大型水輪發電機組導瓦測溫波動故障檢查及分析

姬鵬程

（四川大唐國際甘孜水電開發有限公司，四川 康定 626001）

大型水輪發電機組導瓦測溫波動故障檢查及分析

姬鵬程

（四川大唐國際甘孜水電開發有限公司，四川 康定 626001）

本文詳細描述了某水電站機組上、下導瓦測溫電阻的屏蔽層破損引起瓦溫測量值波動，對其故障原因進行查找及分析，為后續導瓦測溫波動的原因及處理進行深入淺出的學習提供參考方案。

水輪發電機；導瓦；溫度測點；測值波動

某水電站機組軸承瓦的測溫分為兩個路徑，其中一條路徑選取軸承瓦中均勻、對稱分布的幾塊瓦，安裝獨立測溫電阻，經測溫端子箱引至機組測溫制動柜的測溫儀 A1200進行現地測量，再轉換為報警開關量、4～ 20 mA模擬量送監控現地控制柜 MB80 PLC模塊，監控現地控制柜 MB80 PLC通過以太網將選取的軸承瓦溫送監控上位機監測，此路徑測溫用于機組軸承瓦溫的監視和升溫報警，不動作于溫度過高停機；另一條路徑是將全部軸承瓦安裝獨立測溫電阻，經測溫端子箱引至機機組測溫 I/O柜（測溫柜）MB80 PLC測溫模塊TIM212進行現地測量，并對軸承瓦溫進行異常檢測，測溫 I/O柜（測溫柜）MB80 PLC通過以太網將所有的軸承瓦溫送監控上位機，此路徑測溫用于機組軸承瓦溫的監視、升溫報警和過高報警，溫度過高采用上導瓦14選 3、推力瓦 16選 3、下導瓦 16選 3超溫 5秒延時判斷邏輯，現地控制柜通過以太網絡采集測溫 I/O柜溫度過高信號動作于停機。

1 故障現象

某日凌晨 04時，機組發電態，監控報機組測溫 I/ O柜（測溫柜）主機架 10號模件故障，經過 1小時后 ,監控顯示該模件故障復歸，由于廠內負荷大且此故障不影響機組運行，故機組運行至次日凌晨 01時停機，對10號模件進行了更換處理，更換后觀察測溫系統靜態測值正常；機組再次開機，監控頻繁報機組下導2號瓦溫斷線報警動作及復歸、機組下導瓦2號瓦溫高報警動作及復歸、機組瓦溫高停機及復歸，下導瓦溫測值在開機過程中有整體的緩慢閃動現象，部分上導瓦、下導瓦測值波動，測量不穩定，現場檢查發現下導瓦溫測值部分超高顯示，波動幅度最大 5～ 6℃左右。

2 檢查及分析

由于此故障出現于電廠大負荷期間，為保證機組發電和故障及時消除，處理工作利用機組停機間隙進行，機組運行期間測溫 I/O柜溫度過高停機保護退出。

初步分析此次故障有兩個獨立回路引起，一條回路由測溫制動柜下導2號瓦測溫回路引起，即從2號下導瓦獨立測溫電阻，接線至測溫制動柜下導瓦2號瓦測溫儀 A1200，故障時表現為 A1200頻報測溫電阻斷線、超溫報警，查詢當時該測點溫度曲線有強烈跳變現象，最高溫度為 199.8℃，見圖1。由此故障現象分析，此故障為現地測溫電阻異常引起，現階段不能將下導軸承解體對測溫電阻更換，故將其接線在 A1200測溫儀處解除，退出其運行。

圖1 下導軸承瓦溫測值（最高溫度為 199.8℃）

另一條回路是由測溫 I/O柜回路引起，即軸承瓦獨立測溫電阻，接線至測溫 I/O柜 MB80測溫模件TIM212，故障時表現為上導、下導瓦溫多個測溫點小幅度波動，幅度較明顯的有上導瓦測溫 6、7、8、9、10、11、14號，下導瓦測溫 3、8、10、11、16號，各測溫點波動幅值不一致，隨機性強。

2.1 初步檢查

此次故障發生在更換測溫 I/O柜 10號模件之后，初步懷疑是由于更換模件引起整個測溫系統的異常，對下列可疑點進行逐一檢查并排除。

（1）測溫 I/O柜內溫度高引起 PLC及模件異常，打開盤柜后門對其進行散熱，經過觀察測值波動存在；（2）對 CPU進行主備切換，測值波動存在；（3）重啟測溫 I/O柜測溫系統，重啟后測值波動存在；（4）對盤柜、PLC機架接地進行了檢查，接地正常；（5）檢查主機架電源為 5.028V，電源正常，排除主機架負荷大原因；（6）對主機架測溫模件進行了更換，更換后波動測值依然存在，且波動的測點發生了變化，更換下來的模件安裝在擴展機箱上測量正常；（7）對主機架背板進行了更換，更換后波動依然存在；（8）懷疑測溫端配板本體，端配板至 PLC模件的連接線問題，對端配板、連接線和正常回路進行了對調，現象仍然存在；（9）停機時對主插件箱進行檢查，拆除所有的模件，模件底板，待模件溫度全部回冷后重裝，上電后現象仍然存在。

以上檢查都未能排除故障現象，基本可以判斷此故障不是由于測溫模件以及 I/O柜內回路引起，需要進一步對外部和現地回路進行檢查。

2.2 進一步檢查

為進一步判斷故障方向，開機時在有波動的上導、下導測溫接線在不拆下的情況下測量無交流分量，在拆下的情況下有 0～ 60Hz跳變感應電壓，幅值小于 1V且變化速度快，說明在測溫回路中，有來自現地測溫電阻或者回路中的干擾分量對溫度測量值有疊加效應，造成測值波動。

為進一步檢查并消除感應電壓，停機狀態下拆除波動幅度較明顯上導瓦測溫 6、7、8、9、10、11、14號，下導瓦測溫 3、8、11、16號接線，在下導瓦測溫電阻現地引出端子排處，用軟導線將下導瓦測溫電阻的屏蔽層接地，恢復下導瓦測溫電阻 3、8、11、16接線，開機觀察下導瓦測溫依然波動，并在檢查過程中發現下導瓦 16號電阻感應電壓較明顯，接上該電阻后出現了下導瓦溫測值有整體的緩慢閃動現象，拆除下導瓦 16號電阻接線，畫面整體閃動現象消失，但其他測值波動依然存在，將測溫電阻接線上的屏蔽接地并不能消除或衰減干擾信號。

考慮到該測溫系統測溫采用直流分量，測溫值屬于慢變參數，在這種慢變參數回路中并接一個濾波電容來消除現地的干擾信號，即采用一個電容器（2.2μF）并接在波動的測溫電阻回路中，發現大多數的交流分量有所減少，測量值比較穩定，此測溫值與真實溫度值略有偏差，削弱了干擾信號。

經過上述檢查，我們對波動較大的上導瓦 6、7、14和下導瓦 16測溫電阻回路解除，退出其測點運行，現在機組上導瓦 8、9、11；下導瓦 7、8、9溫度測點有輕微波動，較為穩定，經過2小時檢測，溫度曲線如圖2（最大波動 1.41℃）。

3 故障原因

圖2 下導 7號、上導軸承 8、9、11號瓦溫測值

部分現地測溫電阻的屏蔽層在油槽出口存在磨損、測溫電阻異常、屏蔽及信號芯線破損等性能下降因素，導致發電機在開機時受振動、油流靜電、接地泄漏、風洞內電磁場的耦合感應及共模干擾被不平衡電路轉換后形成的差模干擾等原因影響，造成測值不穩定，顯示值波動，嚴重時出現斷線和瞬時超溫故障。

4 改進措施

（1）機組檢修期間拆除性能下降的熱電阻，更換成為鎧裝的熱電阻。（2）在測溫線轉角或線孔處進行處理并做好防范措施，防止芯線磨損或割傷。（3）對下導瓦 3、7、8、9、11、13、16、24號測溫電阻進行更換。（4）對上導瓦 6、7、8、9、10、11、14號測溫電阻進行更換。

5 結語

本文對大型水輪發電機組導瓦測溫波動故障檢查及處理進行了分析。

[1]李友善 .自動控制原理 [M].北京：國防工業出版社，1990.

[2]賴壽宏 .微型計算機控制技術 [M]，機械工業出版社，2009.

[3]康華光 .電子技術基礎模擬部分 [M]，第 4版，高等教育出版社，2006.

[4]葉斌．電力電子應用技術及裝置 [M]．北京：中國鐵道出版社，1999.

[5]康華光 .模擬電子技術基礎 [M].北京：高等教育出版社，2003.

[6]章忠全 .電子技術基礎 [M].北京：中國電力工業出版社 ,1999.

[7]蔡惟錚，王立欣 .基礎電子技術 [M].北京：高等教育出版社，2004.

[8]鄒壽彬 .電子技術基礎 [M].北京：高等教育出版社，1993.

[9]唐德洲，邱寄帆 .數字電子技術 [M]. 重慶：重慶大學出版社，2002.08.

[10]趙六駿，金良玉 .數字電路與邏輯設計 [M]. 北京 :北京郵電大學出版社，1995.

[11]楊志忠 .電子技術基礎 [M].北京：中國電力工業出版社 ,1999.

[12]標準集成電路數據手冊 --CMOS4000系列電路 .北京 :電子工業出版社，1995.

[13]葉致誠 .唐冠中，電子技術基礎實驗 [M].北京：高等教育出版社，1995.

[14]莫正康 .電力電子應用技術 .北京：機械工業出版社，2007.03.

[15]浣喜明，姚為正 .電力電子技術 .北京：高等教育出版社，2004.11.

TV738

A

1671-0711（2017）07（下）-0063-02