本发明涉及汽轮机监视领域，具体涉及汽轮机监视保护仪表回路的动态校验方法。
背景技术：
电力工业经过近十年的高速发展，大容量、高参数、大电网、高电压、高自动化水平构成了现在电力工业的基本特征，先进的监视保护技术越来越成为保证安全生产、实现现代化的企业管理、提高企业自身市场竞争力的不可或缺的条件。汽轮机监视保护仪表（tsi）经过几十年的发展，安全性、可靠性也得到了长足的发展，保护投入率也越来越高，成为保证机组安全运行的重要条件。因此tsi监视保护装置的检验率成为热工监督的一项重要内容。因此在机组每次大修期间，必须对汽轮机监视保护仪表（tsi）进行校验，以确保tsi监测的准确和保护动作的可靠。
tsi系统是有就地传感器、二次仪表以及连接就地传感器与二次仪表的电缆所组成，就地传感器测量汽轮机的振动、位移、转速等物理信号并将物理信号转换成电信号，通过电缆传送至二次仪表，二次仪表接受就地传感器的电信号，并对之进行信号处理，转换成对应的测量值，同时将测量值转换成4-20ma信号远传至dcs系统用于集中显示，或者通过通讯接口转换成数字量远传至dcs用于集中监控，二次仪表对测量值进行监视保护，当测量值高于报警、跳机的设定值时，二次仪表发出报警、跳机信号传输至后续的ets系统，对汽轮机进行报警或跳机处理，以保护汽轮机处于安全状态。
技术实现要素：
为了解决上述不足的缺陷，本发明提供了汽轮机监视保护仪表回路的动态校验方法，本发明的汽轮机监视保护仪表(tsi)的回路动态校验方法，可以保证校验的有效性和准确性，使得汽轮机监视保护仪表指示正确和保护动作可靠，以确保机组的安全运行。
本发明提供了汽轮机监视保护仪表回路的动态校验方法，包括以下步骤：
振动类测量回路的动态校验；
位移类测量回路的动态校验；
转速类测量回路的动态校验。
上述的方法，其中，所述振动类测量回路的动态校验包括以下步骤：
轴相对振动测量回路的校验；
所述轴相对振动测量回路的校验使用非接触式电涡流传感器测量轴相对于轴承的相对振动。
上述的方法，其中，所述轴相对振动测量回路的校验使用非接触式电涡流传感器测量轴相对于轴承的相对振动的步骤包括：
提供一振动校验台、一电涡流探头；
将所述电涡流探头固定在振动校验台的支架上并正对与实际被测面同材质的靶盘；
通过设置所述振动校验台的振动参数得到模拟的轴相对于轴承的相对振动测量值与指示值并判断是否在允许误差的范围之内。
上述的方法，其中，所述位移类测量回路的动态校验的步骤包括：
轴向位移测量回路的校验；
胀差测量回路的校验。
上述的方法，其中，所述轴向位移测量回路的校验的步骤包括：
提供一位移发生装置、一轴向位移传感器；
将所述轴向位移传感器的位移探头安装在所述位移发生装置的支架上并根据dcs的显示值找到电气零位；
基于上述电气零位调整位移发生装置的位移，记录测量值与指示值并判断是否在允许误差的范围之内。
上述的方法，其中，所述胀差测量回路的校验的步骤包括：
补偿式胀差测量回路的动态校验；
斜面式胀差测量回路的动态校验；
所述补偿式胀差测量回路的动态校验的步骤包括：
提供一位移校验台、两个胀差传感器；
将所述两个胀差传感器分别安装在所述位移校验台的两侧并校准机械零位；
当位移校验台上被监测靶面移动超出第一个胀差传感器的探头测量范围时，紧接着进入第两个胀差传感器的探头监测量程，记录测量值与指示值并判断是否在允许误差的范围之内；
所述斜面式胀差测量回路的动态校验的步骤包括：
提供一位移校验台、两个胀差传感器；
将两个胀差传感器的探头垂直安装在斜角为ө的被测斜面上，斜面角度ө从0º到45º，并在每次测量之前对机械零位进行校准；
基于机械零位的基础上，根据位移量的变化，观察并记录监视器的测量指示值，同时观察并记录dcs系统的指示值，计算测量误差，并判断是否在允许误差范围之内。
上述的方法，其中，所述转速类测量回路的动态校验的步骤包括：
提供一转速校验台、一转速传感器；
将所述转速传感器安装在转速校验台的测速齿盘上并给定不同的转速；
记录在给定不同转速情况下监视器的测量指示值，同时观察并记录dcs系统的指示值，计算测量误差，并判断是否在允许误差范围之内。
上述的方法，其中，在校验过程中误差计算公式为：
δe=[(ms-mg)/mr]×100%
其中δe：实测测量值误差，mg：给定值，ms：实测值，mr：监视器量程。
上述的方法，其中，所述振动类测量回路的动态校验的步骤中，通过定频多点校验或/和定点多频校验的方式来动态校验振动类测量回路。
上述的方法，其中，在振动类测量回路的动态校验的步骤中使用的振动校验台为vvb-1型振动校验台，在位移类测量回路的动态校验的步骤中使用的位移发生装置为vzb-1型便携式位移校验台，在转速类测量回路的动态校验的步骤中使用的转速校验台为vrb-1型便携式转速校验台，齿轮盘齿数可同时兼容3齿、10齿、12齿、20齿、60齿，模拟转速范围为1-10000rpm。
本发明具有以下优点：1、保证校验的有效性和准确性，使得汽轮机监视保护仪表指示正确和保护动作可靠，以确保机组的安全运行。2、使用信号发生器模拟就地传感器的输出电信号输入至二次仪表的输入端，对二次仪表的输出特性进行校验，判断二次仪表的测量指示值、模拟量输出值以及报警、跳机的动作值是否在允许精确度范围之内。3、使用模拟装置模拟现场物理量的变化，采集传感器的输出电信号，对传感器静态输出特性进行校验，判断传感器的线性范围、灵敏度误差是否在允许范围之内。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明中振动类测量回路的动态校验的安装结构示意图。
图2、图3、图4a、图4b为本发明中位移类测量回路的动态校验的安装结构示意图。
图5为本发明中转速类测量回路的动态校验的安装结构示意图。
图5a、图5b分别为本发明中相减型和相加型斜面胀差的安装方式。
图6为本发明中转速类测量回路的动态校验的安装结构示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
在本发明中，先要说明一下，汽轮机监视保护仪表（tsi）系统的构成：tsi系统是有就地传感器、二次仪表以及连接就地传感器与二次仪表的电缆所组成，就地传感器测量汽轮机的振动、位移、转速等物理信号并将物理信号转换成电信号，通过电缆传送至二次仪表，二次仪表接受就地传感器的电信号，并对之进行信号处理，转换成对应的测量值，同时将测量值转换成4-20ma信号远传至dcs系统用于集中显示，或者通过通讯接口转换成数字量远传至dcs用于集中监控，二次仪表对测量值进行监视保护，当测量值高于报警、跳机的设定值时，二次仪表发出报警、跳机信号传输至后续的ets系统，对汽轮机进行报警或跳机处理，以保护汽轮机处于安全状态。
以及汽轮机监视保护仪表（tsi）系统的校验：由于tsi系统由就地传感器、二次仪表以及连接就地传感器与二次仪表的传输电缆所构成，因此对汽轮机监视保护仪表（tsi）系统的校验，应包括对就地传感器静态特性校验、二次仪表输入输出特性校验，以及整个回路的动态校验。
就地传感器静态特性校验：
在本发明中使用模拟装置模拟现场物理量的变化，采集传感器的输出电信号，对传感器静态输出特性进行校验，判断传感器的线性范围、灵敏度误差是否在允许范围之内。
二次仪表输入输出特性校验：
在本发明中使用信号发生器模拟就地传感器的输出电信号输入至二次仪表的输入端，对二次仪表的输出特性进行校验，判断二次仪表的测量指示值、模拟量输出值以及报警、跳机的动作值是否在允许精确度范围之内。
回路动态校验：
在本发明中传感器通过传输电缆连接至二次仪表构成完整测量回路的条件下，使用模拟装置，在现场模拟tsi参数的物理量，观察并记录二次仪表的指示值，同时观察并记录远传至dcs系统显示的测量值，对整个回路的特性进行动态校验，判断整个回路的测量指示值和报警、跳机的动作值是否正确并在允许误差范围之内。
以往各火电厂的热工技术监督中对振动监测装置的校验只包括了就地传感器的静态特性校验和二次仪表的输入输出特性校验。由于就地传感器的静态特性校验和二次仪表的输入输出特性校验属于单体校验，并没有包括现场传感器至二次仪表的传输电缆，也没有模拟现场动态工况，常常会发生单体校验完成之后，仍然出现机组投运后测量回路出现扰动、测量值与运行经验值不符等现象，回路的动态校验弥补了单体校验的不足，直接模拟运行工况从而使得运行中可能出现的问题在校验阶段就暴露出来，为在机组检修阶段即可分析和解决问题赢得了时间。
参照图1-图6所示，本发明提供了汽轮机监视保护仪表回路的动态校验方法，包括以下步骤：
步骤s1：振动类测量回路的动态校验，其中包括以下步骤：
轴相对振动测量回路的校验；其中轴相对振动测量回路的校验使用非接触式电涡流传感器测量轴相对于轴承的相对振动，也就是说通过模拟装置模拟汽轮机轴相对于轴承的相对振动，其中测量值为振动的位移峰峰值，单位为ump-p。
具体校验包括提供一振动校验台、一电涡流探头，其中振动校验台为上海发电设备成套设计研究院研制生产的vvb-1型智能便携式振动校验台，可任意设定振动的位移值、速度有效值和速度峰值，且精度指标为±1%，即允许误差为±1%，能够满足振动类测量回路动态校验使用要求，进一步电涡流探头为非接触式电涡流传感器的电涡流探头。
将电涡流探头固定在振动校验台的支架上并正对与实际被测面同材质的靶盘，参照图1所示，通过设置振动校验台的振动参数得到模拟的轴相对于轴承的相对振动测量值与指示值并判断是否在允许误差的范围之内，具体的连接方式为：将电涡流探头与延伸电缆及前置放大器连接，再将前置放大器输出端与监视器连接，最后将监测探头固定在校验台上，对保护系统进行动态校验。
具体包括以下两种方式：
1、定频多点校验，具体为将标准振动试验台设置在某一个固定的频率下，调节不同的振动幅值（现场给定值），观察并记录监视器的测量指示值，同时观察并记录dcs系统的指示值，计算测量误差，并判断是否在允许误差范围之内。振动测量是在现场将电涡流探头固定在振动校验台上，模拟振动量信号直接在监视器端记录测量值进行精度校验，具体操作是加一个电压信号输出一个振动值，并加5个不同频率，此振动值在不同频率下，模拟量信号不应该有变化，以此进行几个点的校验可以得出探头的灵敏度和线性范围，其中线性范围内电压值（vdc）与振动值(mm)是一一对应的。
2、定点多频校验，具体为将振动试验台设置在某一个固定的振动幅值，调节不同的振动频率（给定频率），观察并记录监视器的测量值，同时观察并记录dcs系统的指示值，计算测量误差，并判断是否在允许误差范围之内。
以上两种方式的误差计算公式为：
δe=[(ms-mg)/mr]×100%…..(1)
其中δe：实测测量值误差，mg：给定振动值，ms：实测测量值，mr：监视器量程。
如表1所示，为通过定频多点校验和定点多频校验的校验条件下，振动类测量回路动态校验的数据。
表1
从表1可以得出，通过本发明的振动类测量回路的动态校验，可以直观的判断在不同的校验条件下，轴承水平轴向振动误差是否在允许的范围之内。
步骤s2：位移类测量回路的动态校验，包括：轴向位移测量回路的校验；胀差测量回路的校验；
其中轴向位移测量回路的校验包括：
提供一位移发生装置、一轴向位移传感器，参照图2所示，其中位移发生装置为上海发电设备成套设计研究院研制生产的vzb-1型便携式位移校验台，可任意设定50mm以内的位移值且精度指标为±1%，即允许误差为±1%，能够满足位移类测量回路动态校验使用要求，以及轴向位移传感器为非接触式电涡流传感器；
将轴向位移传感器的位移探头安装在位移发生装置的支架上并根据dcs的显示值找到电气零位；基于上述电气零位调整位移发生装置的位移，记录测量值与指示值并判断是否在允许误差的范围之内，具体为轴向位移测量回路校验要求将位移校验台安置在一个水平平台上，并在安装支架上固定好轴向位移探头（非接触式电涡流传感器的位移探头）。调节螺旋测微仪的测位螺杆，根据dcs的显示值找到电气零位，记录传感器输出零位电压。在该零位的基础上，给定不同的位移量，观察并记录监视器的测量指示值，同时观察并记录dcs系统的指示值。
具体的操作过程为：在现场将位移探头固定到tk-3电涡流传感器检验仪，(此校验仪表的精度为±0.01mm)在现场模拟位移变化量，直接在监视器端记录测量值进行精度校验。具体操作：将位移探头固定到校验台，校验套前方有一块钢板，此时用千分尺可以读出探头与固定板的距离，此时距离就是位移量，将此值与监视器读出的值进行比对，此时在前置器输出端也能测量出电压值，移动钢板即改变位移量，分别做5个点的试验，可以得出传感器的线性范围与灵敏度，电涡流传感器只有在线性范围内才能准确的测量出正确值。
计算测量误差，并判断是否在允许误差范围之内。
误差计算公式为：
δe=[(ms-mg)/mr]×100%…..(2)
其中δe：实测测量值误差
mg：给定位移量
ms：实测位移量
mr：监视器量程。
如表2所示，为轴向位移测量回路校验的数据。
在表2中，通过给定不同的位移量，例如：-2.00mm、-1.50mm、-1.00mm、-0.50mm、0.00mm、0.50mm、1.00mm、1.50mm、2.00mm的条件下得到的监视器的测量指示值，并判断是否在允许误差范围之内。以及还设置了报警设定值和报警动作值，也就是说在达到该报警设定值时，发出报警提醒，同理，当达到报警动作值时，做出相应的动作。
表2
从表2，可以得出，通过本发明的轴向位移测量回路的校验，可以直观的判断主机轴向位移是否在允许的误差范围内。
进一步，位移类测量回路的步骤中还包括：
胀差测量回路的校验，其中又包括补偿式胀差测量回路的动态校验和斜面式胀差测量回路的动态校验；
进一步优选，补偿式胀差测量回路的动态校验的步骤包括：
参照图3所示，提供一位移校验台、两个胀差传感器；
将所述两个胀差传感器分别安装在位移校验台的两侧并校准机械零位；当位移校验台上被监测靶面移动超出第一个胀差传感器的探头测量范围时，紧接着进入第两个胀差传感器的探头监测量程，记录测量值与指示值并判断是否在允许误差的范围之内，其中位移校验台为上海发电设备成套设计研究院研制生产的vzb-1型便携式位移校验台，可任意设定50mm以内的位移值且精度指标为±1%，即允许误差为±1%，能够满足位移类测量回路动态校验使用要求，胀差传感器为非接触式电涡流传感器。具体为：补偿式胀差测量回路校验要求将位移校验台安置在一个水平平台上，并在安装支架上固定好两个胀差探头。调节螺旋测微仪的测位螺杆，根据dcs的显示值找到机械零位，记录传感器输出零位电压。在该零位的基础上，给定不同的位移量，观察并记录监视器的测量指示值，同时观察并记录dcs系统的指示值，计算测量误差，并判断是否在允许误差范围之内。
误差计算公式为：
δe=[(ms-mg)/mr]×100%…..(3)
其中δe：实测测量值误差
mg：给定位移量
ms：实测位移量
mr：监视器量程
参照表3所示，为补偿式胀差测量回路动态校验的数据
表3
从表3，可以得出，通过本发明的补偿式胀差测量回路的校验，可以直观的判断主机补偿式胀差是否在允许的误差范围内。
进一步，斜面式胀差测量回路的动态校验的步骤包括：
参照图4a、图4b所示，提供一位移校验台、两个胀差传感器；
将两个胀差传感器的探头垂直安装在斜角为ө的被测斜面上，斜面角度ө从0º到45º，并在每次测量之前对机械零位进行校准；基于机械零位的基础上，根据位移量的变化，观察并记录监视器的测量指示值，同时观察并记录dcs系统的指示值，计算测量误差，并判断是否在允许误差范围之内，具体为斜面式胀差测量将两个非接触式电涡流探头垂直安装在斜角为ө的被测斜面上，斜面角度ө从0º到45º，监视器内部处理电路获取输入量后，计算斜面的修正系数，显示真正的胀差量。可分为相减型和相加型斜面胀差，安装方式参照图5a、图5b所示，在进行斜面式胀差测量回路动态校验时，由于无法精确仿真被测斜面的斜角ө，在实际的校验过程中，可采用补偿式安装方式进行回路动态校验，具体安装方式参照图4a和图4b所示。其中斜面胀差计算公式为：
d=d/sinө……(4)
其中d为斜面胀差测量位移值、d为补偿式安装实际给定位移值、ө为斜面的斜角；
斜面式胀差测量回路校验要求将位移校验台安置在一个水平平台上，并在安装支架上固定好两个胀差传感器。调节螺旋测微仪的测位螺杆，根据dcs的显示值找到机械零位，记录传感器输出零位电压。在该零位的基础上，根据推导公式（4）给定不同的位移量d，观察并记录监视器的测量指示值，同时观察并记录dcs系统的指示值，计算测量误差，并判断是否在允许误差范围之内。
误差计算公式为：
δe=[(ms-d/sinө)/mr]×100%.(5)
其中δe：实测测量值误差
ms:实测位移量
mr：监视器量程
参照表4所示，为斜面胀差回路动态校验数据；
表4
从表4，可以得出，通过本发明的斜面胀差测量回路的校验，可以直观的判断主机斜面胀差是否在允许的误差范围内。
步骤s3：转速类测量回路的动态校验，具体包括以下步骤：
参照图6所示，提供一转速校验台、一转速传感器，其中转速校验台为上海发电设备成套设计研究院研制生产的vrb-1型便携式转速校验台，齿轮盘齿数可同时兼容3齿、10齿、12齿、20齿、60齿，模拟转速范围为1-10000rpm，可任意设定转速值且精度指标为±0.1rpm，能够满足转速类测量回路动态校验使用要求，以及转速传感器为非接触式电涡流传感器；其中转速测量包括零转速测量回路和转速测量回路。其中零转速测量回路使用非接触式电涡流传感器进行转速测量，往往使用测周法，针对低速精确测量，测量的是连续两个信号脉冲的间隔周期；转速测量回路可使用非接触式电涡流传感器或磁阻式传感器进行转速测量，往往使用测频法，针对高速精确测量，测量的是固定时间周期内检测到的信号脉冲个数。转速的一般测量单位为：rpm。
将所述转速传感器安装在转速校验台的测速齿盘上并给定不同的转速；
记录在给定不同转速情况下监视器的测量指示值，同时观察并记录dcs系统的指示值，计算测量误差，并判断是否在允许误差范围之内，具体为转速测量回路校验要求在转速校验台测速齿盘上固定好一个或多个测速传感器如图6所示。给定不同的转速（现场给定值），观察并记录监视器的测量指示值，同时观察并记录dcs系统的指示值，计算测量误差，并判断是否在允许误差范围之内。操作过程为：转速测量是在现场将转数探头固定到tsi专用转速实验台（型号为vrb-1、精度±1转）模拟转数直接在监视器端记录测量值进行精度校验，此转数校验台可以人为的直接加、减转速，即分别加500、1000、1500、2000,、2500、3000、在转速监视端直接读转速测量值，直接进行比对、可以计算出误差。
其中包括转速齿比推导公式如下：
sm=sg×(pg/pm)×100%……(6)
其中sm：实测转速值、sg：给定转速值、pg：校验仪转速齿数、pm：实地齿轮齿数
误差计算公式为：
δe=[(ms-mg)/mr]×100%…..(7)
其中δe：实测测量值误差
mg：给定转速值
ms：实测转速值
mr：监视器量程
如表5所示为转速测量回路动态校验数据；
表5
从表5，可以得出，通过本发明的转速测量回路的校验，可以直观的判断汽轮机转速是否在允许的误差范围内。
本发明一优选而非限制性的实施例中，还包括误差分析和合格的判断标准，按照api670标准第三版要求，tsi传感器的灵敏度误差为±10%，振动监视器测量值允许误差为±1%；模拟量输出允许误差为±1%；动作值输出允许误差为±1%，振动监视器回路动态测量值误差为±10%。上海发电设备成套设计研究院生产的vvb-1型便携式振动试验台精度指标为±1%，即允许误差为±1%，上海发电设备成套设计研究院生产vzb-1位移校验仪精度指标为±0.5%，即允许误差为±0.5%，上海发电设备成套设计研究院生产vrb-1转速校验仪精度指标为±0.1rpm，均符合校验所使用的标准仪器的精度需要高于被校验传感器、监视器的精度的要求。因此在本发明中振动类测量回路动态校验、位移类测量回路动态校验、转速类测量回路动态校验中的误差与api670标准第三版的误差要求进行对比，判断被校验的测量回路是否合格，对不合格的设备进行替换。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。