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)，是湖北清江梯級水電站中的最下游一級，建成于1999年，安裝有3臺軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機組，單臺機組額定容量為90 MW。水電機組軸瓦溫度監(jiān)測是機組安全運行的重要標(biāo)志，而軸承瓦溫監(jiān)測保護系統(tǒng)更是水機后備保護回路的重要部分。高壩洲水電廠軸瓦溫度監(jiān)測保護系統(tǒng)采用的是壓力式溫度計，主要用于監(jiān)測機組上導(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)電機空氣冷卻器進口和出口溫度，在機組溫度采集柜內(nèi)以硬接線回路方式將溫度高報警信號送現(xiàn)地控制單元，其中上導(dǎo)軸承瓦溫、推力軸承瓦溫、水導(dǎo)軸承瓦溫溫度過高報警信號還上送至水機后備保護回路。高壩洲水電廠軸瓦溫度保護系統(tǒng)在電廠建廠時與機組同時安裝投入使用，已連續(xù)運行超過20年，壓力式溫度計測溫部件、毛細管和顯示表盤為一體式，不易檢修維護，隨著運行年限增加，精度誤差越來越大，已不滿足行業(yè)規(guī)范，因此決定對機組軸瓦壓力式溫度計進行整體改造更換。

1 高壩洲水電廠機組軸瓦溫度監(jiān)測保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及動作邏輯

高壩洲水電廠機組軸承瓦溫度監(jiān)測保護系統(tǒng)采用的是壓力式溫度計，主要監(jiān)測點分別為：上導(dǎo)軸承1號和2號瓦溫、上導(dǎo)軸承油槽油溫、推力軸承1、2、3號和4號瓦溫、推力軸承油槽油溫、水導(dǎo)軸承1號和2號瓦溫、水導(dǎo)軸承油槽上層和下層油溫、空氣冷卻器1號熱風(fēng)／冷風(fēng)和2號熱風(fēng)／冷風(fēng)溫度，單臺機組共計16個測點。壓力式溫度計每塊儀表有兩對輸出接點，分別為溫度高報警和溫度過高報警，溫度高報警信號只作為信號監(jiān)測，不參與其他控制策略，軸承瓦溫溫度過高報警信號則進入機組水機后備保護緊急停機流程。

2 原機組軸瓦溫度監(jiān)測保護系統(tǒng)存在的問題

1）原系統(tǒng)投運時間長，運行環(huán)境惡劣，不易檢修維護。高壩洲水電廠原機組溫度監(jiān)測系統(tǒng)的壓力式溫度計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，測溫電阻數(shù)量較多，且其安裝工藝較高，工作環(huán)境惡劣，測量部分引出線長時間浸泡在密閉的油槽里，加上長期受油槽內(nèi)油流持續(xù)不斷的沖擊［1］，只有在機組大修時才有機會檢查維護，當(dāng)測溫系統(tǒng)任何一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題必須整體更換。

2）測量精確度誤差較大，且同型號產(chǎn)品已停產(chǎn)。目前機組溫度監(jiān)測系統(tǒng)存在表計測量精度不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，儀表動態(tài)性能差，示值的滯后較大，無法迅速反應(yīng)溫度的變化。且該型號溫度計已停產(chǎn)，備品備件無法采購。

3）保護測點單一，可靠性低。我廠目前使用的溫度計一旦測溫部分損壞，溫度計整體都將會失去監(jiān)測保護作用［2］。

4）電磁干擾及振動影響。壓力式溫度計本身的使用壽命有限，而機組運行時產(chǎn)生的電磁干擾及振動影響，機組長時間運行中的報警信號非常容易受其影響導(dǎo)致溫度保護誤動引起事故停機。

以上問題導(dǎo)致機組不能及時有效的監(jiān)測維護軸瓦運行工況，極易發(fā)生安全事故。

3 機組軸瓦溫度監(jiān)測保護系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計及改造

鑒于以上分析了原機組軸瓦溫度監(jiān)測保護系統(tǒng)存在的問題，決定對機組軸瓦溫度監(jiān)測保護系統(tǒng)重新進行優(yōu)化設(shè)計及改造。

1）選擇更加可靠的測溫元件。鑒于PT100熱電阻已在水電機組溫度監(jiān)測領(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］，分度號為Pt100，精確等級為A級，測溫范圍－40℃～300℃，探頭部分真空密封，內(nèi)部為雙測溫元件（互為備用），具有良好的線性和防潮性，工作壽命長，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鎧［4］，防止傳感器斷線以及機械振動帶來的硬質(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，保證電纜不會長時間運行松動或折斷，極大保障了出線裝置的可靠性。

2）增加數(shù)字式溫度測控儀。在機組機旁盤溫度采集柜新增JM Consept的XALIS 3400P1數(shù)字式溫度測控儀，數(shù)字式溫度測控儀具有多對報警輸出接點，每支RTD配置一塊溫度測控儀共計16組，該溫控儀具有動作延時防抖功能，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。

3）改造后的機組軸瓦溫度保護系統(tǒng)保留了原有的控制邏輯。當(dāng)上導(dǎo)軸承1號和2號瓦、推力軸承1、2、3號和4號瓦、水導(dǎo)軸承1號和2號瓦共計8個測溫點中任意一個測溫點溫度達到溫度高報警值時，溫控儀對應(yīng)的溫度高報警接點動作并且將報警信號上送至監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)溫度達到過高報警值時，過高報警接點動作，并觸發(fā)水機后備保護停機流程。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)電機空氣冷卻器冷風(fēng)、發(fā)電機空氣冷卻器熱風(fēng)溫度高報警時不會觸發(fā)停機流程。同時溫控儀增加了RTD斷阻、斷線、斷電或溫控儀本體發(fā)生異常時，監(jiān)控系統(tǒng)會收到綜合故障報警信號，此報警信號不觸發(fā)停機，更加保障機組運行的可靠性。

4 結(jié) 語

高壩洲水電廠機組軸瓦溫度監(jiān)測保護系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計及改造結(jié)束后經(jīng)過2年多的運行觀察，RTD未發(fā)生松動或者斷線等異常情況，溫控儀的運行狀態(tài)穩(wěn)定，機組軸瓦溫度監(jiān)測保護系統(tǒng)也一直運行良好，未發(fā)生誤動現(xiàn)象。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，水電廠機組溫度保護誤動的情況發(fā)生概率高于溫度保護拒動，為了提高溫度保護的可靠性，確保各測溫環(huán)節(jié)穩(wěn)定，建議增加防止誤動措施，例如取消單點溫度保護，在相同的一片瓦中設(shè)置兩個測溫點，當(dāng)2個測溫點溫度過高同時動作才觸發(fā)事故停機流程。由于軸瓦系統(tǒng)無法實現(xiàn)在線監(jiān)測水機后備保護回路的RTD溫度，歷史溫度數(shù)據(jù)亦無法追溯，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，實現(xiàn)在線監(jiān)測水機后備保護回路RTD，并將溫度數(shù)據(jù)寫入歷史數(shù)據(jù)庫［5］，便于運行分析和事故分析。