溫度元件一體化在改善汽輪機軸瓦溫度測量中的應用

【摘要】溫度測量是電廠應用中，反應機組各項指標的重要參數之一，穩定可靠的溫度測量是十分必要的，這就為溫度元件的制造工藝，安裝工藝，維護工藝提出了較高的要求。在汽輪機軸瓦溫度測量方法中，溫度元件一體化是對原有分體設計的升級；本文對分體設計的不合理因素已經其帶來的弊端進行了深入的探討，并進行了一體化改造方案的制定，詳述了實施后的顯著效果，同時對改造工藝和改造注意事項等問題進行了探討。

【關鍵詞】軸瓦；溫度；誤差；一體化

前言

溫度測量是電廠應用中，反應機組各項指標的重要參數之一，穩定可靠的溫度測量是十分必要的，這就為溫度元件的制造工藝，安裝工藝，維護工藝提出了較高的要求。如果在溫度參數的測點中使用質量不合格的元件、選型不合適或者安裝工藝不規范，必然會帶來不可預知的嚴重后果。為了不造成設備損壞和經濟損失，應采用適合的類型以及正確地合理的工藝進行安裝維護。

1、汽輪機軸瓦溫度的重要性

汽輪機軸瓦是保證汽輪機正常運作的重要部件，汽輪機潤滑油在汽輪機高速轉動時于軸瓦和軸之間形成油膜，為其提供潤滑，并將多余的熱量攜帶走，為軸瓦提供一個相對穩定的工作狀態；而汽輪機每個軸瓦的瓦前和瓦后溫度測點就是監視這個過程是否穩定健康的重要手段之一，其次還可以通過汽輪機對應得到軸瓦回油溫度進行監視，但這種方式反應出的參數不可靠，很難把握；不同的是，推力瓦回油溫度由于測量方式和測量位置的不同，可以有效反映出溫度的變化和推力瓦出力大小的關系。

2、分體式軸瓦溫度元件的安裝工藝以及故障分析

2.1 安裝工藝。分體式軸瓦溫度元件一般采用K分度鎧裝，內部填充工藝因供貨商不同而不同，尾部是航空插頭金屬插座，插頭插針和插座多采用銅質，也有部分采用不銹鋼，過渡方式為內部錫焊接，元件直徑為3mm-3.5mm，不同的瓦采用的插身也不同；這種元件在安裝時有較高的安裝工藝要求，元件不可反復大角度彎折，原件與基座不可用力扭轉，一旦發生旋轉，則可能破壞絕緣或內部焊接線短路，最終原件報廢，因此安裝前要使用萬用表測量絕緣，并在開水中浸泡觀察電壓值變化是否正常，安裝盡量一步到位，安裝完成后再次測量絕緣是否合格。插頭和補償電纜亦采用錫焊接，可直接焊接，也可采用導通率高的耐油絕緣柔性電纜進行過渡，后者的可靠性較高，可承受更多次數的插拔。

從圖中可以看出，原件安裝時所有彎角都是一次成型，絕不可反復彎折，彎角的直徑不可以小于原件外徑的3倍，以免破壞內部絕緣。

二所示，基座內部即是原件和插座焊接的部分，如果安裝時發生扭轉，就可能會破壞內部絕緣導致報廢，即便使用耐油粘合劑固定，也幾乎沒有效果。

2.2 故障分析。在機組數萬小時的運行后，汽輪機軸瓦溫度的部分補償電纜在高溫油環境中老化，有的內部絕緣發生粘連，有的則完全被潤滑油滲透，對后期進行航空插頭重新焊工作候造成了不利的影響，不得不使用更大的航空插頭以方便苛刻的焊接，焊接前還要對電纜進行有機溶劑除油，甚至更換粘連嚴重的補償電纜，這都使得工期滯后，工作難度增加，可靠性降低。由于潤滑油的影響，焊接工藝得不到保證，給軸瓦溫度測量帶來了測量失真的隱患，2012年一發公司#2機組由于插頭焊接工藝不完善，潤滑油腐蝕嚴重，造成#4瓦溫度測量失真，且軸頸發生了磨損，2013年有限公司#2機組#1軸承溫度測量偏差大，造成軸頸磨損未被及時檢測到。

銅質插頭也是引起測量誤差的一個重要原因，北京北重汽輪電機有限責任公司原廠提供的軸瓦元件均使用的是銅質航空插頭，插針僅0.5mm直徑，在長期使用后，插針和插座的表層銅質不再是金黃色，而是一層暗色的氧化層，且插座內的氧化層無法除去，進行多次插接，發現每次測得的熱電偶元件的mv值都有較大偏差，機組啟動以后，偏差進一步加劇，測得溫度遠高于實際瓦面溫度；2013年初有限公司#3機組C修時由于#5瓦溫度出入較大，不得不停機重新更換元件，給公司造成了非計劃停機經濟損失。

插座變形導致安裝不牢固。由于瓦溫元件要在汽輪機解體至轉子起出后，才可以吊出下瓦進行拆卸。期間很容易受到傷害，又沒有專用的保護罩進行前期保護，往往在后期安裝時發現有部分插座已經變形，甚至插座螺紋被破壞，安裝時無法旋緊或不能旋入。

如圖所示，已變形插座基本無法插入，不得不進行更換，工期被迫滯后，延誤了機組啟動。

3、一體還改造方案的制定

為了避免由于安裝工藝和插頭氧化所帶來的不可靠因素，同時也為了減少機組非計劃停運造成的經濟損失，我們綜合分析了歷次機組檢修軸瓦溫度出現的各種問題，綜合起來有四點：

1.補償電纜老化；2.航空插頭氧化；3.插頭虛焊；4.拆裝不規范導致元件損壞。

在此基礎上我們向廠商定制了一套一體化元件，（）不再使用航空插頭，元件僅插入段和其后50mm為鎧裝，且出廠前已經彎曲為90度直角，剩下部分使用特氟龍絕緣材料制成的補償電纜，元件為雙支，補償電纜僅5-6mm粗，柔性好，體積小，方便安裝，對安裝工藝和人員技術能力都沒有較高要求。

4、一體化方案的實施和效果

安裝溫度元件需要機務工作人員配合翻出下瓦或使用行車將下瓦吊出后在可靠的工作面進行安裝，元件設計90彎角，已經不需要安裝工再次調整安裝角度，可避免安裝時損壞，安裝完畢后，配合機務工作人員將瓦裝回并檢查元件補償電纜是否被擠壓，待安裝結束后對補償電纜進行固定并實施穿缸和密封。

元件的補償電纜穿缸密封后，在外部通過端子箱過渡到DCS，雙支元件僅使用其中一支，若出現瓦溫不正常的情況，則對雙支元件同時測量判斷，若絕緣合格，且兩組電壓值相當，則可斷定元件無故障，系軸瓦溫度確實異常。

2013年3月，一發公司#1機組實驗性的改造了#1至#3軸承的溫度元件，期間發生了#1軸承溫度異常，停機后檢查瓦塊烏金有明顯磨損痕跡。2013年5月，有限#2機組實施了軸瓦溫度一體化改造，機組啟動后，#4瓦前和#4瓦后溫度差很高，熱工進行多次判斷后，元件無故障，系軸瓦溫度異常，解體后發現瓦面有磨損。2014年6月，有限#3機組#1軸承進行了金屬挖補，后對其溫度元件實施一體化改造，機組啟動過程中發現軸瓦溫度異常，瓦前瓦后溫度偏差大，待機組停運后檢查發現軸頸挖補處金屬材質異常，且表面處理不夠圓滑。

瓦溫元件一體化改造很大程度上提升了測量的可靠性，為機組性能分析評價提供了有效可靠地支持，進一步防止了因機組軸瓦異常造成的機組非計劃停運和設備損壞。