亭子口水电厂测温系统改造及应用

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

1 设备概述

亭子口水电厂1、2、3、4号发电机由东芝水电设备(杭州)有限公司提供，水轮机由上海福伊特西门子水电设备有限公司提供，上导轴承设置一个完整的、独立的润滑系统，推力轴承和下导轴承采用合用油槽的结构，即下导轴承与推力轴承设于同一油槽。上、下导轴承采用自润滑、分块、可调、油浸、巴氏合金型，推力轴承支撑方式采用弹簧簇结构，推力轴承采用钢制轴承合金面推力瓦。水轮机导轴承为稀油润滑、采用巴氏合金表面的分块瓦、自润滑轴承，设置外置式油冷却器，冷却器采用布置在水轮机机坑里衬凹槽内。其中上导瓦10块，测油温电阻2个，下导瓦20块，推力瓦14块，测油温电阻4个，水导瓦10块，测油温电阻2个，铂电阻均由主机厂家提供，质量参差不齐，自2014年5月底所有4台机投产以来，1号至4号机组水导瓦测温电阻均出现不同程度的引线开裂现象，严重时引起引线断裂，使测温电阻损坏，容易引起温度跳变，易导致轴瓦温度保护动作，引起机械事故或水机回路事故停机，造成发电厂和电网不必要的损失。

2 改造的必要性

(1)设计不规范，温度电阻中间转接较多，增加了断点，易引起温度跳变和测量误差。比如上导、下导、推力温度传感器经发电机外端子箱转接至测温柜，测温柜与发电机外端子箱距离较近，没有转接必要；

(2)运行时间长且不易维护，测量各部轴承瓦温的温度传感器安装在狭小不易维护更换的地方，一般在检修时才有机会进行拆装，这就要求测温系统能够长期稳定的运行；

(3)目前的测温电阻普遍采用铂丝绕制的电阻，最大的问题为：长期稳定性差，可靠性低。在机组的长期振动过程中，绕制的纹路会发生变化，从而导致热电阻本身阻值不对称，造成温度跳变和测值不准。如果封装工艺不严格或填充物不致密，则其在轴向和径向经受重复性振动或冲击时，会导致绕制在骨架上的铂丝被压缩或与不锈钢外套相接触，导致相邻铂丝间相互接触或短路，造成温度跳变；

(4)上导、推力、水导出线方式有待完善和改进。上导、推力油槽测温出线采用圆管穿线外加胶泥封堵密封，在安装拆卸时比较费时费力，且极易在拆除密封胶时损坏电缆引线，在小修时不易维护检测。另外，如果密封不好，运行时间长容易导致漏油。水导油槽测温出线采用锁紧卡套封堵，在安装拆卸时比较费时费力，在小修时也不易维护检测；

(5)各部轴承油槽测温电阻与外部电缆连接均采用焊接方式，机组每次检修时必须将测温电阻引出线剪断，回装时再进行焊接，不利于检修时对测温电阻进行拆装，费时费力，如存在虚焊现象，就会引起测值不准，影响机组安全稳定运行；

(6)运行环境较差，温度传感器长期浸泡在温度较高的各部轴承透平油槽中，机组运行时时刻承受油流冲击和机组震动的影响，在这样的环境中要保证温度传感器和测温引线能持续稳定运行就显得非常重要；

(7)电磁干扰强度大，我厂水轮发电机组属于中型机组，发电机的强电场特别是漏磁产生的强磁场对测温系统的干扰非常大。而目前采用的测温电阻均由主机厂提供，RTD引线为普通工业电缆，其信号传输能力不稳定，外护套采用普通材质，每台机组均不同程度发生引线硬化、开裂甚至断裂，工艺质量较差，抗电磁干扰能力差；

(8)上导、下导、推力、水导轴承是发电机组的关键部件之一，其中测量瓦温的温度传感器又是检测各部轴承瓦运行状态的唯一手段，从而对水轮发电机组进行监测和保护，其重要性不言而喻。一旦测温电阻产生磨损、断裂、绝缘损坏等情况，将导致机组测温不准确、温度跳变、甚至无温度显示，使很多轴瓦不能被监控，当这些不能被监控的轴瓦有故障发生时，不能及时有效地限制故障扩大，不能保护一次设备的安全。严重时引起烧瓦和机组事故停机，给电厂带来电网考核电量损失及非停造成的电量损失。

3 解决方案

对4台机组上导、下导、推力、水导各部轴承瓦温、油温测温电阻进行改造换型，将现有测温电阻出线弹簧保护结构更换为304不锈钢双扣波纹管式保护结构。

(1)全部采用测温电阻引线一体化设计，中间没有任何转接及断点，上导、下导、推力电阻引线通过出线装置直接接至测温柜，水导距离较远，经过水车室端子箱转接至测温柜；

(2)采用特制耐油的导线。导线长期浸泡在油里出现变硬变脆是由于导线最外层绝缘层材料选择不合理造成的，例如导线的外皮材料是PVC材料，其耐油、耐温性能比较差。在温度较高场合，它的耐油性能会大大降低，使用寿命会缩短很多，在较高温度的油中长时间浸泡后，导线会出现变硬、变脆的现象。所以应该选用耐油、耐温的导线材料；

(3)波纹管与测温探头采用攻丝冷轧连接方式，解决了波纹管与探头连接处容易断开的问题；

(4)将现有测温电阻引出线油槽内焊接形式更换为一体式出线，在油槽内无接头，直接引至就近转接端子箱；

(5)将现有测温电阻固定螺纹结构更换为活动螺纹结构，方便拆装；

(6)油槽出线装置改造，改变现有油槽出线方式，上导、推力、下导油槽出线装置采用圆管穿线外加密封的方式，割掉原圆形法兰盘前端，材质为不锈钢材料，采用特殊焊条与Q235碳素钢材质的油槽壁圆管对焊，其圆形油槽密封出线装置的耐压等级5bar，出线密封盘上使用夹套密封出线，实现测温电阻引线一体化设计，中间没有任何转接及断点，直接接至机组测温柜；

(7)水导油槽采用专用单线密封油槽出线装置，实现测温电阻引线一体化设计，中间没有任何转接及断点，测温电阻引线直接接至附近增加的端子箱，送至水导轴承转接箱1#(水导)，最后接至机组测温柜；

(8)改变现有上导、推力下导、水导油槽内布线方式，在上导、推力下导、水导等油槽内，机组正常运行之后，油流对测温电阻探头和引线连接部位冲击力很大，现场安装需注意：就近多点固定；顺着油流冲击的方向布线，减少油流对引线的冲击；

(9)新增加端子箱内安全接地和等电位接地，按规范要求进行，电缆屏蔽层接入等电位接地排，盘柜及设备外壳接入安全接地排。

4 结论

亭子口水电厂上导、下导、推力、水导轴承测温系统改造后，降低了测温系统的缺陷率，减少维护成本，延长测温电阻使用寿命，更有利于测温系统的维护，测温电阻的稳定性更好，测量准确。改造完成后半年多的时间内未发生过一起上导、下导、推力、水导轴承测温系统缺陷和故障，有效保证了机组的安全稳定运行。