Cas de la STI centrale thermique: Mesure et surveillance mécanique des turbines pour un fonctionnement sûr de l'unité

Contexte client

La turbine-alternateur est le cœur d'une centrale thermique, et les instruments de mesure mécanique en sont l'électrocardiogramme qui surveille ses battements. Dans l'instrumentation thermique d'une centrale de classe 600 MW que nous soutenons, le système d'instrumentation de surveillance de turbine (TSI) surveille en continu la vibration relative de l'arbre, la vibration absolue des paliers, le déplacement axial, la dilatation différentielle, la dilatation du carter, l'excentricité du rotor, la vitesse / l'arrêt et le phasage. Cependant, de fausses alarmes TSI fréquentes, des lectures dérivantes et des normes de maintenance peu claires ont préoccupé l'équipe d'instrumentation, qui a donc travaillé avec nos ingénieurs pour reconstruire un système de mesure et de maintenance fiable.

Défi

• De fausses alarmes TSI fréquentes qui perturbaient les opérateurs et risquaient des arrêts de groupe ;
• Signaux instables ou dérivants sur les canaux de vibration de l'arbre, de déplacement axial et de dilatation ;
• Tension de gap sortant de la zone linéaire, perte de signal due à des circuits ouverts ou courts, et lectures inexactes dues à la contamination, aux supports desserrés et aux capteurs vieillissants ;
• Absence de procédure claire et normalisée pour l'installation, la révision et l'acceptation des boucles de mesure mécanique.

Solution : Un système complet de mesure et de maintenance

Notre solution couvre les six familles de paramètres de surveillance de l'état mécanique des turbines - vibration, déplacement, dilatation, vitesse, excentricité et phasage - basées sur trois technologies de détection principales :

• Capteurs à courants de Foucault - le cheval de bataille de la mesure TSI. Mesure sans contact basée sur l'effet de courants de Foucault avec une plage de fréquences de 0 à 10 kHz, une résolution allant jusqu'à 0,01 mm et une forte résistance à la contamination par l'huile. La sortie typique est de -4 V à -20 V CC, avec la tension de gap réglée au point médian linéaire (environ -10 V CC pour une sonde de 200 mV/µm, 8 mm). Ils couvrent la vibration de l'arbre, le déplacement axial, la dilatation différentielle, l'excentricité, le phasage et la mesure de vitesse.
• Capteurs LVDT - capteurs de déplacement de type contact pour de grandes courses jusqu'à 0-80 mm avec une linéarité de ±1 % F.S., principalement utilisés pour la dilatation du carter et une partie de la dilatation différentielle. Les capteurs de dilatation thermique de la série TD-2 fournissent une retransmission 4-20 mA plus une indication locale.
• Capteurs piézoélectriques de vitesse - le choix traditionnel pour la vibration absolue des paliers, montés rigidement sur des pedestaux de paliers usinés ; les unités modernes peuvent utiliser des accéléromètres piézoélectriques avec double intégration.

Configuration typique d'une unité TSI de 600 MW

Pour la sélection des capteurs, le diamètre de la bobine de la sonde détermine la plage de mesure : les sondes de 8 mm couvrent environ ±1 mm pour la vibration de l'arbre, l'excentricité et le phasage ; les sondes de 11 mm ±2 mm ; les sondes de 14 mm ±4 mm pour la dilatation axiale moyenne et la dilatation différentielle ; les sondes de 25 mm ±6 mm ; et les sondes de 50 mm ±12 mm pour la mesure de grande dilatation.

Gestion des défauts et points forts de la maintenance

Conformément aux normes GB/T 34578-2017 et DL/T 1056-2019, nous avons aidé la centrale à établir des mécanismes d'inspection quotidienne et de dépannage pour les cinq familles de défauts les plus courantes : sortie instable ou dérive, sauts anormaux de la tension de gap, perte de signal ou sortie constante, lectures inexactes et fausses alarmes fréquentes. Les pratiques d'ingénierie clés comprennent :

• Mise à la terre à extrémité unique du câble blindé uniquement côté armoire TSI, le côté sonde étant flottant pour éliminer les boucles de masse ;
• Vérification de la résistance de la bobine de la sonde (environ 7,5 Ω ± 0,5 Ω pour la série typique) pour identifier les circuits ouverts ou courts ;
• Scellement des joints haute fréquence avec un tube thermorétractable et maintien de leur isolation et de leur flottement conformément aux exigences de la norme DL 5190.4-2019 ;
• Réglage de la référence zéro avec le disque de butée en contact avec le palier de butée, et vérification des points de consigne de protection par des tests de simulation d'usure ;
• Calibrage des capteurs tous les 6 à 12 mois, maintien de la résistance d'isolement au-dessus de 1 MΩ, et tenue d'archives techniques complètes.

Résultat

Après la rénovation, les fausses alarmes ont été éliminées, les valeurs mesurées sont revenues dans la zone linéaire de confiance, et la centrale a acquis un flux de travail clair et normalisé couvrant l'installation, l'inspection de routine, l'acceptation de la révision et les tests de logique de protection (DL/T 1012-2006, GB/T 11348.2-2012, GB/T 6075). L'évaluation de la vibration de l'arbre est désormais effectuée par rapport aux zones A/B des normes nationales, et chaque boucle de mesure agit véritablement comme le gardien d'une exploitation de turbine sûre et à long terme.

Pour la fourniture OEM de sondes à courants de Foucault, de préprocesseurs, de capteurs LVDT et de vitesse, ou pour le support de rénovation et de mise en service TSI, contactez notre équipe d'ingénierie.