吳篤超

(國(guó)家能源集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，江蘇 南京 210023）

0 引 言

目前，大型汽輪發(fā)電機(jī)定子線棒通常用水作為介質(zhì)進(jìn)行冷卻，即通過(guò)定子冷卻水帶出定子線棒內(nèi)的基本銅耗（直流銅耗）和附加損耗（交流附加損耗）等所產(chǎn)生的熱量。通過(guò)發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)定子線棒層間溫度與出水溫度可以有效發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水回路是否存在問(wèn)題，防止因內(nèi)冷水回路堵塞造成發(fā)電機(jī)線棒燒損。在國(guó)家能源局《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中也有“定子線棒層間測(cè)溫元件的溫差達(dá)8 ℃或定子線棒引水管同層出水溫差達(dá)8 ℃時(shí)應(yīng)報(bào)警，定子線棒溫差達(dá)14 ℃或定子引水管出水溫差達(dá)12 ℃，或任一定子槽內(nèi)層間測(cè)溫元件溫度超過(guò)90 ℃或出水溫度超過(guò)85 ℃時(shí)，應(yīng)立即降低負(fù)荷，在確認(rèn)測(cè)溫元件無(wú)誤后，為避免發(fā)生重大事故，應(yīng)立即停機(jī)”的要求，但造成發(fā)電機(jī)定子線棒層間溫度和出水溫度異常的原因有很多，遇到異常時(shí)應(yīng)仔細(xì)辨認(rèn)識(shí)別。本文主要介紹幾種常見的定子線棒溫度異常情況，并結(jié)合實(shí)際給出分析方法和處理意見。

1 幾種常見的發(fā)電機(jī)定子線棒層間溫度和出水溫度異常情況及分析

1.1 測(cè)溫元件故障

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，定子線棒測(cè)溫元件故障是導(dǎo)致定子線棒層間溫度和出水溫度異常的重要原因。由于測(cè)溫元件故障，因此其反映的溫度并非定子線棒的真實(shí)溫度，應(yīng)查找問(wèn)題所在并及時(shí)更換。常見的測(cè)溫元件故障包括測(cè)溫元件損壞和測(cè)溫元件引線破損或虛接兩種。

1.1.1 測(cè)溫元件損壞

測(cè)溫元件損壞是指測(cè)溫元件因質(zhì)量問(wèn)題或長(zhǎng)時(shí)間使用老化導(dǎo)致無(wú)法正確反饋溫度。通常定子線棒層間內(nèi)埋設(shè)有兩套測(cè)溫鉑電阻，一套運(yùn)行，另一套為備用[1]。由于兩套測(cè)溫鉑電阻同時(shí)損壞的概率較小，因此若懷疑測(cè)溫元件損壞，可在不同工況下測(cè)量?jī)商自碾娮柚?，若阻值不同則可判斷為測(cè)溫元件本身的問(wèn)題。

1.1.2 測(cè)溫元件引線破損或虛接

測(cè)溫元件引線破損是指因長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，測(cè)溫元件引線之間互相摩擦導(dǎo)致引線表皮及屏蔽層破損，又因發(fā)電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)作用，造成測(cè)量信號(hào)跳變。測(cè)溫元件引線虛接是指引線與接線板之間接觸不良，導(dǎo)致接觸電阻增大，造成顯示溫度與實(shí)際不符。這類故障通常會(huì)引起顯示溫度跳變，可以通過(guò)在分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）上查看溫度歷史曲線來(lái)判斷是否存在此類問(wèn)題。

1.2 異物堵塞

異物堵塞是指異物通過(guò)定子冷卻水的內(nèi)循環(huán)水路進(jìn)入定子線棒，從而堵塞內(nèi)部空心導(dǎo)線，造成水流量減小，定子線棒層間溫度和出水溫度升高。常見的異物包括水垢、焊渣以及脫落的法蘭密封襯墊等[2]。某廠#2機(jī)組額定功率為330 MW，額定電流為11 207 A。在進(jìn)行#2發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)其定子線棒4#槽出水溫度較其余各槽出水溫度偏高，定子線棒36#槽層間溫度（測(cè)溫元件埋在槽內(nèi)上下層線棒之間）較其余各槽溫度偏高，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)具體如表1和表2所示。

表1 4#槽出水與其余各線棒出水在不同工況下的溫度比較

表2 36#槽層間與其余各槽層間在不同工況下的溫度比較

由表1和表2可以看出，有功功率在330 MW左右時(shí)，線棒出水溫度溫差達(dá)15.1 ℃，線棒層間溫度溫差達(dá)12.1 ℃，均超過(guò)規(guī)定要求，且偏離值隨著負(fù)荷的增加而快速增加。在排除測(cè)溫元件故障的情況下，參照發(fā)電機(jī)定子裝配圖，可以判斷出水4#上層線棒與36#槽內(nèi)下層線棒相應(yīng)水支路存在微堵的可能。

1.3 人為原因

在實(shí)際運(yùn)行中，操作人員疏忽大意或“兩票三制”制度落實(shí)不到位等也可能導(dǎo)致定子線棒層間溫度和出水溫度顯示異常。如某廠#1機(jī)組額定功率為660 MW，額定電流為19 245 A。2016年10月26日，電科院技術(shù)人員在該廠例行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)#1發(fā)電機(jī)定子線棒出水溫度顯示異常。在負(fù)荷為320 MW時(shí)，定子冷卻水進(jìn)口溫度為41.0 ℃，定子冷卻水出口溫度為45.7 ℃，而42個(gè)定子線棒出水溫度在40.9～41.8 ℃，比定子冷卻水出口溫度低，并且在之后的觀察中還發(fā)現(xiàn)隨著負(fù)荷的升高定子線棒出水溫度基本沒(méi)有變化。

在排除測(cè)溫元件故障的情況下，技術(shù)人員詢問(wèn)了電廠之前的運(yùn)行狀況，得知該廠#1機(jī)組在10月4日到10月15日之間因鍋爐結(jié)焦而停機(jī)，通過(guò)在DCS上調(diào)取歷史曲線發(fā)現(xiàn)在10月4日停機(jī)前定子線棒出水溫度一切正常，其溫度與定子冷卻水出口溫度相近，10月15日起機(jī)之后定子線棒出水溫度出現(xiàn)異常，其溫度與定子冷卻水進(jìn)口溫度相近，因此懷疑#1發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)運(yùn)行方式出現(xiàn)問(wèn)題。經(jīng)電廠調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在#1機(jī)組停機(jī)期間，運(yùn)行人員曾對(duì)#1發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)進(jìn)行反沖洗，但反沖洗操作完畢后并未將定冷水系統(tǒng)各閥門恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，即定冷水系統(tǒng)一直在反沖洗狀態(tài)下運(yùn)行，因此DCS顯示的定子線棒出水溫度實(shí)際為定子線棒的進(jìn)水溫度。

2 缺陷處理

2.1 由于測(cè)溫元件故障導(dǎo)致的溫度異常

當(dāng)判斷定子線棒層間溫度和出水溫度異常是測(cè)溫元件故障引起時(shí)，應(yīng)通知熱工人員立即檢查測(cè)溫元件是否完好。需先開出工作票，工作票安全措施執(zhí)行完畢，并經(jīng)監(jiān)盤的運(yùn)行人員同意后方可開始工作。對(duì)于需要檢查的溫度異常點(diǎn)，可就地測(cè)量元件的直流電阻值，并換算成溫度值與DCS顯示值對(duì)比查看是否一致，同時(shí)檢查絕緣是否正常，檢查線路有無(wú)虛接、短路或斷線等問(wèn)題。若測(cè)溫元件損壞，應(yīng)在停機(jī)期間對(duì)其進(jìn)行更換，在更換測(cè)溫元件的過(guò)程中要做好防止異物進(jìn)入發(fā)電機(jī)的措施，更換工作結(jié)束后要對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行氣密試驗(yàn)，防止發(fā)電機(jī)運(yùn)行中漏氫。若測(cè)溫元件引線破損，應(yīng)更換引線并重新綁扎固定，包括線與線之間的固定以及線與穿線管直接的固定，避免它們之間相互摩擦。若測(cè)溫元件虛接，則應(yīng)對(duì)測(cè)溫元件的接頭重新插拔和緊固。

2.2 異物堵塞導(dǎo)致的溫度異常

當(dāng)判斷定子線棒層間溫度和出水溫度異?？赡苁钱愇锒氯饡r(shí)，應(yīng)及時(shí)降低機(jī)組負(fù)荷，并盡快安排停機(jī)。停機(jī)后應(yīng)先做水流量試驗(yàn)或熱水流試驗(yàn)，檢查有無(wú)水流量偏低或線棒出水降溫曲線分散較大的線棒，若存在這樣的線棒，還需檢查其與運(yùn)行中溫度異常的線棒有無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系[3]。試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)定子繞組整體進(jìn)行正反向沖洗，每次沖洗完成后應(yīng)檢查過(guò)濾網(wǎng)，查看是否有異物遺落。整體沖洗結(jié)束后可拆開發(fā)電機(jī)，對(duì)溫度異常的單根線棒分別用氮?dú)夂湍Y(jié)水進(jìn)行反復(fù)數(shù)次正反向沖洗，直至異物徹底清除?；謴?fù)繞組線棒水路后，發(fā)電機(jī)再進(jìn)行整體正反向沖洗，檢查濾網(wǎng)是否仍有異物，然后再次進(jìn)行水流量試驗(yàn)或熱水流試驗(yàn)，驗(yàn)證沖洗的結(jié)果[4]。

2.3 人為原因?qū)е碌臏囟犬惓?/h3>

人為原因?qū)е碌臏囟犬惓Ｒ槍?duì)每個(gè)事件具體來(lái)處理，如上文提到的反沖洗操作完畢后并未將定冷水系統(tǒng)各閥門恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)導(dǎo)致的溫度異常，可在跟調(diào)度請(qǐng)示之后，由運(yùn)行人員將#1機(jī)負(fù)荷降至100 MW，無(wú)功調(diào)至0 Mvar，解除#1機(jī)斷水保護(hù)和備用定冷水泵連鎖，之后同時(shí)操作4個(gè)閥門，全開發(fā)電機(jī)進(jìn)水手動(dòng)門、全開發(fā)電機(jī)回水手動(dòng)門、全關(guān)發(fā)電機(jī)反沖洗進(jìn)水手動(dòng)門以及全關(guān)發(fā)電機(jī)反沖洗濾網(wǎng)后手動(dòng)門。操作完畢后檢查#1發(fā)電機(jī)相關(guān)系統(tǒng)各參數(shù)正常，投入備用定冷水泵連鎖，斷水保護(hù)，機(jī)組加負(fù)荷至330 MW，穩(wěn)定一段時(shí)間后各參數(shù)均正常，顯示#1機(jī)定冷水系統(tǒng)已切換回正常運(yùn)行方式。

減少人為原因?qū)е碌臏囟犬惓＿€應(yīng)以預(yù)防為主，加大對(duì)運(yùn)行人員的培訓(xùn)和管理力度，按照《汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行導(dǎo)則》（DL/T 1164—2012）的要求，定子內(nèi)冷水的流量和進(jìn)出水溫度等應(yīng)至少每?jī)尚r(shí)抄錄一次[5]。運(yùn)行人員除了按時(shí)抄錄數(shù)據(jù)外，還應(yīng)具備判斷相關(guān)各項(xiàng)參數(shù)是否符合正常值的能力。

3 結(jié) 論

定子線棒層間溫度和出水溫度是大型汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中重要的監(jiān)控參數(shù)，一旦定子冷卻水水路堵塞，冷卻介質(zhì)無(wú)法將線棒產(chǎn)生的熱量帶走，就有可能造成發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣受損，從而出現(xiàn)機(jī)組非停事故。發(fā)現(xiàn)定子線棒層間溫度和出水溫度異常時(shí)，正確判斷異常原因并及時(shí)處理至關(guān)重要，根據(jù)本文給出的溫度異常分析方法可以快速對(duì)可能的原因進(jìn)行排查并及時(shí)處理，從而規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，保證發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。