机组轴承温度保护误动作跳机原因分析及防范

2017-11-29王金苗王汉勇

水电站机电技术 2017年11期

关键词：误动作轴瓦停机

王金苗，王汉勇

（国网浙江省电力公司紧水滩水力发电厂，浙江丽水 323000）

机组轴承温度保护误动作跳机原因分析及防范

王金苗，王汉勇

（国网浙江省电力公司紧水滩水力发电厂，浙江丽水 323000）

水轮机组轴承温度保护的正确可靠动作是机组安全运行的保障。本文通过分析一起机组上导温包线损坏导致轴瓦温度保护误动作事故停机事件及导致轴承温度过高的几个常见原因分析，提出防止轴承温度保护误动作的对策，从而避免因温度保护误动作导致机组事故停机情况的发生。

水轮机；轴承温度保护；误动；原因分析；对策

1 引言

石塘水电站实行“无人值班、少人值守”的运行管理模式，丽水梯调24 h运行监控，石站运行人员24 h值守。梯调主要负责监视设备运行情况，控制机组运行状态；值守人员主要负责现场设备的巡回检查及异常、事故处理。石塘电站3台水轮发电机组，装机容量为8.58万kW·h。水轮机组轴承温度保护是为了防止机组轴承瓦温过高引起轴瓦过热损坏甚至烧瓦而设的一种非电量保护。如果轴承温度保护误动，不仅影响机组正常发电，有时还会影响整个电厂的运行安全。因此，减少和避免轴承温度保护误动，对水电厂机组的稳定运行和提高机组的可靠性具有重要意义。

2 机组轴承温度保护误动原因分析及防范

2.1 机组轴承温度保护系统组成及工作原理

石塘水电站的机组轴承温度保护系统是由测温传感器（铂电阻Pt100）、温度控制仪及LCU现地控制单元组成（详见图1）。其工作原理：机组运行时上导轴瓦、下导轴瓦、推力轴瓦及油温温度的变化通过测温传感器送至XMT-402温控仪；温控仪对温度传感器传输的数据进行转换并判断轴瓦和油温的温度是否超过设定的上限（温度升高）和上上限值（温度过高），同时温控仪将判断的结果以开关量的方式上送至LCU现地控制单元，LCU现地控制单元根据温控仪上送的温度信息判断是否轴瓦和油温温度升高和过高，如果温度升高则将送上位机报警，提醒运行值守人员现场检查、分析和判断；如果温度过高则现地控制单元启动温度保护流程动作事故停机。

图1机组温度保护系统结构示意图

2.2 石塘水电站3号机组轴承温度保护误动作跳机经过

2016年2月14 日15：30石站3号机发电态，梯调监盘人员发现简报信息频发：“石站3号机温度升高动作”、“3号机温度升高复归”信号，立即通知值守人员。值守人员现地检查汇报：上位机3号机温度量监视图、3号机定点测温仪和3号机温度巡测仪的各点温度正常，无跳变现象，各部冷却水水压正常。从PI数据分析图（图2）可以看出，从2月14日15：00开始，“石塘电站3号机温度升高动作”的信号发的非常频繁，梯调和值守人员均没有引起警觉。

图2石塘电站3号机温度升高动作PI数据分析图

2月15日00 ：40梯调人员通知值守人员：“石站3号机温度过高保护动作”、“3号机115%过速保护动作”、“3号机调速器紧急停机动作”。值守人员现地检查结果：上位机3号机温度量监视图中上导轴瓦、下导轴瓦、推力轴瓦、水导轴瓦最高温度为32.6℃；3号机温度控制仪显示各点温度正常。3号机LCU屏上“水机事故”、“115%过速”、“轴承温度过高”事故灯亮。调速器紧急停机电磁阀动作，事故停机。用手触摸3号机上导、推力油槽、下导油槽外壁感觉油温正常，水导油位经测量为245 mm，属正常油位。

2.3 机组轴承温度过高的常见原因

（1）轴承润滑不良。如：轴承润滑不足或过分润滑，润滑油质量不符合要求、变质或有杂物。上导油位从现场扫录的数据和PI数据分析来看均正常。

（2）冷却不够。如：管路堵塞，冷却器选用不合适，冷却效果差。当时现场检查机组各部冷却水压力正常，流量计显示正常。

（3）轴承异常、振动大。如：联轴器找正工艺差不符合要求、轴承箱各部间隙调整不符合要求，转子存在动、静不平衡，基础刚性差、地脚虚，旋转失速和喘振。根据机组状态监测数据检查（图3），机组的震动和摆度数据在标准范围之内。

图3石塘电站3号机事故停机前振动情况及上导油位

2.4 轴瓦温度保护误动原因分析

（1）温度传感器故障。测温元件如果损坏可能导致数据测量异常，引起温度保护误动。经检修人员现场校验温度传感器，传感器正常。

（2）温控仪故障。温度控制仪故障，如通道开关损坏、电源不正常，A/D转换及开出继电器等工作不正常，都可能导致温度测量不正常。对温控仪进行校验，温控仪工作正常。

（3）PLC流程错误。检查PLC流程并经模拟试验，流程正常。

（4）测温回路电缆绝缘损坏。测温回路绝缘下降可导致测温数据不正常。用250 V摇表检查测温回路绝缘，发现回路绝缘几乎为零，测量温包电阻数值明显偏大。进入上导油槽检查温包线，发现温包线严重磨损，多股铜线处于断线状态。

由于温包线在油槽中布线时留的线余度偏多，固定时又没有将多余温包线绑扎固定，导致温包线在油槽中顺高速旋转油流摆动，与机械部分摩擦，温包线的绝缘部分首先损坏，随着时间的积累，内部的铜线也被磨损断股。断股的铜线在高速旋转油流中时接触时断开，从而引起接触电阻时大时小，叠加温包电阻后，电阻值出现大的波动，导致温控仪测量的电阻有时明显变大。当电阻值超过上上限值，引起温度过高动作，从而触发事故回路动作，导致轴瓦温度误动作事故停机。

综上所述：这是一起由于机组上导热油温包线损坏导致机组轴承温度虚假升高；梯调监视人员对轴承温度升高信号判断不足；值守人员没及时通知维护人员检查处理；机组轴承温度保护跳闸回路只判断巡测仪温度过高的单一条件引起的误动作事故停机事件。

2.5 防止轴承温度保护误动作的对策

（1）提高温包线安装工艺，在温包线布线前应检查是否完好，布线时不能伤及温包线，接头部分要包扎好，多余的线要绑扎并可靠固定，避免在油槽随意自由摆动；温包线尽量用耐磨套管保护，最好用温包线和套管一体式温包。

（2）为防止热电阻因元件老化，振动力及摩擦等导致的温包线断线或接触不良，接线松动，致使电阻值升高，温度显示值升高而引起保护误动，在测温系统中要采用带有识别功能的智能仪表，在线进行过程判断，以防误动；如采用断线保护和梯度保护。

（3）增加多方位测温点，除轴瓦（上导、推力、下导、水导）、定子铁心，线圈等常规测点外，必须将冷却风道进出口风的温度，冷却水的温度，轴承油槽温度纳入计算机监控，形成多重立体交叉保护。

（4）温度保护跳闸回路对于动作停机的测温点用3测温元件接入，采用3选2的方式，当3点中任意2点同时温度过高才动作于停机，并在PLC逻辑回路上增加一定的延时对误发信号加以滤波（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），提高保护动作的可靠性。

（5）系统的测温元件应采用高温下能保持优良稳定性和在振动情况下具有良好的防振和防冲击性的铂电阻Pt100测温，具有坚实、抗震，使用安装方便等优点；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，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。

（6）运行人员要对轴承温度升高信号的后果做好足够的判断，特别是现在现场无人值班的运行模式，发现自己没有把握的信号要及时通知检修人员检查处理，必要的情况下可以申请停机处理，避免保护误动作。