水輪機組軸承溫度誤跳閘原因分析及改進
2008-01-08
摘要：依據碧口水電廠機組軸承測溫回路存在的問題，進行分析和改進，并取得了良好的效果，為同類型機組提供可參考的經驗。 關鍵詞：水輪機 軸承測溫 跳閘 改進 1 前言 碧口水電站裝有三臺單機容量為100MW的混流式水輪發電機組，由哈爾濱電機廠制造。 機組的測溫系統原采用比率式測溫裝置，靠干簧管接點切換選擇，因其可靠性低，影響了對機組各部溫度的監視和運行人員的正常抄表，考慮到機組溫度保護和計算機監控系統的需要，從1996年底開始，對三臺機組的測溫回路結合計算機監控系統的實施進行了改造，選用了合肥工業大學高技術實業公司生產的DAS-ⅠA/B系列多功能巡檢儀，運行情況一般，曾數次出現顯示不正常和通訊中斷、抗干擾能力差等現象，以及接線接觸不良和線路斷路引起溫度急劇上升保護動作。同時由于測溫點處在發電機的強電磁環境中，有一部分測溫點經常出現高限報警的現象，而該巡檢儀又不能去除干擾信號，給監控系統的服務器帶來很多的報警量，嚴重時致使服務器死機。 2 軸承溫度誤跳閘原因分析 2001年8月30日，1#機組帶100MW負荷運行。運行中1#機組溫度巡檢儀出現溫度顯示不正常的現象，檢修人員在辦理工作票后，進行定子測溫回路的檢查。當檢修人員打開有缺陷的定子線圈電阻溫度計02端子后，檢修人員用萬用表表筆接觸公共端子，用另一表筆準備接觸已打開的02端子測量回路電阻值時，出現"1F水機事故"光字排，出口開關2201DL跳閘，緊急停機電磁閥動作，機組有功負荷到"0"，檢查為"1F軸承溫度過熱動作"微機監控事件量顯示為：1F水導＋X方向、－X方向、＋Y方向、－Y方向電阻型溫度瞬間突變"高限報警"分別為124.5℃、77.3℃、79.5℃、79.2℃（動作停機制為：65℃）。而現場檢查1F水導膨脹型溫度計指示為：＋X方向40℃、＋Y方向 43℃、－X方向 37℃、－Y方向 41℃。 事故發生后，立即進行事故的分析和查找。由于機組測溫回路公共端子松動，當檢修人員用萬用表的表筆接觸公共端子（另一端還未觸及端子）時，端子的松動使電阻值發生了突變，導致溫度巡檢儀采集的溫度值超過機組事故跳閘停機65℃的整定值，使水機保護動作跳開出口開關，機組甩負荷事故停機。隨后做了多次模擬試驗（測溫電阻短路、測溫電阻開路、公共端斷開、公共端松動），當測溫電阻短路、測溫電阻開路和公共端斷開時巡檢儀輸出溫度值均為零，不會出現溫度升高。從試驗所得結果分析以及打印的趨勢圖看出：只有當公共端松動時，瞬間會引起溫度值增大，這與事故發生時的現象吻合。因此，確認導致這次事故的原因就是公共端子在運行中松動，引起溫度值的急劇上升所致。 我廠微機監控系統中，軸承溫度跳閘回路采用從溫度巡檢儀上讀取數據后由邏輯回路發出跳閘令，驅動繼電器動作機組出口開關的方式，此種方式在運行中有以下缺點：（1）溫度巡檢儀上讀取的數據較多（共60點），其中定子線圈的溫度值由于受發電機磁場的干擾較大，造成采集的溫度值的漂移，測點不準的現象時有發生，很難克服現場干擾信號的影響；（2）溫度的顯示和控制量均從溫度巡檢儀讀取，這樣對溫度巡檢儀本身的可靠性要求較高；（3）溫度巡檢儀故障或消除某點缺陷時，均需要將溫度巡檢儀停運，將造成所有溫度保護的退出。 3 溫度跳閘回路的改造方案 3.1 測溫回路改造主要內容有：在機旁增加一面測溫控制柜，將原水導軸承、推力軸承和上導軸承溫度控制回路從溫度巡檢儀分開，每臺機增加XMT-800數字控制儀三個，獨立執行溫度的采集和判斷功能，發出跳閘令。 3.2 對測溫電阻進行了更換，除定子溫包由于無法更換，仍采用銅電阻Cu53測溫外，其他全部采用鉑電阻Pt100測溫。溫度保護現采用安徽合肥工業大學高技術實業公司的XMT-800型數顯控制儀，彌補了DSA-I巡檢儀容易誤動、抗干擾差等缺點，運行一年多來情況表明，該控制儀安全、可靠，精度高。 3.3 對于動作停機的測溫點采用雙測溫元件接入，一路輸入微機測溫控制儀，一路輸入現地控制單元（LCU）。微機測溫儀上只有在兩點同時溫度過高才動作于停機，并在邏輯回路上增加一個時限對誤發信號加以判別（因為軸承溫度的上升是一個連續變化的過程，不應是突變的。），大大提高了保護動作的可靠性。 3.4 改造前溫度跳閘梯形邏輯圖
注：上圖中接點為溫控儀接點。
4 改造過程中應注意的幾個問題 4.1 對軸承溫度跳閘回路進行改造，采用獨立的溫度跳閘控制回路，溫度跳閘檢測儀與巡檢儀分開，在原測點數不變的情況下，利用原軸瓦膨脹型溫度計的安裝孔進行加工后，裝上長度為200mm，Φ10的溫度計。推力、上導和水導三大軸承的溫度各四個測點獨立引至各自的溫度控制儀（測8點），經溫控儀輸出至監控就地單元的開關量模塊。在跳閘回路上增加各軸承的控制連片，這樣便于檢修人員對任意一個溫度計的檢查而不影響其它的溫度測點，可以將該回路的溫度跳閘暫時退出，工作完成后恢復正常運行方式。同時可消除測點間的相互干擾。 4.2 對溫度計的安裝位置進行合理的布置，溫度計的引出線采用耐油耐溫的雙絞屏蔽電纜，屏蔽層在盤內可靠接地。各接線端子要牢固，特別是公共端子必須牢固，防止互相干擾。 4.3 安裝完畢后應對所有電阻型溫度計的回路進行檢查、測試，不能出現開路、短路和接地現象。 4.4 在瓦面溫度變化時，由于傳感器不能直接檢測，而是通過瓦體傳導后檢測到，這樣不僅有較大的滯后，而且也有溫度衰減。因此，溫度計的安裝必須盡量接觸到瓦面。 4.5 溫度跳閘回路的改造工作只能結合機組的大修。 5 結束語 經上述改進后， 2#機組于2002年2月6日正式投入系統運行至2004年7月31日，已安全運行二年多。達到安全、可靠運行的要求，說明對軸承溫度跳閘回路的改造是成功的。(作者：韓亞寧)
注：上圖中接點為溫控儀接點。
