案例摘要
针对火电机组TSI系统长期被本特利、艾默生等进口产品垄断局面，2022年5月，华能集团通过并立项“全国产数字化汽轮机监视仪表(TSI)系统及示范应用”重大科技项目。西安热工院作为该项目的研发单位，在原有技术积累的基础上，对TSI系统的关键核心技术进行攻关，成功研发了全国产数字化TSI系统（TMS-T316）。2023年6月，全国产数字化TSI系统在华能莱芜电厂装机容量为330MW的5号机组首次投运。截止目前年全国产数字化TSI系列产品已在11个厂、9台汽轮机、20台小机完成国产化改造。2025年11月16日全国产数字化TSI系统在华能山东莱芜6号百万机组成功投运，是我国在百万大容量火电机组上首次采用国产TSI系统。
全国产数字化TSI系统申请发明专利65项，授权15项；制定标准6项；发表核心期刊论文4篇。核心指标均优于国外同类产品。经中国电机工程学会刘吉臻院士专家组鉴定，整体技术达到国际领先。入选国家能源局第四批能源领域首台（套）重大技术装备，入选国资委《中央企业科技创新成果推荐目录（2024年版）。入选第四届数字中国建设峰会“国有企业十大数字技术成果”。入选2024年度华能集团先进技术推广目录。这些业绩标志着全国产TSI系统获得市场认可，打破了国外长期垄断，解决了“卡脖子”问题，填补了国内关键技术空白，补齐现有发电控制系统短板，提升我国能源核心装备安全水平，为全面保障我国关键基础设施安全奠定了重要基础。
一、实施背景及实施目标
1、实施背景
TSI系统全名为汽轮机安全监视系统，是监测、保护汽轮发电机组安全运行的重要设备，它可以连续、准确、可靠地监视汽轮发电机组在启动、运行和停机过程中的重要机械运行参数，如：汽机转速、轴位移、相对膨胀、热膨胀、偏心、振动等。同时，当TSI系统检测到上述重要机械运行参数超出规定限值时，准确发出报警信号，提醒运行人员，并根据测量信号判断是否紧急停机，保护汽轮机，防止汽机转子、轴承损坏事故发生，是保障机组安全运行必不可少的设备。
自上世纪80年代以来，国外如Bently、Epro、VM和新川等品牌纷纷进入国内，并迅速占领了TSI市场，导致TSI系统完全被进口品牌垄断，市场占有率在99%以上。国内的TSI品牌只在一些辅机等非关键设备中有应用业绩。由于进口品牌生产组装等工艺流程都在国外完成，导致备品备件的供货周期大大延长，普遍的周期在3-6个月，最久的甚至需要10个月，这无疑威胁到机组的安全运行。此外，Bently已经对国内的核电实行禁售，近年来国际形势变化剧烈，一旦其他品牌断供，国内电力行业将遭到沉重打击。
由此可见，TSI系统无疑是一项“卡脖子”关键技术。
2、实施目标
正如习近平总书记所说：“关键核心技术必须牢牢掌握在自己手中”。研制质量稳定、测量准确，且能适应智能化电厂建设需求的全国产数字化TSI系统迫在眉睫，实施目标如下：
（1）建立完全自主可控的数字化TSI全套软硬件技术体系解决“卡脖子”问题；
（2）实现技术突破，系统性能领先进口产品，推动TSI行业技术进步；
（3）完成应用示范，逐步替换现有国外TSI系统提升核心工控系统本质安全；
（4）建立完善的TSI系统检测技术体系，保障自主可控TSI系统稳定可靠。
二、建设内容及实施效果
1、产品研发过程
（1）2022年5月立项“全国产数字化汽轮机监视仪表（TSI）系统研发及示范应用”华能集团重大科技项目。
（2）2022年11月完成全国产TSI系统样机研制，并于12月完成整机实验室的调试和测试工作。
（3）2023年4月TSI系统获得获得工信部电子五所的全国产认证，核心部件电涡流传感器、测量卡件和整机获得中国计量院（国家最高标准）、航空304所（军工最高标准）、电力工业热工计量测试中心（电力最高标准）等权威机构的检测认证。
（4）2023年6月在莱芜电厂5#机组完成全国产TSI在30W机组的首次示范应用。
（5）2024年4月通过中国电机工程学会科技成果鉴定，刘吉臻院士作为组长的鉴定委员会认为：项目整体水平达到国际领先。
（6）2024年7月TSI系统及其检验检测技术两个项目均入选华能集团2024年《先进技术推广应用目录》。
（7）2024年11月入选国家能源局第四批能源领域首台（套）重大技术装备。
2、产品创新性
（1）提出了多元融合异构双总线TSI系统架构，开发了多协议融合高精度实时同步机制，实现了TSI系统测量功能与通讯功能的高度融合。与同类产品相比，减少了卡件种类，提高了数据传输速度和精度。
（2）提出了基于集肤效应和反对数放大技术的特性构造导线设计方法，研发出精密信号源电涡流传感器，实现了0.05%/℃的极低温漂和在宽温范围内的强阻抗性及稳定输出。
（3）提出了TSI系统传感器、二次仪表/测量模块和系统回路的高精度检测方法，并制定了相应的国家和行业标准，形成了完整的TSI检测技术体系。
3、产品应用情况
2023年6月，全国产数字化TSI系统在华能莱芜电厂330MW汽轮机组成功投运。示范项目后，全国产TSI系统陆续在各型机组上投入应用，其中300MW级机组包括上安电厂、丹东电厂、新华电厂和大庆热电；鹤岗600MW级机组和莱芜1000MW级机组正在执行。截止目前年全国产数字化TSI系列产品已在11个厂、9台汽轮机、20台小机完成国产化改造。系统运行状态良好，合同额累计超过2300万元。如下图1为TMS-T316系统结构图。图2为TMS-T316系统应用图。
图1 TMS-T316系统结构图
图2 TMS-T316系统应用图
4、产品实施效果
全国产数字化TSI系统研发及应用积极响应了中央将核心技术牢牢把握在手中的号召，标志着全国产TSI系统获得市场认可，打破了国外长期垄断，解决了“卡脖子”问题，填补了国内关键技术空白，补齐现有发电控制系统短板，提升我国能源核心装备安全水平。
经评估，更换为全国产数字化TSI系统安装部署后，机组硬件布置得到改善，响应时间和安全性大幅度提升，备品备件采购金额下降30%，备品备件的供货周期由原来的6-10个月大幅缩短至1个月，设备更换及维护成本大大降低。系统整体满足25项反措，安全运行水平得显著到提升，彻底避免了断供风险。
完成单位：西安热工研究院有限公司
完成人：田爽，李晓博，韦宣，郝德锋