關于減少2號機汽泵組軸承溫度測量系統缺陷次數的研究

潘穎娣，李 歡，李西亮

（寧夏棗泉發電有限責任公司，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的主要任務是以汽水分離器出口溫度或者焓值作為表征量，在低負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，是給水系統中最重要的環節之一，其安全可靠運行至關重要。

1 汽泵組系統

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 控制系統的硬件和軟件，以微處理器為基礎的冗余的數字式轉速調節器，系統控制在44 號電子柜中實現。

2 汽泵組軸承溫度測量系統

該廠2 號機組汽動給水泵組共有28 個溫度測點，主要監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。其溫度參數監視回路傳輸圖如圖1。

圖1 溫度參數監視回路傳輸圖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現，長期以來2 號機組汽泵組缺陷次數異常偏高。通過1 號機組與2號機組的對比發現，2 號機組汽泵組缺陷次數是1 號機汽泵組缺陷次數的3 倍。通過對2 號機汽泵組缺陷次數進行分析發現，其軸承溫度測點不準缺陷次數是其他測點（包括壓力類、振動類、轉速類測點）缺陷次數的3 倍，占2號機汽泵組缺陷總數的75%。基于此得出，2 號機汽泵組軸承溫度測量系統缺陷次數偏高是導致2 號機組汽泵組缺陷次數偏高的根本原因。根據這一結論，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缺陷進行了進一步分析。在半年期內，2 號機汽泵組軸承溫度測量系統缺陷總數為11 條，頻次為1.83 次/月。導致其測量不準的4 個癥結中，信號干擾占54%，接線松動占21%，接線盒內積油占18%，元件故障占7%。

另一方面，該廠要求切實提高設備可靠性，部門要求提高檢修質量，現存在的問題是2 號機汽泵組軸承溫度測點故障次數異常偏高，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缺陷次數迫在眉睫。

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 組數據，其X 相振動和Y 相振動數值均偏高，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系：在彈性變形階段，在位移振動激勵下，螺栓預緊力初始基本保持不變，30min 后開始緩慢下降，表明螺栓出現了松動，l20min 后快速下降，曲線斜率明顯變大，150min 后曲線變化平緩預緊力基本不再變化，螺栓已經松弛失效[3]。因接線盒固定于汽泵本體，存在高頻振動，易導致接線盒內端子接線松動，從而導致溫度測點不準。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缺陷次數多的原因。

4.2 軸承箱處密封橡皮塞材質選擇不當

2 號機汽泵組軸承溫度不準，檢查時發現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，導致潤滑油滲入電纜編織網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 組數據。根據該數據制作出折線圖，觀察溫度曲線發現，滴入潤滑油后測點2 溫度出現跳變，而未做任何處理的通道1 溫度測量值平滑而穩定。

2 號機汽動給水泵組軸承溫度測量系統均采用Pt100 鉑熱電阻，其原理是基于電阻的熱效應進行溫度測量，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選擇不當是造成2 號機汽泵組軸承溫度測量系統缺陷次數多的原因。

4.3 熱電阻安裝位置不當

在DLT 5190.4-2012《電力建設施工技術規范 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的要求：一般流體介質管道的外徑不大于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據做了詳細記錄，溫度元件保護套管的插入深度符合規程要求，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不是造成2 號機汽泵組軸承溫度測量系統缺陷次數多的原因。

4.4 電纜接地不規范

該廠DCS 系統采用艾默生公司生產的Ovation 控制系統。該DCS 系統的總接地排與DCS 專用地連接，且DCS專用地采用獨立接地網。同時，連接控制柜內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的測量。測量控制柜到接地銅排間的電阻，結果顯示接地電阻最大為0.296Ω，滿足Ovation 控制系統中“從機柜到接地點的DC 電阻小于1Ω”的要求。因此，排除電纜接地不規范對2 號機汽泵組軸承溫度測量系統缺陷次數異常偏多的影響。

4.5 中間連接電纜選型不當

該廠2 號機組汽動給水泵組的溫度測量系統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據折線圖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，導致軸承溫度測量偏差大。因此，中間連接電纜選型不當是造成2 號機汽泵組軸承溫度測量系統缺陷次數多的原因。

5 對策實施及效果檢查

5.1 溫度接線盒移位

根據2 號機組小機房內設備結構布置，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 組數據，其X 相振動和Y 相振動數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選擇不當的問題，對2號機軸承溫度安裝及結構進行了詳細的解剖。做以下整改：

1）將缸體內部的電纜套一層熱縮管，以阻止潤滑油滲入。

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，以阻止潤滑油沿縫隙滲出，阻值跳變，造成測量不準[7]。

在實施以上對策之后，對原來存在漏油現象的溫度元件統計其3 個月內再次發生滲漏的情況，統計結果為未發生滲漏、接線盒內無積油現象。

5.3 更換中間連接電纜

針對中間連接電纜選型不當的問題，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。試驗結果與更換前數據相比，雖然當干擾存在時，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

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次數進行統計，對策實施后2 號機汽泵溫度測量不準次數由之前的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確性、可靠性，為機組長周期安全穩定運行提供了有力保障，解決了溫度元件滲油問題，避免接線盒內積潤滑油，消除了小機房內火災隱患。最重要地，避免了因軸承溫度測量不準導致的機組停運，節省了大量的啟停機及兩個細則考核成本。