關(guān)于減少2號機汽泵組軸承溫度測量系統(tǒng)缺陷次數(shù)的研究

潘穎娣，李 歡，李西亮

（寧夏棗泉發(fā)電有限責(zé)任公司，銀川 750410）

超臨界以上機組均為直流鍋爐，直流鍋爐的給水控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是以汽水分離器出口溫度或者焓值作為表征量，在低負(fù)荷的時候保持給水流量不低于鍋爐最低要求的給水流量。在鍋爐進入直流運行方式時，保證給水量和燃料量的比例不變，滿足機組不同負(fù)荷下的給水量要求[1]。汽動給水泵組為鍋爐提供給水，是給水系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)之一，其安全可靠運行至關(guān)重要。

1 汽泵組系統(tǒng)

該廠每臺機組配置一臺1×100 %B-MCR 的汽動給水泵組，汽動給水泵組的前置泵采用汽輪機驅(qū)動，即前置泵與給水泵同軸共用一臺給水泵汽輪機。汽動給水泵與前置泵同軸布置在15.5m 運轉(zhuǎn)層。布置方式為：給水泵汽輪機-給水泵-減速箱-前置泵。2 號機組給水泵汽輪機是杭汽生產(chǎn)的雙分流凝汽式汽輪機，給水泵組制造廠家為上海電力修造總廠，型號為FT7S39DM。在機組正常工況下，給水泵汽輪機進汽壓力為1.216MPa(a)，溫度為405.5℃。

MEH 采用艾默生公司OVATION 控制系統(tǒng)的硬件和軟件，以微處理器為基礎(chǔ)的冗余的數(shù)字式轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)控制在44 號電子柜中實現(xiàn)。

2 汽泵組軸承溫度測量系統(tǒng)

該廠2 號機組汽動給水泵組共有28 個溫度測點，主要監(jiān)視汽泵組的徑向軸承、推力軸承溫度。其中，給水泵汽輪機推力軸承溫度、徑向軸承溫度、給水泵徑向軸承溫度、推力軸承溫度共16 個。當(dāng)其溫度高于定值時，會跳閘汽動給水泵組，最終會因為給水泵全停而跳閘機組。其溫度參數(shù)監(jiān)視回路傳輸圖如圖1。

圖1 溫度參數(shù)監(jiān)視回路傳輸圖Fig.1 Transmission diagram of temperature parameter monitoring loop

3 存在的問題

在該廠2 號機組汽泵組實際運行情況中發(fā)現(xiàn)，長期以來2 號機組汽泵組缺陷次數(shù)異常偏高。通過1 號機組與2號機組的對比發(fā)現(xiàn)，2 號機組汽泵組缺陷次數(shù)是1 號機汽泵組缺陷次數(shù)的3 倍。通過對2 號機汽泵組缺陷次數(shù)進行分析發(fā)現(xiàn)，其軸承溫度測點不準(zhǔn)缺陷次數(shù)是其他測點（包括壓力類、振動類、轉(zhuǎn)速類測點）缺陷次數(shù)的3 倍，占2號機汽泵組缺陷總數(shù)的75%?；诖说贸?，2 號機汽泵組軸承溫度測量系統(tǒng)缺陷次數(shù)偏高是導(dǎo)致2 號機組汽泵組缺陷次數(shù)偏高的根本原因。根據(jù)這一結(jié)論，該廠儀控人員有針對性地對2 號機汽泵組軸承溫度測量系統(tǒng)缺陷進行了進一步分析。在半年期內(nèi)，2 號機汽泵組軸承溫度測量系統(tǒng)缺陷總數(shù)為11 條，頻次為1.83 次/月。導(dǎo)致其測量不準(zhǔn)的4 個癥結(jié)中，信號干擾占54%，接線松動占21%，接線盒內(nèi)積油占18%，元件故障占7%。

另一方面，該廠要求切實提高設(shè)備可靠性，部門要求提高檢修質(zhì)量，現(xiàn)存在的問題是2 號機汽泵組軸承溫度測點故障次數(shù)異常偏高，輕則增加班組成員的工作量，降低工作效率，重則會造成汽泵組停運，進一步造成機組跳閘，這將是機組安全穩(wěn)定運行的絆腳石。從這幾個方面考慮，減少2 號機汽泵組軸承溫度測量系統(tǒng)缺陷次數(shù)迫在眉睫。

4 原因分析

4.1 接線盒處振動大

該廠汽泵溫度接線盒直接固定于汽泵本體上，通過使用便攜式測振儀測量接線盒處振動，測量出了3 組數(shù)據(jù)，其X 相振動和Y 相振動數(shù)值均偏高，X 相振動最高值達到4.5mm/s，而Y 相振動最高值達到3.4mm/s。不符合“盤、柜、箱、接線盒應(yīng)安裝在振動小的地方”[2]的要求。其次，振動與螺絲松動存在一定的關(guān)系：在彈性變形階段，在位移振動激勵下，螺栓預(yù)緊力初始基本保持不變，30min 后開始緩慢下降，表明螺栓出現(xiàn)了松動，l20min 后快速下降，曲線斜率明顯變大，150min 后曲線變化平緩預(yù)緊力基本不再變化，螺栓已經(jīng)松弛失效[3]。因接線盒固定于汽泵本體，存在高頻振動，易導(dǎo)致接線盒內(nèi)端子接線松動，從而導(dǎo)致溫度測點不準(zhǔn)。因此，接線盒處振動大是造成2 號機汽泵組軸承溫度測量系統(tǒng)缺陷次數(shù)多的原因。

4.2 軸承箱處密封橡皮塞材質(zhì)選擇不當(dāng)

2 號機汽泵組軸承溫度不準(zhǔn)，檢查時發(fā)現(xiàn)電纜橋架上時常存在漏油情況，檢查漏油來源為電纜穿缸處橡皮塞密封不嚴(yán)，導(dǎo)致潤滑油滲入電纜編織網(wǎng)并沿著電纜流入接線盒。

為了驗證潤滑油對熱電阻測量回路的影響，該廠儀控班人員做了驗證試驗：在DCS 最小系統(tǒng)進行單變量對比試驗，將雙支熱電阻的兩支信號分別送入RTD 卡件的第1、2通道，第1 通道端子排不處理，只在第2 通道接線端子排處滴入軸承潤滑油，進行8 次試驗，進而得到8 組數(shù)據(jù)。根據(jù)該數(shù)據(jù)制作出折線圖，觀察溫度曲線發(fā)現(xiàn)，滴入潤滑油后測點2 溫度出現(xiàn)跳變，而未做任何處理的通道1 溫度測量值平滑而穩(wěn)定。

2 號機汽動給水泵組軸承溫度測量系統(tǒng)均采用Pt100 鉑熱電阻，其原理是基于電阻的熱效應(yīng)進行溫度測量，即電阻的阻值隨溫度的變化而變化[4]。軸承潤滑油進入接線端子排處會導(dǎo)致電纜連接處接觸電阻變大，從而引起軸承溫度跳變。因此，軸承箱處密封橡皮塞材質(zhì)選擇不當(dāng)是造成2 號機汽泵組軸承溫度測量系統(tǒng)缺陷次數(shù)多的原因。

4.3 熱電阻安裝位置不當(dāng)

在DLT 5190.4-2012《電力建設(shè)施工技術(shù)規(guī)范 第4 部分：熱工儀表及控制裝置》一書中，對熱電阻元件保護套管的安裝做了詳細(xì)的要求：一般流體介質(zhì)管道的外徑不大于500mm 時，插入深度值為管道外徑的1/2；外徑大于500mm 時，插入深度宜為300mm[5]。2 號機組調(diào)停檢修期間對溫度測點保護套管深度與溫度元件實際插入深度數(shù)據(jù)做了詳細(xì)記錄，溫度元件保護套管的插入深度符合規(guī)程要求，且溫度元件插入到了保護套管底部。測量的溫度為真實的溫度，因此熱電阻安裝位置不當(dāng)不是造成2 號機汽泵組軸承溫度測量系統(tǒng)缺陷次數(shù)多的原因。

4.4 電纜接地不規(guī)范

該廠DCS 系統(tǒng)采用艾默生公司生產(chǎn)的Ovation 控制系統(tǒng)。該DCS 系統(tǒng)的總接地排與DCS 專用地連接，且DCS專用地采用獨立接地網(wǎng)。同時，連接控制柜內(nèi)的信號電纜的屏蔽層可靠接地，均按照信號電纜屏蔽層單端接地的要求全程僅在控制柜內(nèi)接地[6]。為了驗證其接地可靠性，檢修期間，儀控人員對2 號機汽動給水泵組軸承溫度的信號電纜屏蔽層電阻進行詳細(xì)的測量。測量控制柜到接地銅排間的電阻，結(jié)果顯示接地電阻最大為0.296Ω，滿足Ovation 控制系統(tǒng)中“從機柜到接地點的DC 電阻小于1Ω”的要求。因此，排除電纜接地不規(guī)范對2 號機汽泵組軸承溫度測量系統(tǒng)缺陷次數(shù)異常偏多的影響。

4.5 中間連接電纜選型不當(dāng)

該廠2 號機組汽動給水泵組的溫度測量系統(tǒng)中間電纜采用廠家提供的帶金屬外層的信號電纜，電纜外觀圖如圖1。為了驗證該種型號中間電纜的抗干擾能力，儀控人員對其進行了抗干擾試驗。取同一個溫度元件出來的2 號機汽泵徑向軸承溫度1、3 作為試驗對象，對溫度1 加以頻率固定的200Hz 方波，同時分別疊加幅值為0V、1V、2V、3V、4V、5V、6V 的電壓信號，而對溫度3 不加入任何的干擾，分別記錄2 號機汽泵徑向軸承溫度1、3 的顯示值，并制作成折線圖，如圖2。

圖2 2號機汽泵軸承溫度元件電纜抗干擾試驗數(shù)據(jù)折線圖Fig.2 Line chart of anti interference test data of steam pump bearing temperature element cable of unit 2

從圖2中可以看到，當(dāng)干擾存在時，溫度偏差隨電壓幅值的增加而變大，最大偏差可達到1℃。出廠自帶的鎧裝信號電纜抗干擾能力差，外露金屬鎧容易引入新的干擾信號，導(dǎo)致軸承溫度測量偏差大。因此，中間連接電纜選型不當(dāng)是造成2 號機汽泵組軸承溫度測量系統(tǒng)缺陷次數(shù)多的原因。

5 對策實施及效果檢查

5.1 溫度接線盒移位

根據(jù)2 號機組小機房內(nèi)設(shè)備結(jié)構(gòu)布置，儀控人員對溫度接線盒移位的可行性進行了分析，編制接線盒移位工作方案。在汽泵旁焊接支架，將原來固定在設(shè)備本體上的端子接線盒移動到該支架上。移位后，再次通過使用便攜式測振儀測量接線盒處振動，得出了3 組數(shù)據(jù)，其X 相振動和Y 相振動數(shù)值相較于移位之前均有所下降，X 相振動最高值由移位前的4.5mm/s 降低至1.5mm/s，降低了66%；而Y 相振動最高值由移位前的3.4mm/s 降低到0.6mm/s，降低了82%。

5.2 更換耐油橡皮塞

針對軸承箱處密封橡皮塞材質(zhì)選擇不當(dāng)?shù)膯栴}，對2號機軸承溫度安裝及結(jié)構(gòu)進行了詳細(xì)的解剖。做以下整改：

1）將缸體內(nèi)部的電纜套一層熱縮管，以阻止?jié)櫥蜐B入。

2）電纜穿缸處更換新的耐油橡皮塞，涂抹適量密封膠，并緊固螺絲，以阻止?jié)櫥脱乜p隙滲出，阻值跳變，造成測量不準(zhǔn)[7]。

在實施以上對策之后，對原來存在漏油現(xiàn)象的溫度元件統(tǒng)計其3 個月內(nèi)再次發(fā)生滲漏的情況，統(tǒng)計結(jié)果為未發(fā)生滲漏、接線盒內(nèi)無積油現(xiàn)象。

5.3 更換中間連接電纜

針對中間連接電纜選型不當(dāng)?shù)膯栴}，取消原中間連接電纜將其更換成型號為KFPF260 屏蔽電纜。電纜更換完畢之后，儀控人員再次做了上述4.5 條中的試驗：還是取同一個溫度元件出來的2 號機汽泵徑向軸承溫度1、3 作為試驗對象，用相同的方法進行相同的抗干擾試驗。試驗結(jié)果與更換前數(shù)據(jù)相比，雖然當(dāng)干擾存在時，溫度偏差隨電壓幅值的增加而變大，但是最大偏差由更換前的1℃降低到了0.49℃，偏差降低了51%。

6 總結(jié)

上述3 條對策實施完成之后，儀控人員對2 號機汽泵軸承溫度測量不準(zhǔn)次數(shù)進行統(tǒng)計，對策實施后2 號機汽泵溫度測量不準(zhǔn)次數(shù)由之前的1.83 次/月降低至0.2 次/月，月缺陷頻次降低了83%。同時也大大提高了汽泵軸承溫度測量的準(zhǔn)確性、可靠性，為機組長周期安全穩(wěn)定運行提供了有力保障，解決了溫度元件滲油問題，避免接線盒內(nèi)積潤滑油，消除了小機房內(nèi)火災(zāi)隱患。最重要地，避免了因軸承溫度測量不準(zhǔn)導(dǎo)致的機組停運，節(jié)省了大量的啟停機及兩個細(xì)則考核成本。