校验、卡件校验、动态联校
2
珠海金湾电厂
卡件校验、动态联校
3
沙角C电厂
探头单独校验、卡件校验
4
黄埔电厂
探头单独校验、动态联校
5
汕尾电厂
动态联校
6
惠来电厂
动态联校
7
沙角A电厂
动态联校
8
梅县电厂
动态联校
7校验报告
省内各个电厂的TSI校验报告均有，拿来参考和稍加修改就可用。
8判断TSI系统校验合格的标准
根据国家标准，振动测量系统误差不大于10%、位移测量系统误差不大于3%、转速测量系统误差不大于0.5%为合格。
9经验交流
A）偏心卡件校验接线
用普通信号发生器给键相通道加信号：
B）用普通信号发生器加转速信号
用普通信号发生器在DEH转速端子加信号
C）珠海电厂高压缸胀差卡件校验接线
高压缸胀差测量由两个测量传感器构成
D）逆转速卡校验接线
E）一些技巧
讲解风机探头校验技巧。
F）仪器接地问题
讲解汕尾电厂TSI校验过程仪器接地解决干扰问题。
10仪器操作
OPC试验
1开展OPC试验背景
根据粤电生【2002】126号文—《关于开展防止发电厂汽轮机超速的专项检查和整治工作的通知要求》的要求，我省所有大中型汽轮机均应定期进行阀门动作、超速保护动作测试工作。
以此为机，我们在全省电厂开展了OPC试验工作。
2OPC试验目的
A）检查机组OPC逻辑的正确性；
B）检查机组OPC动作的正确性；
C）对汽轮机各高中压调节汽门的关闭过程进行检测，测量关闭时间，做出关闭动作过程曲线，并对试验结果进行评价。
3OPC试验仪器
自主开发的GP302H高速数据采集仪及相关应用程序。
GP302H高速数据采集适合的信号如下：
A）±10V内的电压信号。
B）触点式开关量信号。
C）60和134齿转速信号。
更多的内容详见数据采集仪使用说明书。
4OPC试验所用到的信号
A）汽轮机高中压调节汽门行程信号
一般DEH均提供试验所用的行程模拟量信号：
但范围不一，如沙角A厂4号5号机为±10V、1号2号3号机为0-5V，珠海电厂为为1-5V。
这些信号有的具有公共端，有的为双极信号（如沙角A厂4号5号机）。
做OPC试验和打闸试验时需用到以上信号。
B）汽轮机高中压主汽门行程信号
有的DEH提供试验所用的行程模拟量信号，有的则只有开关量式的行程信号。
做打闸试验时需用到以上信号。
C）OPC信号，触发OPC时发出的信号。
OPC试验时，用该信号来判断OPC动作过程的起始时刻。
D）打闸信号，一般取手动打闸按钮信号。
打闸试验时，用该信号来判断打闸动作过程的起始时刻。
5触发OPC的条件
A）纯转速触发：
常见的3090r/min触发OPC动作。
B）触发转速为负荷不平恒度的函数：
如珠海电厂在0%—30%的功率不平衡度时，转速触发条件为3210r/min。
C）转速加速度触发。
D）逆功率触发，如珠海电厂在60％逆功率时触发OPC。
6OPC及打闸试验内容
6.1OPC逻辑检查
通常检查的是OPC的软逻辑部分，基本上OPC功能也同时做在硬件上，这样响应速度更快，OPC硬逻辑的正确性需要通过下面的试验确定。
6.1冷态OPC试验
A）触发OPC转速值。
B）各调门全行程关闭时间测试。
包括延迟时间、自身关闭时间、总时间。
依据总时间判断试验是否合格。
C）OPC复位转速值。
D）OPC其它功能测试：
在珠海电厂，完成的测试内容包括：
单独OPC卡件特性测试、功率不平衡OPC测试、FV静态特性测试等。
6.2冷态打闸试验
各调门和主汽门全行程关闭时间测试。
包括延迟时间、自身关闭时间、总时间。
依据总时间判断试验是否合格。
6.3热态OPC试验
A）触发OPC转速值。
B）OPC后的最高转速值。
C）各调门全行程关闭时间测试。
包括延迟时间、自身关闭时间、总时间。
依据总时间判断试验是否合格。
D）OPC复位转速值。
目前只有杀角A电厂做此项试验
7OPC（打闸）测试步骤
7.1OPC（打闸）冷态测试步骤
冷态测试工作在汽机停机时进行，具体测试步骤如下：
a）将系统提供给快速记录仪的各调节门的位置反馈信号、汽机转速信号、行程开关信号接入快速记录仪。
b）挂闸汽机；
c）在DEH转速控制画面上设定汽机转速目标值3200r/min，则汽机各调门会自动开大直至全开。
d）在统一指挥的前提下，在工程师站上模拟OPC动作条件。
e）观察各调门的动作过程记录曲线是否完整。
f）确定各调门的关闭时间。
以上测试过程共进行1次或2次。
7.2OPC热态试验
热态测试工作在汽机冲转定速带负荷一段时间，机组暖机充分并解列发电机后进行，具体测试步骤如下：
a）将系统提供给快速记录仪的各调节门的位置反馈信号、汽机转速信号、行程开关信号接入快速记录仪；
b）维持汽机3000r/min空转10—20分钟；
c）人工记录各调门开度、主汽压力、再热蒸汽压力、主蒸汽汽温、再热蒸汽汽温等参数一次；
d）在统一指挥的前提下，在DEH转速控制画面上设定汽机转速目标值3100r/min，升速率50r/min；
e）等待OPC动作；f）观察OPC动作过程，记录OPC动作后汽机的最高转速及OPC动作次数；
g）观察各调门的动作过程记录曲线是否完整，如不正常，则查找失败原因并加以解决，并重做试验。
8判断试验合格的标准
A）依据国家标准
DL/T863—2004“汽轮机启动调试导则”中的有关要求，即：
200至600MW以上机组主汽阀总关闭时间小于0.3秒（包括延迟时间）。
600MW以上机组调汽阀总关闭时间小于0.3秒（包括延迟时间）。
B）依据厂家标准
在珠海电厂，三菱公司技术标准如下，明显低于国家标准
序号
汽门名称
三菱公司
技术标准
1
高压主汽门
≤0.4S
2
高中压调门
≤0.35S
3
中压主汽门
≤0.45S
9OPC试验方案和试验报告
10经验交流
A）沙角4号5号OPC试验调门接线
该厂调门信号为为双极信号，即没有公共端。
接线时应将正极做为公共端，负极做为信号端接入高速数据采集仪，虽然在阀门全关时信号为+10V、阀门全开时信号为-10V，但信号中没有干扰。
反过来接线，会发现信号中有较大的干扰成分。
B）转速通道接线
高速数据采集仪的16通道可用于转速测量，在接线时切记将仪器的方式开关设在“模拟量”方式，否则会对DEH转速卡造成很大的干扰，在热态OPC试验时可造成误动。
曾经在沙角A电厂的3号机OPC冷态试验过程中，上述问题造成了一块OPC卡故障。
主要问题是：
在开关量测量方式下，测量端子将输出3.229KHz（幅值5V）的方波信号，造成OPC卡动作了很多次。
也不可以将设在开关量测量方式下的其它通道误接入DEH的转速测量端子。
C）触点类开关量信号接线
对于独立的触点，可直接接入高速数据采集仪。
但在很多时候，被试验的系统不能提供多余的独立触点，这时可通过仪器所配置的隔离器（和其它系统共用一个触点）采集触点类开关量信号，这为试验提供了很大的方便。
共用触点包括：
手动打闸按钮信号、OPC信号等。
具体的接线方法如下图示：
仪器所配置的隔离器已申请国家实用专利（已被受权）。
特别强调，这种隔离器只适合于触点类开关量信号采集，不能用于电压类开关量信号采集，否则会造成隔离器的损坏或被试验系统的一些故障。
11仪器使用
附文
高速数据采集仪使用说明书
第一章数据采集仪综述
数据采集仪型号分为UA300（原装黑盒）和GP302H，均为16通道模拟量数据采集仪，仪器的15通道（十六进制）同时可用于转速测量。
现应用程序统一升级为NGP302H，请及时更换。
仪器主要的性能指标如下：
电压测量范围：
0~±9.2V
电压测量精度：
±0.2%
采样周期：
1.778mS/1.856mS
转速测量范围：
60齿为：
2700—3370r/min（采样周期1.778mS）
134齿为：
2897—3201r/min（采样周期1.857mS）
转速测量精度：
±0.3r/min
开关量测量内置驱动源：
5.5Vpp/3.3KHz方波
第二章安装驱动软件及应用软件
初次连接仪器需安装驱动程序，驱动程序名为UA300。
以后再连接仪器时设备驱动程序会自动安装，下面介绍人工安装设备驱动程序的方法。
步骤一：
当计算机在开机状态，WINDOWS正常运行时，将USB电缆方形端插入仪器（电缆另一端应预先插在计算机任意USB插口上）。
此时屏幕出现“找到新的硬件设备，接着出现如下提示窗。
步骤二：
点击下一步，出现如下窗口：
步骤三：
选择搜索设备的最新驱动程序，点击下一步，出现如下窗口：
步骤四：
指定UA300驱动程序位置后，点击下一步，出现如下窗
步骤五：
点击下一步，出现如下窗口：
步骤六：
点击完成，驱动程序安装成功了！
第三章应用程序操作
点击NGP302H应用程序图标
后进入以下应用程序界面。
一启动数据采集
在应用程序界面，手按下键盘“Q”按键，仪器即进入数据采集状态。
仪器可实时读出每个测量通道测量值。
二停止数据采集
在应用程序界面，手按下键盘“W”按键，仪器即停止数据采集。
三数据存取
在应用程序界面，手按下键盘“E”按键，弹出“数据存取”对话框。
●数据存盘：
在“文件名”编辑框，输入自命名的文件名（如TV_TRIP），之后点击“数据存盘”按钮，弹出“文件存盘”对话框，根据需要完成操作。
●数据读取：
点击“读数据”按钮后弹出“打开”对话框。
●在“打开”对话框中选取所需的数据文件后，弹出“读文件”对话框，根据需要完成操作。
●“读文件”对话框关闭后，在“数据存取”对话框点击“退出”按钮。
四坐标打点
将相对时间值标在图中，在光标移到需要的位置后，手按下“R”按键即可，示例如下。
五系统设置
仪器停止状态，在应用程序界面,手按下键盘“T”弹出“系统设置”对话框。
●量程选择：
0—±10V、0—±5V、0—10V、0—5V。
●15通道测速选择：
按“60齿”选择60齿转速测量，范围为2700-3370r/min。
按“134齿”选择134齿转速测量，范围为2897-3201r/min，按“退出测频”退出转速侧量。
●信号放大率设置：
设置范围：
10%—100%。
●单图选入：
在设置界面，“单图选入”下的16个按钮分别对应于仪器的每个测量通道，用鼠标左键点击按钮，即可将对应测量通道单图选入，最多选入16个单图。
点击“重新选入”按钮，即取消之前的单图选入。
●设置标签：
在“设置标签”上方编辑框输入标签名（如SPEED）后，点击“设置标签”按钮，再点击“单图选入”下对应的通道按钮。
●起始时间设置：
在设置界面“起始值”和“结束值”编辑框内输入时间值（如2000和3000：
即显示2000mS—3000mS时间段数据）后，点击编辑框下“确定”按钮。
●偏差时间设置：
对采集循环数据的起始点进行偏差设置，最大偏差值应小于最大采集时间的50%。
该功能可对（循环）数据的相对时间坐标位置进行任意调整。
六屏幕刷新
清除图中显示的相对时间值，手按下“Y”按键即可。
七打印
在应用程序界面,手按下键盘“P”按键，弹出“打印”对话框，然后按提示进行操作。
第四章仪器硬件设置与附件
一仪器测量方式设置
仪器面板或背面设有15或16个“乒乓”开关，用于模拟量与开关量测量方式切换：
●乒乓开关上方的编号对应于测量通道。
●乒乓开关位置向上：
测量开关量信号。
●乒乓开关位置向下：
测量模拟量信号。
有风险的事项：
仪器在开关量测量方式下，插座会输出3.3KHz方波信号。
当15通道用于转速测量时，如果将15通道设置在开关量测量方式下（仅是最早开发的一台原装黑盒仪器有此开关），将对被测系统的转速卡造成严重干扰，有时甚至是很危险的。
幸运的是，后来开发的仪器取消了15通道设置开关。
二仪器附件
每台仪器配置直通式测量线12条、带隔离器开关量测量线2条、转速测量线1条、USB电缆1条、电源线1条。
●直通式测量线：
红色表示信号端，黑色表示公共信号端。
●带隔离器开关量测量线：
红色表示内驱动源正极，黑色表示内驱动源负极，内部结构下图所示。
当开关量输入开路时，次级呈现高阻抗，反之次级呈现低阻抗。
●转速测量线颜色无意义，内部结构下图所示。
三仪器测量连接
●模拟测量：
在信号公共端确定的前提下，用直通式测量线将信号接入仪器测量通道。
●转速测量：
用转速测量线将转速信号接入仪器15测量通道。
●直接开关量测量：
在开关量信号确定为独立的接点前提下，用直通式测量线将信号接入仪器测量通道。
●带隔离器开关量测量线用法：
在被测系统不能提供独立接点时，用隔离开关量测量线可以方便的取到信号，只要是直流DI系统，测量线均可将DI信号接入仪器，但只能采取与有源接点背压并联方式，如下图所示：
●隔离开关量测量线好坏判断：
隔离开关量测量线只能与有源接点背压并联，在使用不当时，测量线很容易损坏，还可能在测试过程中造成系统误动。
因此在使用前，还应对测量线的好坏进性判断。
根据内部结构图，用万用表二极管测量挡检查输入端，其正向开路，反向电压约0.7V左右。
用万用表电阻挡检查输出端，其电阻小于几Ω。
●隔离开关量测量线大量制作困难，请小心使用。
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