辛 欣，王宋翔，李尹罡

（湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北宜昌 443000）

湖北清江高壩洲水力發(fā)電廠位于湖北省宜昌市宜都市內(nèi)，是湖北清江梯級(jí)水電站中的最下游一級(jí)，建成于1999年，安裝有3臺(tái)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，單臺(tái)機(jī)組額定容量為90 MW。水電機(jī)組軸瓦溫度監(jiān)測(cè)是機(jī)組安全運(yùn)行的重要標(biāo)志，而軸承瓦溫監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)更是水機(jī)后備保護(hù)回路的重要部分。高壩洲水電廠軸瓦溫度監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)采用的是壓力式溫度計(jì)，主要用于監(jiān)測(cè)機(jī)組上導(dǎo)軸承瓦溫、上導(dǎo)軸承油溫、推力軸承瓦溫、上導(dǎo)軸承油溫、水導(dǎo)軸承瓦溫、水導(dǎo)軸承油溫和發(fā)電機(jī)空氣冷卻器進(jìn)口和出口溫度，在機(jī)組溫度采集柜內(nèi)以硬接線回路方式將溫度高報(bào)警信號(hào)送現(xiàn)地控制單元，其中上導(dǎo)軸承瓦溫、推力軸承瓦溫、水導(dǎo)軸承瓦溫溫度過(guò)高報(bào)警信號(hào)還上送至水機(jī)后備保護(hù)回路。高壩洲水電廠軸瓦溫度保護(hù)系統(tǒng)在電廠建廠時(shí)與機(jī)組同時(shí)安裝投入使用，已連續(xù)運(yùn)行超過(guò)20年，壓力式溫度計(jì)測(cè)溫部件、毛細(xì)管和顯示表盤為一體式，不易檢修維護(hù)，隨著運(yùn)行年限增加，精度誤差越來(lái)越大，已不滿足行業(yè)規(guī)范，因此決定對(duì)機(jī)組軸瓦壓力式溫度計(jì)進(jìn)行整體改造更換。

1 高壩洲水電廠機(jī)組軸瓦溫度監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及動(dòng)作邏輯

高壩洲水電廠機(jī)組軸承瓦溫度監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)采用的是壓力式溫度計(jì)，主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別為：上導(dǎo)軸承1號(hào)和2號(hào)瓦溫、上導(dǎo)軸承油槽油溫、推力軸承1、2、3號(hào)和4號(hào)瓦溫、推力軸承油槽油溫、水導(dǎo)軸承1號(hào)和2號(hào)瓦溫、水導(dǎo)軸承油槽上層和下層油溫、空氣冷卻器1號(hào)熱風(fēng)／冷風(fēng)和2號(hào)熱風(fēng)／冷風(fēng)溫度，單臺(tái)機(jī)組共計(jì)16個(gè)測(cè)點(diǎn)。壓力式溫度計(jì)每塊儀表有兩對(duì)輸出接點(diǎn)，分別為溫度高報(bào)警和溫度過(guò)高報(bào)警，溫度高報(bào)警信號(hào)只作為信號(hào)監(jiān)測(cè)，不參與其他控制策略，軸承瓦溫溫度過(guò)高報(bào)警信號(hào)則進(jìn)入機(jī)組水機(jī)后備保護(hù)緊急停機(jī)流程。

2 原機(jī)組軸瓦溫度監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

1）原系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)行環(huán)境惡劣，不易檢修維護(hù)。高壩洲水電廠原機(jī)組溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的壓力式溫度計(jì)主要安裝位置分別位于：水導(dǎo)軸承油槽內(nèi)、推力軸承油槽內(nèi)、上導(dǎo)軸承油槽內(nèi)。三部軸承油槽內(nèi)部空間狹小，測(cè)溫電阻數(shù)量較多，且其安裝工藝較高，工作環(huán)境惡劣，測(cè)量部分引出線長(zhǎng)時(shí)間浸泡在密閉的油槽里，加上長(zhǎng)期受油槽內(nèi)油流持續(xù)不斷的沖擊［1］，只有在機(jī)組大修時(shí)才有機(jī)會(huì)檢查維護(hù)，當(dāng)測(cè)溫系統(tǒng)任何一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題必須整體更換。

2）測(cè)量精確度誤差較大，且同型號(hào)產(chǎn)品已停產(chǎn)。目前機(jī)組溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在表計(jì)測(cè)量精度不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，儀表動(dòng)態(tài)性能差，示值的滯后較大，無(wú)法迅速反應(yīng)溫度的變化。且該型號(hào)溫度計(jì)已停產(chǎn)，備品備件無(wú)法采購(gòu)。

3）保護(hù)測(cè)點(diǎn)單一，可靠性低。我廠目前使用的溫度計(jì)一旦測(cè)溫部分損壞，溫度計(jì)整體都將會(huì)失去監(jiān)測(cè)保護(hù)作用［2］。

4）電磁干擾及振動(dòng)影響。壓力式溫度計(jì)本身的使用壽命有限，而機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾及振動(dòng)影響，機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中的報(bào)警信號(hào)非常容易受其影響導(dǎo)致溫度保護(hù)誤動(dòng)引起事故停機(jī)。

以上問(wèn)題導(dǎo)致機(jī)組不能及時(shí)有效的監(jiān)測(cè)維護(hù)軸瓦運(yùn)行工況，極易發(fā)生安全事故。

3 機(jī)組軸瓦溫度監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及改造

鑒于以上分析了原機(jī)組軸瓦溫度監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，決定對(duì)機(jī)組軸瓦溫度監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)重新進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)及改造。

1）選擇更加可靠的測(cè)溫元件。鑒于PT100熱電阻已在水電機(jī)組溫度監(jiān)測(cè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，且滿足水電廠的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及要求。推薦使用深圳泰士特生產(chǎn)的熱電阻（RTD）［3］，分度號(hào)為Pt100，精確等級(jí)為A級(jí)，測(cè)溫范圍－40℃～300℃，探頭部分真空密封，內(nèi)部為雙測(cè)溫元件（互為備用），具有良好的線性和防潮性，工作壽命長(zhǎng)，響應(yīng)速度快并且準(zhǔn)確，傳感器尾部引出線部分有一層彈簧保護(hù)鎧［4］，防止傳感器斷線以及機(jī)械振動(dòng)帶來(lái)的硬質(zhì)損傷。導(dǎo)線具有良好的耐油、耐高溫、耐腐蝕性、高屏蔽性。在油槽出線處，采用不銹鋼密封板，保證電纜不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行松動(dòng)或折斷，極大保障了出線裝置的可靠性。

2）增加數(shù)字式溫度測(cè)控儀。在機(jī)組機(jī)旁盤溫度采集柜新增JM Consept的XALIS 3400P1數(shù)字式溫度測(cè)控儀，數(shù)字式溫度測(cè)控儀具有多對(duì)報(bào)警輸出接點(diǎn)，每支RTD配置一塊溫度測(cè)控儀共計(jì)16組，該溫控儀具有動(dòng)作延時(shí)防抖功能，可保證在RTD故障、頻繁掉電上電、端子虛接等情況下繼電器閉鎖不誤動(dòng)。

3）改造后的機(jī)組軸瓦溫度保護(hù)系統(tǒng)保留了原有的控制邏輯。當(dāng)上導(dǎo)軸承1號(hào)和2號(hào)瓦、推力軸承1、2、3號(hào)和4號(hào)瓦、水導(dǎo)軸承1號(hào)和2號(hào)瓦共計(jì)8個(gè)測(cè)溫點(diǎn)中任意一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)溫度達(dá)到溫度高報(bào)警值時(shí)，溫控儀對(duì)應(yīng)的溫度高報(bào)警接點(diǎn)動(dòng)作并且將報(bào)警信號(hào)上送至監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)溫度達(dá)到過(guò)高報(bào)警值時(shí)，過(guò)高報(bào)警接點(diǎn)動(dòng)作，并觸發(fā)水機(jī)后備保護(hù)停機(jī)流程。而當(dāng)上導(dǎo)軸承油溫高、推力軸承油溫高、水導(dǎo)軸承油溫高、發(fā)電機(jī)空氣冷卻器冷風(fēng)、發(fā)電機(jī)空氣冷卻器熱風(fēng)溫度高報(bào)警時(shí)不會(huì)觸發(fā)停機(jī)流程。同時(shí)溫控儀增加了RTD斷阻、斷線、斷電或溫控儀本體發(fā)生異常時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)收到綜合故障報(bào)警信號(hào)，此報(bào)警信號(hào)不觸發(fā)停機(jī)，更加保障機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

4 結(jié) 語(yǔ)

高壩洲水電廠機(jī)組軸瓦溫度監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及改造結(jié)束后經(jīng)過(guò)2年多的運(yùn)行觀察，RTD未發(fā)生松動(dòng)或者斷線等異常情況，溫控儀的運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，機(jī)組軸瓦溫度監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)也一直運(yùn)行良好，未發(fā)生誤動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，水電廠機(jī)組溫度保護(hù)誤動(dòng)的情況發(fā)生概率高于溫度保護(hù)拒動(dòng)，為了提高溫度保護(hù)的可靠性，確保各測(cè)溫環(huán)節(jié)穩(wěn)定，建議增加防止誤動(dòng)措施，例如取消單點(diǎn)溫度保護(hù)，在相同的一片瓦中設(shè)置兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，當(dāng)2個(gè)測(cè)溫點(diǎn)溫度過(guò)高同時(shí)動(dòng)作才觸發(fā)事故停機(jī)流程。由于軸瓦系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)水機(jī)后備保護(hù)回路的RTD溫度，歷史溫度數(shù)據(jù)亦無(wú)法追溯，根據(jù)JM溫控裝置具備485串口輸出功能，基于Modbus通信功能嘗試將溫度采集柜上所有的溫度模擬量與監(jiān)控系統(tǒng)建立起聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)水機(jī)后備保護(hù)回路RTD，并將溫度數(shù)據(jù)寫入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)［5］，便于運(yùn)行分析和事故分析。