大型水輪發(fā)電機組導瓦測溫波動故障檢查及分析

姬鵬程

（四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川 康定 626001）

大型水輪發(fā)電機組導瓦測溫波動故障檢查及分析

姬鵬程

（四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川 康定 626001）

本文詳細描述了某水電站機組上、下導瓦測溫電阻的屏蔽層破損引起瓦溫測量值波動，對其故障原因進行查找及分析，為后續(xù)導瓦測溫波動的原因及處理進行深入淺出的學習提供參考方案。

水輪發(fā)電機；導瓦；溫度測點；測值波動

某水電站機組軸承瓦的測溫分為兩個路徑，其中一條路徑選取軸承瓦中均勻、對稱分布的幾塊瓦，安裝獨立測溫電阻，經(jīng)測溫端子箱引至機組測溫制動柜的測溫儀 A1200進行現(xiàn)地測量，再轉(zhuǎn)換為報警開關(guān)量、4～ 20 mA模擬量送監(jiān)控現(xiàn)地控制柜 MB80 PLC模塊，監(jiān)控現(xiàn)地控制柜 MB80 PLC通過以太網(wǎng)將選取的軸承瓦溫送監(jiān)控上位機監(jiān)測，此路徑測溫用于機組軸承瓦溫的監(jiān)視和升溫報警，不動作于溫度過高停機；另一條路徑是將全部軸承瓦安裝獨立測溫電阻，經(jīng)測溫端子箱引至機機組測溫 I/O柜（測溫柜）MB80 PLC測溫模塊TIM212進行現(xiàn)地測量，并對軸承瓦溫進行異常檢測，測溫 I/O柜（測溫柜）MB80 PLC通過以太網(wǎng)將所有的軸承瓦溫送監(jiān)控上位機，此路徑測溫用于機組軸承瓦溫的監(jiān)視、升溫報警和過高報警，溫度過高采用上導瓦14選 3、推力瓦 16選 3、下導瓦 16選 3超溫 5秒延時判斷邏輯，現(xiàn)地控制柜通過以太網(wǎng)絡(luò)采集測溫 I/O柜溫度過高信號動作于停機。

1 故障現(xiàn)象

某日凌晨 04時，機組發(fā)電態(tài)，監(jiān)控報機組測溫 I/ O柜（測溫柜）主機架 10號模件故障，經(jīng)過 1小時后 ,監(jiān)控顯示該模件故障復歸，由于廠內(nèi)負荷大且此故障不影響機組運行，故機組運行至次日凌晨 01時停機，對10號模件進行了更換處理，更換后觀察測溫系統(tǒng)靜態(tài)測值正常；機組再次開機，監(jiān)控頻繁報機組下導2號瓦溫斷線報警動作及復歸、機組下導瓦2號瓦溫高報警動作及復歸、機組瓦溫高停機及復歸，下導瓦溫測值在開機過程中有整體的緩慢閃動現(xiàn)象，部分上導瓦、下導瓦測值波動，測量不穩(wěn)定，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)下導瓦溫測值部分超高顯示，波動幅度最大 5～ 6℃左右。

2 檢查及分析

由于此故障出現(xiàn)于電廠大負荷期間，為保證機組發(fā)電和故障及時消除，處理工作利用機組停機間隙進行，機組運行期間測溫 I/O柜溫度過高停機保護退出。

初步分析此次故障有兩個獨立回路引起，一條回路由測溫制動柜下導2號瓦測溫回路引起，即從2號下導瓦獨立測溫電阻，接線至測溫制動柜下導瓦2號瓦測溫儀 A1200，故障時表現(xiàn)為 A1200頻報測溫電阻斷線、超溫報警，查詢當時該測點溫度曲線有強烈跳變現(xiàn)象，最高溫度為 199.8℃，見圖1。由此故障現(xiàn)象分析，此故障為現(xiàn)地測溫電阻異常引起，現(xiàn)階段不能將下導軸承解體對測溫電阻更換，故將其接線在 A1200測溫儀處解除，退出其運行。

圖1 下導軸承瓦溫測值（最高溫度為 199.8℃）

另一條回路是由測溫 I/O柜回路引起，即軸承瓦獨立測溫電阻，接線至測溫 I/O柜 MB80測溫模件TIM212，故障時表現(xiàn)為上導、下導瓦溫多個測溫點小幅度波動，幅度較明顯的有上導瓦測溫 6、7、8、9、10、11、14號，下導瓦測溫 3、8、10、11、16號，各測溫點波動幅值不一致，隨機性強。

2.1 初步檢查

此次故障發(fā)生在更換測溫 I/O柜 10號模件之后，初步懷疑是由于更換模件引起整個測溫系統(tǒng)的異常，對下列可疑點進行逐一檢查并排除。

（1）測溫 I/O柜內(nèi)溫度高引起 PLC及模件異常，打開盤柜后門對其進行散熱，經(jīng)過觀察測值波動存在；（2）對 CPU進行主備切換，測值波動存在；（3）重啟測溫 I/O柜測溫系統(tǒng)，重啟后測值波動存在；（4）對盤柜、PLC機架接地進行了檢查，接地正常；（5）檢查主機架電源為 5.028V，電源正常，排除主機架負荷大原因；（6）對主機架測溫模件進行了更換，更換后波動測值依然存在，且波動的測點發(fā)生了變化，更換下來的模件安裝在擴展機箱上測量正常；（7）對主機架背板進行了更換，更換后波動依然存在；（8）懷疑測溫端配板本體，端配板至 PLC模件的連接線問題，對端配板、連接線和正?；芈愤M行了對調(diào)，現(xiàn)象仍然存在；（9）停機時對主插件箱進行檢查，拆除所有的模件，模件底板，待模件溫度全部回冷后重裝，上電后現(xiàn)象仍然存在。

以上檢查都未能排除故障現(xiàn)象，基本可以判斷此故障不是由于測溫模件以及 I/O柜內(nèi)回路引起，需要進一步對外部和現(xiàn)地回路進行檢查。

2.2 進一步檢查

為進一步判斷故障方向，開機時在有波動的上導、下導測溫接線在不拆下的情況下測量無交流分量，在拆下的情況下有 0～ 60Hz跳變感應電壓，幅值小于 1V且變化速度快，說明在測溫回路中，有來自現(xiàn)地測溫電阻或者回路中的干擾分量對溫度測量值有疊加效應，造成測值波動。

為進一步檢查并消除感應電壓，停機狀態(tài)下拆除波動幅度較明顯上導瓦測溫 6、7、8、9、10、11、14號，下導瓦測溫 3、8、11、16號接線，在下導瓦測溫電阻現(xiàn)地引出端子排處，用軟導線將下導瓦測溫電阻的屏蔽層接地，恢復下導瓦測溫電阻 3、8、11、16接線，開機觀察下導瓦測溫依然波動，并在檢查過程中發(fā)現(xiàn)下導瓦 16號電阻感應電壓較明顯，接上該電阻后出現(xiàn)了下導瓦溫測值有整體的緩慢閃動現(xiàn)象，拆除下導瓦 16號電阻接線，畫面整體閃動現(xiàn)象消失，但其他測值波動依然存在，將測溫電阻接線上的屏蔽接地并不能消除或衰減干擾信號。

考慮到該測溫系統(tǒng)測溫采用直流分量，測溫值屬于慢變參數(shù)，在這種慢變參數(shù)回路中并接一個濾波電容來消除現(xiàn)地的干擾信號，即采用一個電容器（2.2μF）并接在波動的測溫電阻回路中，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的交流分量有所減少，測量值比較穩(wěn)定，此測溫值與真實溫度值略有偏差，削弱了干擾信號。

經(jīng)過上述檢查，我們對波動較大的上導瓦 6、7、14和下導瓦 16測溫電阻回路解除，退出其測點運行，現(xiàn)在機組上導瓦 8、9、11；下導瓦 7、8、9溫度測點有輕微波動，較為穩(wěn)定，經(jīng)過2小時檢測，溫度曲線如圖2（最大波動 1.41℃）。

3 故障原因

圖2 下導 7號、上導軸承 8、9、11號瓦溫測值

部分現(xiàn)地測溫電阻的屏蔽層在油槽出口存在磨損、測溫電阻異常、屏蔽及信號芯線破損等性能下降因素，導致發(fā)電機在開機時受振動、油流靜電、接地泄漏、風洞內(nèi)電磁場的耦合感應及共模干擾被不平衡電路轉(zhuǎn)換后形成的差模干擾等原因影響，造成測值不穩(wěn)定，顯示值波動，嚴重時出現(xiàn)斷線和瞬時超溫故障。

4 改進措施

（1）機組檢修期間拆除性能下降的熱電阻，更換成為鎧裝的熱電阻。（2）在測溫線轉(zhuǎn)角或線孔處進行處理并做好防范措施，防止芯線磨損或割傷。（3）對下導瓦 3、7、8、9、11、13、16、24號測溫電阻進行更換。（4）對上導瓦 6、7、8、9、10、11、14號測溫電阻進行更換。

5 結(jié)語

本文對大型水輪發(fā)電機組導瓦測溫波動故障檢查及處理進行了分析。

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