機(jī)組軸承溫度保護(hù)誤動(dòng)作跳機(jī)原因分析及防范

王金苗，王漢勇

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司緊水灘水力發(fā)電廠，浙江 麗水 323000）

機(jī)組軸承溫度保護(hù)誤動(dòng)作跳機(jī)原因分析及防范

王金苗，王漢勇

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司緊水灘水力發(fā)電廠，浙江 麗水 323000）

水輪機(jī)組軸承溫度保護(hù)的正確可靠動(dòng)作是機(jī)組安全運(yùn)行的保障。本文通過分析一起機(jī)組上導(dǎo)溫包線損壞導(dǎo)致軸瓦溫度保護(hù)誤動(dòng)作事故停機(jī)事件及導(dǎo)致軸承溫度過高的幾個(gè)常見原因分析，提出防止軸承溫度保護(hù)誤動(dòng)作的對(duì)策，從而避免因溫度保護(hù)誤動(dòng)作導(dǎo)致機(jī)組事故停機(jī)情況的發(fā)生。

水輪機(jī)；軸承溫度保護(hù)；誤動(dòng)；原因分析；對(duì)策

1 引言

石塘水電站實(shí)行“無人值班、少人值守”的運(yùn)行管理模式，麗水梯調(diào)24 h運(yùn)行監(jiān)控，石站運(yùn)行人員24 h值守。梯調(diào)主要負(fù)責(zé)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況，控制機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)；值守人員主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的巡回檢查及異常、事故處理。石塘電站3臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)容量為8.58萬kW·h。水輪機(jī)組軸承溫度保護(hù)是為了防止機(jī)組軸承瓦溫過高引起軸瓦過熱損壞甚至燒瓦而設(shè)的一種非電量保護(hù)。如果軸承溫度保護(hù)誤動(dòng)，不僅影響機(jī)組正常發(fā)電，有時(shí)還會(huì)影響整個(gè)電廠的運(yùn)行安全。因此，減少和避免軸承溫度保護(hù)誤動(dòng)，對(duì)水電廠機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行和提高機(jī)組的可靠性具有重要意義。

2 機(jī)組軸承溫度保護(hù)誤動(dòng)原因分析及防范

2.1 機(jī)組軸承溫度保護(hù)系統(tǒng)組成及工作原理

石塘水電站的機(jī)組軸承溫度保護(hù)系統(tǒng)是由測(cè)溫傳感器（鉑電阻Pt100）、溫度控制儀及LCU現(xiàn)地控制單元組成（詳見圖1）。其工作原理：機(jī)組運(yùn)行時(shí)上導(dǎo)軸瓦、下導(dǎo)軸瓦、推力軸瓦及油溫溫度的變化通過測(cè)溫傳感器送至XMT-402溫控儀；溫控儀對(duì)溫度傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并判斷軸瓦和油溫的溫度是否超過設(shè)定的上限（溫度升高）和上上限值（溫度過高），同時(shí)溫控儀將判斷的結(jié)果以開關(guān)量的方式上送至LCU現(xiàn)地控制單元，LCU現(xiàn)地控制單元根據(jù)溫控儀上送的溫度信息判斷是否軸瓦和油溫溫度升高和過高，如果溫度升高則將送上位機(jī)報(bào)警，提醒運(yùn)行值守人員現(xiàn)場(chǎng)檢查、分析和判斷；如果溫度過高則現(xiàn)地控制單元啟動(dòng)溫度保護(hù)流程動(dòng)作事故停機(jī)。

圖1機(jī)組溫度保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 石塘水電站3號(hào)機(jī)組軸承溫度保護(hù)誤動(dòng)作跳機(jī)經(jīng)過

2016年2月14 日15：30石站3號(hào)機(jī)發(fā)電態(tài)，梯調(diào)監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)報(bào)信息頻發(fā)：“石站3號(hào)機(jī)溫度升高動(dòng)作”、“3號(hào)機(jī)溫度升高復(fù)歸”信號(hào)，立即通知值守人員。值守人員現(xiàn)地檢查匯報(bào)：上位機(jī)3號(hào)機(jī)溫度量監(jiān)視圖、3號(hào)機(jī)定點(diǎn)測(cè)溫儀和3號(hào)機(jī)溫度巡測(cè)儀的各點(diǎn)溫度正常，無跳變現(xiàn)象，各部冷卻水水壓正常。從PI數(shù)據(jù)分析圖（圖2）可以看出，從2月14日15：00開始，“石塘電站3號(hào)機(jī)溫度升高動(dòng)作”的信號(hào)發(fā)的非常頻繁，梯調(diào)和值守人員均沒有引起警覺。

圖2石塘電站3號(hào)機(jī)溫度升高動(dòng)作PI數(shù)據(jù)分析圖

2月15日00 ：40梯調(diào)人員通知值守人員：“石站3號(hào)機(jī)溫度過高保護(hù)動(dòng)作”、“3號(hào)機(jī)115%過速保護(hù)動(dòng)作”、“3號(hào)機(jī)調(diào)速器緊急停機(jī)動(dòng)作”。值守人員現(xiàn)地檢查結(jié)果：上位機(jī)3號(hào)機(jī)溫度量監(jiān)視圖中上導(dǎo)軸瓦、下導(dǎo)軸瓦、推力軸瓦、水導(dǎo)軸瓦最高溫度為32.6℃；3號(hào)機(jī)溫度控制儀顯示各點(diǎn)溫度正常。3號(hào)機(jī)LCU屏上“水機(jī)事故”、“115%過速”、“軸承溫度過高”事故燈亮。調(diào)速器緊急停機(jī)電磁閥動(dòng)作，事故停機(jī)。用手觸摸3號(hào)機(jī)上導(dǎo)、推力油槽、下導(dǎo)油槽外壁感覺油溫正常，水導(dǎo)油位經(jīng)測(cè)量為245 mm，屬正常油位。

2.3 機(jī)組軸承溫度過高的常見原因

（1）軸承潤(rùn)滑不良。如：軸承潤(rùn)滑不足或過分潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油質(zhì)量不符合要求、變質(zhì)或有雜物。上導(dǎo)油位從現(xiàn)場(chǎng)掃錄的數(shù)據(jù)和PI數(shù)據(jù)分析來看均正常。

（2）冷卻不夠。如：管路堵塞，冷卻器選用不合適，冷卻效果差。當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢查機(jī)組各部冷卻水壓力正常，流量計(jì)顯示正常。

（3）軸承異常、振動(dòng)大。如：聯(lián)軸器找正工藝差不符合要求、軸承箱各部間隙調(diào)整不符合要求，轉(zhuǎn)子存在動(dòng)、靜不平衡，基礎(chǔ)剛性差、地腳虛，旋轉(zhuǎn)失速和喘振。根據(jù)機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)檢查（圖3），機(jī)組的震動(dòng)和擺度數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

圖3石塘電站3號(hào)機(jī)事故停機(jī)前振動(dòng)情況及上導(dǎo)油位

2.4 軸瓦溫度保護(hù)誤動(dòng)原因分析

（1）溫度傳感器故障。測(cè)溫元件如果損壞可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)測(cè)量異常，引起溫度保護(hù)誤動(dòng)。經(jīng)檢修人員現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)溫度傳感器，傳感器正常。

（2）溫控儀故障。溫度控制儀故障，如通道開關(guān)損壞、電源不正常，A/D轉(zhuǎn)換及開出繼電器等工作不正常，都可能導(dǎo)致溫度測(cè)量不正常。對(duì)溫控儀進(jìn)行校驗(yàn)，溫控儀工作正常。

（3）PLC流程錯(cuò)誤。檢查PLC流程并經(jīng)模擬試驗(yàn)，流程正常。

（4）測(cè)溫回路電纜絕緣損壞。測(cè)溫回路絕緣下降可導(dǎo)致測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)不正常。用250 V搖表檢查測(cè)溫回路絕緣，發(fā)現(xiàn)回路絕緣幾乎為零，測(cè)量溫包電阻數(shù)值明顯偏大。進(jìn)入上導(dǎo)油槽檢查溫包線，發(fā)現(xiàn)溫包線嚴(yán)重磨損，多股銅線處于斷線狀態(tài)。

由于溫包線在油槽中布線時(shí)留的線余度偏多，固定時(shí)又沒有將多余溫包線綁扎固定，導(dǎo)致溫包線在油槽中順高速旋轉(zhuǎn)油流擺動(dòng)，與機(jī)械部分摩擦，溫包線的絕緣部分首先損壞，隨著時(shí)間的積累，內(nèi)部的銅線也被磨損斷股。斷股的銅線在高速旋轉(zhuǎn)油流中時(shí)接觸時(shí)斷開，從而引起接觸電阻時(shí)大時(shí)小，疊加溫包電阻后，電阻值出現(xiàn)大的波動(dòng)，導(dǎo)致溫控儀測(cè)量的電阻有時(shí)明顯變大。當(dāng)電阻值超過上上限值，引起溫度過高動(dòng)作，從而觸發(fā)事故回路動(dòng)作，導(dǎo)致軸瓦溫度誤動(dòng)作事故停機(jī)。

綜上所述：這是一起由于機(jī)組上導(dǎo)熱油溫包線損壞導(dǎo)致機(jī)組軸承溫度虛假升高；梯調(diào)監(jiān)視人員對(duì)軸承溫度升高信號(hào)判斷不足；值守人員沒及時(shí)通知維護(hù)人員檢查處理；機(jī)組軸承溫度保護(hù)跳閘回路只判斷巡測(cè)儀溫度過高的單一條件引起的誤動(dòng)作事故停機(jī)事件。

2.5 防止軸承溫度保護(hù)誤動(dòng)作的對(duì)策

（1）提高溫包線安裝工藝，在溫包線布線前應(yīng)檢查是否完好，布線時(shí)不能傷及溫包線，接頭部分要包扎好，多余的線要綁扎并可靠固定，避免在油槽隨意自由擺動(dòng)；溫包線盡量用耐磨套管保護(hù)，最好用溫包線和套管一體式溫包。

（2）為防止熱電阻因元件老化，振動(dòng)力及摩擦等導(dǎo)致的溫包線斷線或接觸不良，接線松動(dòng)，致使電阻值升高，溫度顯示值升高而引起保護(hù)誤動(dòng)，在測(cè)溫系統(tǒng)中要采用帶有識(shí)別功能的智能儀表，在線進(jìn)行過程判斷，以防誤動(dòng)；如采用斷線保護(hù)和梯度保護(hù)。

（3）增加多方位測(cè)溫點(diǎn)，除軸瓦（上導(dǎo)、推力、下導(dǎo)、水導(dǎo)）、定子鐵心，線圈等常規(guī)測(cè)點(diǎn)外，必須將冷卻風(fēng)道進(jìn)出口風(fēng)的溫度，冷卻水的溫度，軸承油槽溫度納入計(jì)算機(jī)監(jiān)控，形成多重立體交叉保護(hù)。

（4）溫度保護(hù)跳閘回路對(duì)于動(dòng)作停機(jī)的測(cè)溫點(diǎn)用3測(cè)溫元件接入，采用3選2的方式，當(dāng)3點(diǎn)中任意2點(diǎn)同時(shí)溫度過高才動(dòng)作于停機(jī)，并在PLC邏輯回路上增加一定的延時(shí)對(duì)誤發(fā)信號(hào)加以濾波（因?yàn)檩S承溫度的上升是一個(gè)連續(xù)變化的過程，不應(yīng)是突變的），提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性。

（5）系統(tǒng)的測(cè)溫元件應(yīng)采用高溫下能保持優(yōu)良穩(wěn)定性和在振動(dòng)情況下具有良好的防振和防沖擊性的鉑電阻Pt100測(cè)溫，具有堅(jiān)實(shí)、抗震，使用安裝方便等優(yōu)點(diǎn)；在瓦面溫度變化時(shí)，由于傳感器不能直接檢測(cè)，而是通過瓦體傳導(dǎo)后檢測(cè)到，這樣不僅有較大的滯后，而且也有溫度衰減。因此，溫度計(jì)的安裝必須盡量接觸到瓦面，對(duì)溫度計(jì)的安裝位置進(jìn)行合理的布置，溫度計(jì)的引出線采用耐油耐溫的雙絞屏蔽電纜，屏蔽層在盤內(nèi)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。

（6）運(yùn)行人員要對(duì)軸承溫度升高信號(hào)的后果做好足夠的判斷，特別是現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)無人值班的運(yùn)行模式，發(fā)現(xiàn)自己沒有把握的信號(hào)要及時(shí)通知檢修人員檢查處理，必要的情況下可以申請(qǐng)停機(jī)處理，避免保護(hù)誤動(dòng)作。

3 結(jié)論

通過對(duì)機(jī)組軸瓦溫度保護(hù)誤動(dòng)作現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，找出解決問題的方法和防范對(duì)策，才能有效地減少或避免因溫度保護(hù)誤動(dòng)作導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)情況的發(fā)生，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]張秀芝,劉志清.木龍灘水電站水輪發(fā)電機(jī)組溫度保護(hù)的實(shí)現(xiàn) [J].水力發(fā)電,2005 （06）.

[2]陸軍,陳巍.消除溫度保護(hù)誤動(dòng)作的改進(jìn)措施[J].電力安全技術(shù),2002 （01）.

[3]潘亮,徐锫.水輪機(jī)組溫度保護(hù)系統(tǒng)的研究與改進(jìn)[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè),2013（05）.

[4]張捷，呂雪濤，邱森，等.陳堂賢PLC實(shí)現(xiàn)的木龍灘水電站機(jī)組溫度保護(hù)[J].電工技術(shù)，2009（05）.

[5]何冠聲.試述減少單點(diǎn)溫度保護(hù)誤動(dòng)的可行性[J].大眾科技,2012（12）.

TV738

B

1672-5387（2017）11-0031-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.11.012

2017-08-30

王金苗（1976-），男，工程師，從事水電廠運(yùn)行工作。