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水轮机组轴承温度误跳闸原因分析及改进

作者：bearingpower 发表时间：2010-12-12

1　前言碧口水电站装有三台单机容量为100MW的混流式水轮发电机组，由哈尔滨电机厂制造。机组的测温系统原采用比率式测温装置，靠干簧管接点切换选择，因其可靠性低，影响了对机组各部温度的监视和运行人员的正常抄表，考虑到机组温度保护和计算机监控系统的需要，从1996年底开始，对三台机组的测温回路结合计算机监控系统的实施进行了改造，选用了合肥工业大学高技术实业公司生产的DAS-ⅠA/B系列多功能巡检仪，运行情况一般，曾数次出现显示不正常和通讯中断、抗干扰能力差等现象，以及接线接触不良和线路断路引起温度急剧上升保护动作。同时由于测温点处在发电机的强电磁环境中，有一部分测温点经常出现高限报警的现象，而该巡检仪又不能去除干扰信号，给监控系统的服务器带来很多的报警量，严重时致使服务器死机。2　轴承温度误跳闸原因分析2001年8月30日，1#机组带100MW负荷运行。运行中1#机组温度巡检仪出现温度显示不正常的现象，检修人员在办理工作票后，进行定子测温回路的检查。当检修人员打开有缺陷的定子线圈电阻温度计02端子后，检修人员用万用表表笔接触公共端子，用另一表笔准备接触已打开的02端子测量回路电阻值时，出现"1F水机事故"光字排，出口开关2201DL跳闸，紧急停机电磁阀动作，机组有功负荷到"0"，检查为"1F轴承温度过热动作"微机监控事件量显示为：1F水导＋X方向、－X方向、＋Y方向、－Y方向电阻型温度瞬间突变"高限报警"分别为124.5℃、77.3℃、79.5℃、79.2℃（动作停机制为：65℃）。而现场检查1F水导膨胀型温度计指示为：＋X方向40℃、＋Y方向 43℃、－X方向 37℃、－Y方向 41℃。事故发生后，立即进行事故的分析和查找。由于机组测温回路公共端子松动，当检修人员用万用表的表笔接触公共端子（另一端还未触及端子）时，端子的松动使电阻值发生了突变，导致温度巡检仪采集的温度值超过机组事故跳闸停机65℃的整定值，使水机保护动作跳开出口开关，机组甩负荷事故停机。随后做了多次模拟试验（测温电阻短路、测温电阻开路、公共端断开、公共端松动），当测温电阻短路、测温电阻开路和公共端断开时巡检仪输出温度值均为零，不会出现温度升高。从试验所得结果分析以及打印的趋势图看出：只有当公共端松动时，瞬间会引起温度值增大，这与事故发生时的现象吻合。因此，确认导致这次事故的原因就是公共端子在运行中松动，引起温度值的急剧上升所致。我厂微机监控系统中，轴承温度跳闸回路采用从温度巡检仪上读取数据后由逻辑回路发出跳闸令，驱动继电器动作机组出口开关的方式，此种方式在运行中有以下缺点：（1）温度巡检仪上读取的数据较多（共60点），其中定子线圈的温度值由于受发电机磁场的干扰较大，造成采集的温度值的漂移，测点不准的现象时有发生，很难克服现场干扰信号的影响；（2）温度的显示和控制量均从温度巡检仪读取，这样对温度巡检仪本身的可靠性要求较高；（3）温度巡检仪故障或消除某点缺陷时，均需要将温度巡检仪停运，将造成所有温度保护的退出。3　温度跳闸回路的改造方案3.1　测温回路改造主要内容有：在机旁增加一面测温控制柜，将原水导轴承、推力轴承和上导轴承温度控制回路从温度巡检仪分开，每台机增加XMT-800数字控制仪三个，独立执行温度的采集和判断功能，发出跳闸令。3.2　对测温电阻进行了更换，除定子温包由于无法更换，仍采用铜电阻Cu53测温外，其他全部采用铂电阻Pt100测温。温度保护现采用安徽合肥工业大学高技术实业公司的XMT-800型数显控制仪，弥补了DSA-I巡检仪容易误动、抗干扰差等缺点，运行一年多来情况表明，该控制仪安全、可靠，精度高。3.3　对于动作停机的测温点采用双测温元件接入，一路输入微机测温控制仪，一路输入现地控制单元（LCU）。微机测温仪上只有在两点同时温度过高才动作于停机，并在逻辑回路上增加一个时限对误发信号加以判别（因为轴承温度的上升是一个连续变化的过程，不应是突变的。），大大提高了保护动作的可靠性。3.4　改造前温度跳闸梯形逻辑图注：上图中接点为温控仪接点。4　改造过程中应注意的几个问题4.1　对轴承温度跳闸回路进行改造，采用独立的温度跳闸控制回路，温度跳闸检测仪与巡检仪分开，在原测点数不变的情况下，利用原轴瓦膨胀型温度计的安装孔进行加工后，装上长度为200mm，Φ10的温度计。推力、上导和水导三大轴承的温度各四个测点独立引至各自的温度控制仪（测8点），经温控仪输出至监控就地单元的开关量模块。在跳闸回路上增加各轴承的控制连片，这样便于检修人员对任意一个温度计的检查而不影响其它的温度测点，可以将该回路的温度跳闸暂时退出，工作完成后恢复正常运行方式。同时可消除测点间的相互干扰。4.2　对温度计的安装位置进行合理的布置，温度计的引出线采用耐油耐温的双绞屏蔽电缆，屏蔽层在盘内可靠接地。各接线端子要牢固，特别是公共端子必须牢固，防止互相干扰。4.3　安装完毕后应对所有电阻型温度计的回路进行检查、测试，不能出现开路、短路和接地现象。4.4　在瓦面温度变化时，由于传感器不能直接检测，而是通过瓦体传导后检测到，这样不仅有较大的滞后，而且也有温度衰减。因此，温度计的安装必须尽量接触到瓦面。4.5　温度跳闸回路的改造工作只能结合机组的大修。

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