鳳凰水電廠水輪發(fā)電機(jī)測溫電阻技術(shù)改造

許旭東

【摘 要】針對鳳凰水電廠水輪機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的軸瓦溫度異常現(xiàn)象進(jìn)行檢查和分析，在機(jī)組大修時(shí)對測溫電阻的選材提出了新的要求，并在安裝技術(shù)方面做出了改造，使水輪機(jī)組穩(wěn)定工作運(yùn)行提供了保障。

【關(guān)鍵詞】水電廠；水輪機(jī)；軸瓦；測溫電阻

1.設(shè)備概況

廣東省潮州市鳳凰水電廠位于廣東省潮安縣北部山區(qū)，由鳳凰水庫、一級(jí)電站和二級(jí)電站A站、B站組成。二級(jí)電站位于潮安縣歸湖鎮(zhèn)，為引水式電站，引水渠道全長15.6km，最大流量12m3/s，設(shè)計(jì)水頭250.8m， B站建成于2004年，裝2臺(tái)12000KW發(fā)電機(jī)，全廠設(shè)計(jì)發(fā)電量1.3億KW.h，是潮州市的骨干發(fā)電廠，為粵東地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和穩(wěn)定發(fā)揮了重要的作用。

該廠二級(jí)電站B站兩臺(tái)12000KW的立式水輪機(jī)組單臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)測量軸瓦和油盆溫度的測溫電阻共有20個(gè)，其中推力軸瓦有4個(gè)，上導(dǎo)軸瓦有4個(gè)，上導(dǎo)油盆有2個(gè)，下導(dǎo)軸瓦有4個(gè)，下導(dǎo)油盆有2個(gè)，水導(dǎo)軸瓦有2個(gè)，水導(dǎo)油盆2個(gè)。上導(dǎo)和下導(dǎo)軸瓦上的4個(gè)測溫電阻分別安裝在機(jī)組的+X、-X、+Y和-Y方向上；水導(dǎo)軸瓦上的兩個(gè)測溫電阻安裝在機(jī)組的+Y和-Y方向上；各導(dǎo)油盆里的兩個(gè)測溫電阻分別安裝在機(jī)組的+Y和-Y方向上。其中推力、上導(dǎo)和下導(dǎo)軸承的測溫電阻中+Y和-Y兩個(gè)方向的測溫電阻用于測量監(jiān)視，+X和-X兩個(gè)方向的測溫電阻用于溫度巡檢，水導(dǎo)軸承是+Y方向上的測溫電阻用于測量監(jiān)視，-Y方向的測溫電阻用于溫度巡檢。用于測量監(jiān)視的信號(hào)連接到PTC-80智能控制儀上接入到機(jī)組的保護(hù)中；而溫度巡檢的則只是連接到DAS-I 系列多功能巡測儀上，所有溫度信號(hào)都由DAS-I 系列多功能巡測儀通過RS485通訊方式傳送到機(jī)組的一體化工控機(jī)上，機(jī)組的一體化工控機(jī)再通過以太網(wǎng)傳送到控制室的控制主機(jī)上，使運(yùn)行人員能監(jiān)視測溫電阻的溫度變化，確保機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。

2.存在問題和分析

2007年6月，2#機(jī)組測量制動(dòng)屏上標(biāo)號(hào)為“下導(dǎo)軸瓦（2）”的PTC-80智能控制儀發(fā)出溫度過高的警報(bào)，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行，致使機(jī)組停止運(yùn)行，也影響了我廠的安全生產(chǎn)。機(jī)組停機(jī)冷卻后檢查測量該位置的測溫電阻在下導(dǎo)油盆的轉(zhuǎn)接板上的引出線，對比下導(dǎo)軸瓦其他方向上的測溫電阻的電阻值，發(fā)現(xiàn)測溫電阻數(shù)值大了很多，初步確定不是真正的軸瓦溫度升高，而是該位置的測溫電阻損壞，暫時(shí)改由下導(dǎo)軸瓦上連接到DAS-I 系列多功能巡測儀用于溫度巡檢的另一個(gè)方向上的測溫電阻連接到PTC-80智能控制儀上，監(jiān)視下導(dǎo)軸瓦的溫度，讓機(jī)組在豐水期繼續(xù)運(yùn)行，保證我廠的安全生產(chǎn)。其后，該機(jī)組各導(dǎo)軸承和油盆溫度測量值還陸續(xù)出現(xiàn)數(shù)值不準(zhǔn)、數(shù)據(jù)跳變和誤報(bào)信號(hào)等現(xiàn)象。

在2008年春對該機(jī)組的大修中，拆開各導(dǎo)油盆，發(fā)現(xiàn)在油盆里很多測溫電阻導(dǎo)線在傳感器根部及其他部位由于長時(shí)間浸泡在高溫和旋轉(zhuǎn)的透平油中，出現(xiàn)了多處裂開，絕緣破壞；有的傳感器航空接頭由于受到旋轉(zhuǎn)的透平油的沖擊，導(dǎo)致傳感器航空接頭里的導(dǎo)線斷開，致使出現(xiàn)報(bào)警情況，影響機(jī)組安全運(yùn)行。

對于測溫電阻來說，在非常特殊的水電廠運(yùn)行環(huán)境中，各導(dǎo)軸承測量瓦溫的測溫電阻安裝在空間很狹小又不方便維護(hù)和更換傳感器的地方，一般只有在大修的時(shí)候才有機(jī)會(huì)來維護(hù)測溫電阻。而現(xiàn)在科技進(jìn)步，大修的周期變得越來越長，這就要求測溫電阻要長期穩(wěn)定的運(yùn)行。各導(dǎo)軸承是水輪機(jī)組關(guān)鍵裝置之一，其中測溫電阻又是監(jiān)測軸瓦運(yùn)行狀態(tài)的唯一手段，而且軸瓦測溫電阻值一般都有接入機(jī)組的保護(hù)，其在機(jī)組運(yùn)行中的地位還是相當(dāng)重要的。軸瓦測溫電阻其傳感器及導(dǎo)線長期浸泡溫度較高透平油里，并時(shí)刻承受油流沖擊和機(jī)組振動(dòng)，受到的機(jī)械破壞一般都較為嚴(yán)重，這樣環(huán)境中很少有傳感器及導(dǎo)線能經(jīng)受長達(dá)幾年的考驗(yàn)，所以在機(jī)組大修時(shí)，要針對測溫電阻存在的這些問題做出適當(dāng)?shù)母脑?，使機(jī)組能安全可靠的運(yùn)行，提高機(jī)組的維修周期。

3.改造措施

針對大修看到的情況進(jìn)行分析，采取了如下措施進(jìn)行改造。

3.1選材方面

（1）選用Pt100芯片的測溫電阻，采用鉑鎳合金做芯片引腳。因?yàn)閷?dǎo)線芯線是直接焊接在芯片引腳上的，焊接容易導(dǎo)致金屬材料發(fā)脆而斷開，所以這也是薄弱環(huán)節(jié)。芯片引腳采用鉑鎳合金可以保證焊接后引線的機(jī)械性能，避免導(dǎo)線在測溫電阻內(nèi)部斷開。

（2）選用耐油、耐高溫的導(dǎo)線材料。選擇聚全氟乙丙烯（FEP），具有優(yōu)良的耐油、耐腐蝕和耐熱性能，可在-250～250攝氏度溫度內(nèi)長期使用，而且這材料比較柔軟，耐開裂性能也較好，可以長時(shí)間浸泡在較高溫度的油中運(yùn)行，徹底解決導(dǎo)線長時(shí)間泡在油中出現(xiàn)開裂的問題。

（3）選用3線制的測溫電阻引出線方式。因?yàn)?線制可以把導(dǎo)線電阻對測量結(jié)果的影響降到最低，而2線制不可以。傳感器本身出線也要做成三線制，測溫系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)都要采用三線制的方式來接線，這樣才能有效的保證測量的精度。

（4）將導(dǎo)線和測溫電阻傳感器一體化，不采用原來用航空接頭連接的方法，導(dǎo)線直接焊接到測溫電阻傳感器里的芯片上，芯片和導(dǎo)線要牢固的安裝在傳感器的里，再與傳感器固定在同一個(gè)剛體上，另一頭一直延伸到外部的轉(zhuǎn)接板上，在油盆里不存在任何轉(zhuǎn)接頭，大大減少傳感器引出線的故障率。

3.2安裝技術(shù)方面

（1）安裝測溫電阻傳感器之前，先用吸塵器吸干凈軸瓦上的安裝孔洞，再用干凈的白布蘸酒精清潔孔洞，然后才能把傳感器安裝上去。安裝時(shí)注意傳感器引出線要隨傳感器旋轉(zhuǎn)，不要扭到導(dǎo)線，造成導(dǎo)線損傷或?qū)Ь€與傳感器的連接處扭斷。

（2）測溫電阻安裝到軸瓦上的安裝孔洞后，引出的導(dǎo)線要盡量固定得與瓦孔貼緊，傳感器根部的導(dǎo)線不要留太多在油盆中，避免運(yùn)行中旋轉(zhuǎn)的油對測溫電阻引出線的沖擊力，造成測溫電阻引出線損傷。

（3）測溫電阻外部引出線應(yīng)牢固固定，在引入轉(zhuǎn)接板前都應(yīng)按要求進(jìn)行編號(hào)，按照測溫電阻的安裝位置進(jìn)行標(biāo)示，采用在芯線上穿設(shè)刻上標(biāo)示黑頭管，方便在接線時(shí)和外部線一一對應(yīng)。

（4）從傳感器出來的導(dǎo)線在油槽內(nèi)的走線按照就近原則，即以轉(zhuǎn)接板和大軸的連接線為軸線，軸線兩端分別按順時(shí)針和逆時(shí)針敷設(shè)固定。

（5）不采用芯線掛錫直接連接螺栓的連接方式，測溫電阻導(dǎo)線的接線頭改用壓接合適的線鼻子連接到接線板的螺栓上。因?yàn)樵谶\(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)由于旋轉(zhuǎn)的油的沖擊，導(dǎo)致連接板內(nèi)掛錫的芯線有部分脫落。

4.處理效果

按照上述的分析和安裝方法的處理，經(jīng)過開機(jī)運(yùn)行了1年多的觀察，各位置的測溫電阻的測量值均未發(fā)生跳變、誤報(bào)等情況，測量數(shù)據(jù)正確，為機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的保證。

5.結(jié)束語

針對水電廠的特殊環(huán)境和條件，要選擇合適的、可靠的測溫電阻和導(dǎo)線材料，注意安裝方面的小細(xì)節(jié)和安裝技巧，可以大大的提高測溫電阻的使用壽命，減少因測溫電阻故障出現(xiàn)的信號(hào)誤報(bào)幾率，大大的提高機(jī)組安全運(yùn)行水平。