機組軸承溫度保護誤動作跳機原因分析及防范

王金苗，王漢勇

（國網浙江省電力公司緊水灘水力發電廠，浙江 麗水 323000）

機組軸承溫度保護誤動作跳機原因分析及防范

王金苗，王漢勇

（國網浙江省電力公司緊水灘水力發電廠，浙江 麗水 323000）

水輪機組軸承溫度保護的正確可靠動作是機組安全運行的保障。本文通過分析一起機組上導溫包線損壞導致軸瓦溫度保護誤動作事故停機事件及導致軸承溫度過高的幾個常見原因分析，提出防止軸承溫度保護誤動作的對策，從而避免因溫度保護誤動作導致機組事故停機情況的發生。

水輪機；軸承溫度保護；誤動；原因分析；對策

1 引言

石塘水電站實行“無人值班、少人值守”的運行管理模式，麗水梯調24 h運行監控，石站運行人員24 h值守。梯調主要負責監視設備運行情況，控制機組運行狀態；值守人員主要負責現場設備的巡回檢查及異常、事故處理。石塘電站3臺水輪發電機組，裝機容量為8.58萬kW·h。水輪機組軸承溫度保護是為了防止機組軸承瓦溫過高引起軸瓦過熱損壞甚至燒瓦而設的一種非電量保護。如果軸承溫度保護誤動，不僅影響機組正常發電，有時還會影響整個電廠的運行安全。因此，減少和避免軸承溫度保護誤動，對水電廠機組的穩定運行和提高機組的可靠性具有重要意義。

2 機組軸承溫度保護誤動原因分析及防范

2.1 機組軸承溫度保護系統組成及工作原理

石塘水電站的機組軸承溫度保護系統是由測溫傳感器（鉑電阻Pt100）、溫度控制儀及LCU現地控制單元組成（詳見圖1）。其工作原理：機組運行時上導軸瓦、下導軸瓦、推力軸瓦及油溫溫度的變化通過測溫傳感器送至XMT-402溫控儀；溫控儀對溫度傳感器傳輸的數據進行轉換并判斷軸瓦和油溫的溫度是否超過設定的上限（溫度升高）和上上限值（溫度過高），同時溫控儀將判斷的結果以開關量的方式上送至LCU現地控制單元，LCU現地控制單元根據溫控儀上送的溫度信息判斷是否軸瓦和油溫溫度升高和過高，如果溫度升高則將送上位機報警，提醒運行值守人員現場檢查、分析和判斷；如果溫度過高則現地控制單元啟動溫度保護流程動作事故停機。

圖1機組溫度保護系統結構示意圖

2.2 石塘水電站3號機組軸承溫度保護誤動作跳機經過

2016年2月14 日15：30石站3號機發電態，梯調監盤人員發現簡報信息頻發：“石站3號機溫度升高動作”、“3號機溫度升高復歸”信號，立即通知值守人員。值守人員現地檢查匯報：上位機3號機溫度量監視圖、3號機定點測溫儀和3號機溫度巡測儀的各點溫度正常，無跳變現象，各部冷卻水水壓正常。從PI數據分析圖（圖2）可以看出，從2月14日15：00開始，“石塘電站3號機溫度升高動作”的信號發的非常頻繁，梯調和值守人員均沒有引起警覺。

圖2石塘電站3號機溫度升高動作PI數據分析圖

2月15日00 ：40梯調人員通知值守人員：“石站3號機溫度過高保護動作”、“3號機115%過速保護動作”、“3號機調速器緊急停機動作”。值守人員現地檢查結果：上位機3號機溫度量監視圖中上導軸瓦、下導軸瓦、推力軸瓦、水導軸瓦最高溫度為32.6℃；3號機溫度控制儀顯示各點溫度正常。3號機LCU屏上“水機事故”、“115%過速”、“軸承溫度過高”事故燈亮。調速器緊急停機電磁閥動作，事故停機。用手觸摸3號機上導、推力油槽、下導油槽外壁感覺油溫正常，水導油位經測量為245 mm，屬正常油位。

2.3 機組軸承溫度過高的常見原因

（1）軸承潤滑不良。如：軸承潤滑不足或過分潤滑，潤滑油質量不符合要求、變質或有雜物。上導油位從現場掃錄的數據和PI數據分析來看均正常。

（2）冷卻不夠。如：管路堵塞，冷卻器選用不合適，冷卻效果差。當時現場檢查機組各部冷卻水壓力正常，流量計顯示正常。

（3）軸承異常、振動大。如：聯軸器找正工藝差不符合要求、軸承箱各部間隙調整不符合要求，轉子存在動、靜不平衡，基礎剛性差、地腳虛，旋轉失速和喘振。根據機組狀態監測數據檢查（圖3），機組的震動和擺度數據在標準范圍之內。

圖3石塘電站3號機事故停機前振動情況及上導油位

2.4 軸瓦溫度保護誤動原因分析

（1）溫度傳感器故障。測溫元件如果損壞可能導致數據測量異常，引起溫度保護誤動。經檢修人員現場校驗溫度傳感器，傳感器正常。

（2）溫控儀故障。溫度控制儀故障，如通道開關損壞、電源不正常，A/D轉換及開出繼電器等工作不正常，都可能導致溫度測量不正常。對溫控儀進行校驗，溫控儀工作正常。

（3）PLC流程錯誤。檢查PLC流程并經模擬試驗，流程正常。

（4）測溫回路電纜絕緣損壞。測溫回路絕緣下降可導致測溫數據不正常。用250 V搖表檢查測溫回路絕緣，發現回路絕緣幾乎為零，測量溫包電阻數值明顯偏大。進入上導油槽檢查溫包線，發現溫包線嚴重磨損，多股銅線處于斷線狀態。

由于溫包線在油槽中布線時留的線余度偏多，固定時又沒有將多余溫包線綁扎固定，導致溫包線在油槽中順高速旋轉油流擺動，與機械部分摩擦，溫包線的絕緣部分首先損壞，隨著時間的積累，內部的銅線也被磨損斷股。斷股的銅線在高速旋轉油流中時接觸時斷開，從而引起接觸電阻時大時小，疊加溫包電阻后，電阻值出現大的波動，導致溫控儀測量的電阻有時明顯變大。當電阻值超過上上限值，引起溫度過高動作，從而觸發事故回路動作，導致軸瓦溫度誤動作事故停機。

綜上所述：這是一起由于機組上導熱油溫包線損壞導致機組軸承溫度虛假升高；梯調監視人員對軸承溫度升高信號判斷不足；值守人員沒及時通知維護人員檢查處理；機組軸承溫度保護跳閘回路只判斷巡測儀溫度過高的單一條件引起的誤動作事故停機事件。

2.5 防止軸承溫度保護誤動作的對策

（1）提高溫包線安裝工藝，在溫包線布線前應檢查是否完好，布線時不能傷及溫包線，接頭部分要包扎好，多余的線要綁扎并可靠固定，避免在油槽隨意自由擺動；溫包線盡量用耐磨套管保護，最好用溫包線和套管一體式溫包。

（2）為防止熱電阻因元件老化，振動力及摩擦等導致的溫包線斷線或接觸不良，接線松動，致使電阻值升高，溫度顯示值升高而引起保護誤動，在測溫系統中要采用帶有識別功能的智能儀表，在線進行過程判斷，以防誤動；如采用斷線保護和梯度保護。

（3）增加多方位測溫點，除軸瓦（上導、推力、下導、水導）、定子鐵心，線圈等常規測點外，必須將冷卻風道進出口風的溫度，冷卻水的溫度，軸承油槽溫度納入計算機監控，形成多重立體交叉保護。

（4）溫度保護跳閘回路對于動作停機的測溫點用3測溫元件接入，采用3選2的方式，當3點中任意2點同時溫度過高才動作于停機，并在PLC邏輯回路上增加一定的延時對誤發信號加以濾波（因為軸承溫度的上升是一個連續變化的過程，不應是突變的），提高保護動作的可靠性。

（5）系統的測溫元件應采用高溫下能保持優良穩定性和在振動情況下具有良好的防振和防沖擊性的鉑電阻Pt100測溫，具有堅實、抗震，使用安裝方便等優點；在瓦面溫度變化時，由于傳感器不能直接檢測，而是通過瓦體傳導后檢測到，這樣不僅有較大的滯后，而且也有溫度衰減。因此，溫度計的安裝必須盡量接觸到瓦面，對溫度計的安裝位置進行合理的布置，溫度計的引出線采用耐油耐溫的雙絞屏蔽電纜，屏蔽層在盤內可靠接地。各接線端子要牢固，特別是公共端子必須牢固，防止互相干擾。

（6）運行人員要對軸承溫度升高信號的后果做好足夠的判斷，特別是現在現場無人值班的運行模式，發現自己沒有把握的信號要及時通知檢修人員檢查處理，必要的情況下可以申請停機處理，避免保護誤動作。

3 結論

通過對機組軸瓦溫度保護誤動作現象及其產生的原因進行詳細分析，找出解決問題的方法和防范對策，才能有效地減少或避免因溫度保護誤動作導致機組停機情況的發生，確保機組安全穩定運行。

[1]張秀芝,劉志清.木龍灘水電站水輪發電機組溫度保護的實現 [J].水力發電,2005 （06）.

[2]陸軍,陳巍.消除溫度保護誤動作的改進措施[J].電力安全技術,2002 （01）.

[3]潘亮,徐锫.水輪機組溫度保護系統的研究與改進[J].水電自動化與大壩監測,2013（05）.

[4]張捷，呂雪濤，邱森，等.陳堂賢PLC實現的木龍灘水電站機組溫度保護[J].電工技術，2009（05）.

[5]何冠聲.試述減少單點溫度保護誤動的可行性[J].大眾科技,2012（12）.

TV738

B

1672-5387（2017）11-0031-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.11.012

2017-08-30

王金苗（1976-），男，工程師，從事水電廠運行工作。