汽機保護系統(簡稱TSI系統)對機組的安全運行起著至關重要的作用，是發電廠最重要的保護系統之一。TSI系統涉及的保護內容包括轉速、軸向位移、缸體相對膨脹、缸體絕對膨脹、相對軸振動、絕對軸承振動和軸彎曲。目前，50MW以上機組均不同程度安裝有TSI系統。除缸體絕對膨脹外，大多監測點均納入保護系統范疇。
    目前，國內機組裝備的TSI保護系統分國產設備和引進設備兩大類。由于國產設備在測量精度、可靠性、使用壽命等諸多方面較之進口設備仍存在許多不足，因此，僅在一些小容 
量機組中被采用，且局限在轉速、軸位移、脹差幾種參數測量，市場份額很小。某些經消化后生產的國產設備雖功能完備，但由于制造工藝、傳感器精度和穩定性等還存在許多需進一步改善和解決的問題，因而被市場接受和采納的也寥寥無幾。時下，裝備最多，市場份額最大的仍是引進設備，以德國飛利浦(現改為epro)公司和美國本特利公司的產品為主。日本、瑞士等其他國家的產品裝備數量較少。
    德國飛利浦公司的產品自上世紀80年代末進入我國，為我國最早成套引進的TSI產品。經諸多機組多年運行實踐證明，其測量精度高，質量穩定可靠，使用壽命長。目前，國內全部或部分裝備飛利浦TSI設備的機組約350臺。
    現今的TSI系統設備已為數字化產品，其品質有了極大的改善和提高。近兩年來，國內許多電廠已陸續將模擬電路的TSI系統改造成數字電路系統。本文將通過與早期TSI系統的比較，介紹數字電路TSI系統的優勢。
2  數字電路提高了系統的性能
    (1)可靠性  早期的TSI系統設備，受電子元件發展水平的局限，幾乎全部由模擬電路構成信號處理部分，關鍵元件數量多，集成度低，需要的電源種類也多。相對于大規模集成電路而言功耗大，因而故障點相對較多。此外，對信號處理的速度和轉換精度都不及數字電路。采用數字電路后，除必要的外圍輔助電路外，信號的處理大多由CPU來完成，系統的可靠性提高。
    對于量程、報警和保護限值等運行參數，早期的系統只能靠調整電路(跳線選擇或調整電平)來實現，容易造成操作錯誤。而數字化系統全部采用編程軟件進行設定，不會造成運行參數的設置錯誤。
    (2)安全性  TSI系統在電廠的重要性和安全性勿容置疑。機組運行過程中絕不允許發生保護誤動現象；當機組運行出現異常時，更不允許產生拒動。而早期的TSI設備由于采用的是模擬電路，保護參數只能依靠調整參數電位器和調節參考電壓來完成。保護信號的發出，是實際測量參數與參考電壓進行比較的結果。由于元件自身的缺陷和調整過程中測量儀表精度等原因，很難使保護限值設置精準。采用數字電路后，實際測量值被轉換成數字量(12位轉換精度)，與經軟件設置的數字值進行比較，然后確定是否發出報警或保護信號，這就徹底解決了設定參數與實際測量參數之間誤差的問題。此外，對于模擬電路，任何人都可以對保護參數進行設置和修改，因而必然存在不安全的隱患。而數字化系統采用軟件設置，編程軟件設有密碼，并詳細記錄了參數設置或修改時間、操作員姓名等檔案，如果操作人員不知道軟件口令，將無法對運行和保護參數進行設置或修改，提高了系統的安全性。在此值得一提的是，在引進的TSI系統中，德國飛利浦公司生產的MMS6000系統在安全方面最適合我國國情。因為該系統在測量回路發生故障(傳感器機械損壞、電纜開路或短路)時，只發出“回路故障”信號，不會發出跳機信號，而其它產品此時均會發出跳機信號。
    (3)準確性  對于軸向位移、脹差(尤其是脹差)等測量范圍相對較大，且采用渦流傳感gS的測點，早期產品的測量精度完全取決于傳感器和前置器的線性度，但渦流傳感器很難保證大量程測量的線性度(與被測材料的材質、測量盤的尺寸、傳感器的直徑有關)。數字化系統在測量模塊內的CPU中可對傳感器的線性度進行在線補償(MMS6000系統可進行32點的線性化補償)，這樣即使傳感器的線性度不太令人滿意，也可以真正做到軸系的實際位移量與輸出指示完全保持一致。
    (4)靈活性  新的數字化系統全部采用了雙通道設計，可以利用組態軟件設置成單通道工作、雙通道工作、冗余方式、串聯方式等。模塊化設計可方便地組裝成監視機組的完整的TSI系統，也可以只用來監測某些特定的測點。可與DES、DEH等系統通訊或聯接，也可以自成體系，作為特殊測量系統。運行參數或曲線可在DCS、DEH，或其它二次儀表上顯示，也可以在組態工具上顯示。可聯接其它在線故障分析診斷系統，也可配備自身的在線故障分析診斷系統。
    (5)經濟性  升級后的數字化系統并非意味著要完全舍棄原有系統，事實上它只是升級了測量模塊，將系統供電電源的種類統一為一種，既方便又經濟，原系統的所有傳感器和前置器繼續保留延用。由于采用雙通道設計，測量模塊的單位費用較原系統要低得多。再者，由于原系統的零備件已經逐步停產，如購買原系統的部件，除難度增加外，費用肯定會更高。
3  數字電路提高了電廠的整體自動化控制水平和管理水平
    隨著電廠整體自動化水平的日益提高，對TSI系統的要求也越來越高。以往的TSI系統只能通過模擬量信號或開關量信號與其它系統或儀表進行聯接，聯接線路復雜、電纜用量多、故障點多，檢修和維護的工作量大。
    新的數字化系統除保留原聯接方式和功能外，新增設有RS—232和RS—458數字接口。系統運行方式、運行參數和保護參數的設置，既可以通過組態工具在模塊上進行，又可以在系統網絡上進行。通過這些接口，測量參數、畫面、曲線等可發送到DCS、DEH、分析診斷系統、網絡等相關系統，提高了電廠的整體自動化控制水平。另外，DCS系統的大量裝備、燃料管理系統、燃燒管理系統、網絡的改造和投入也使電廠的管理水平有了質的提高。TSI系統經數字化升級后，又為完善這一管理系統提供了必要的條件。
    對于輔機系統(送風機、引風機、排粉機、給水泵等)的監測和保護，以往廠里的重視程度和資金投入遠不及主機。事實上，從機組的安全和穩定運行來說，應把它們與主機同等看待。利用新的數字化系統，可方便、經濟地構成一套完整的輔機監測保護系統，并可與主機監測系統合并為一個系統(也可單獨使用)，然后與其它系統實現通訊，其系統構成如圖1。
    總之，系統的全面數字化升級，為改善和提高汽輪機和輔機系統的保護質量，提高電廠的自動化控制水平和管理水平，提供了安全、可靠的保證。