水電站測(cè)溫電阻常見故障原因分析

摘要:水電站設(shè)備的測(cè)溫電阻如果發(fā)生故障,將產(chǎn)生無法監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行溫度或測(cè)量溫度值跳變、誤報(bào)等問題，對(duì)水電站的正常運(yùn)行造成困擾,并增加維護(hù)工作量。在介紹水電站常見測(cè)溫原理及測(cè)溫電阻特殊性的基礎(chǔ)上,從測(cè)溫電阻本身及測(cè)溫電阻安裝兩個(gè)方面分析歸納了常見的故障,并針對(duì)故障原因提出了相應(yīng)的解決方法,參照瀑布溝、深溪溝水電站的成功經(jīng)驗(yàn),確定了大崗山溫控電阻的安裝工藝,以期提高大崗山水電站機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。
　　水電站設(shè)備運(yùn)行過程中,當(dāng)溫度或溫升超過允許極限值，設(shè)備的故障率會(huì)大大提高，如果不及時(shí)采取有效措施,還可能給設(shè)備帶來災(zāi)難性后果。目前,主要采用在水電站設(shè)備重要部位安裝測(cè)溫電阻的方式對(duì)設(shè)備運(yùn)行溫度進(jìn)行監(jiān)視,對(duì)于無法安裝測(cè)溫電阻的地方大都采用紅外測(cè)溫方式進(jìn)行定期監(jiān)視。水電站安裝測(cè)溫電阻的部位通常有發(fā)電機(jī)定子繞組、水輪發(fā)電機(jī)組各部軸承、發(fā)電機(jī)空氣冷卻器、變壓器本體等。
　　調(diào)查發(fā)現(xiàn),水電站中普遍存在由于測(cè)溫電阻故障造成無法監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)溫度、溫度跳變、誤報(bào)等問題，給水電站的正常運(yùn)行造成了較大困擾,也增加了維護(hù)工作量。有些故障還引起設(shè)備溫度保護(hù)誤動(dòng),造成發(fā)電機(jī)組非計(jì)劃性停運(yùn),有時(shí)溫度過高導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子繞組和機(jī)組軸承燒毀的嚴(yán)重事故。因此，分析測(cè)溫電阻故障原因,消除設(shè)備隱患，提高測(cè)溫電阻的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性成為一項(xiàng)非常緊迫的工作。
1常見測(cè)溫原理簡(jiǎn)介
　　在工業(yè)應(yīng)用中,溫度測(cè)量有熱電偶和熱電阻兩種方式。熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的，即根據(jù)電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性進(jìn)行溫度測(cè)量,目前應(yīng)用最廣泛的金屬熱電阻材料是鉑和銅,常用的型號(hào)有Pt100和Cu50兩種。根據(jù)水電站設(shè)備運(yùn)行特征和制造工藝，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)水電站測(cè)溫元件均采用Pt100芯片。
　　水電站測(cè)溫電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),與控制室之間存在一定的距離,通常電阻信號(hào)由引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或其它儀表上。一般的信號(hào)連接方式有二線制、三線制、四線制。通常水電站發(fā)電機(jī)和變壓器都配置有溫度保護(hù)裝置,保護(hù)裝置經(jīng)過邏輯計(jì)算后可發(fā)出報(bào)警信號(hào),對(duì)溫度測(cè)量精度有高要求,所以水電站一般都采用三線制和四線制,使電纜電阻不平衡對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響降到最小如:瀑布溝、深溪溝、漫灣電站采用三線制,龔嘴、銅街子電站采用四線制。
2測(cè)溫電阻的特殊性
(1)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),不易維護(hù)。水電站測(cè)溫電阻投人運(yùn)行后,不受發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的影響而不間斷地長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。在電機(jī)制造過程中,定子測(cè)溫電阻預(yù)先安置在定子線圈和定子鐵芯之間，用來測(cè)量該處的平均溫度。定子測(cè)溫電阻發(fā)生故障后只能等檢修時(shí)拆除線棒后再進(jìn)行更換。同樣，機(jī)組各部軸承測(cè)溫電阻故障發(fā)生后也只有等機(jī)組檢修時(shí)打開油槽才能處理。在處理測(cè)溫電阻故障之前，故障點(diǎn)測(cè)溫元件將無法發(fā)揮作用,這樣就造成運(yùn)行人員長(zhǎng)期無法監(jiān)視該點(diǎn)溫度,成為設(shè)備運(yùn)行隱患,不利于機(jī)組安全運(yùn)行。
(2)重要性。定子溫度高會(huì)導(dǎo)致絕緣材料性能下降,甚至擊穿絕緣材料,使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生災(zāi)難性后果。過高的溫度還可能損壞發(fā)電機(jī)組軸承,造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此,必須實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行溫度,在設(shè)備溫度升高到危險(xiǎn)溫度之前采取相應(yīng)的措施,避免事故發(fā)生。
(3)運(yùn)行環(huán)境差。安裝在軸承油槽里的測(cè)溫電阻長(zhǎng)期浸泡在透平油里，并時(shí)刻承受油流的沖擊和機(jī)組的振動(dòng)。此外，水電站的電磁干擾源多,且干擾強(qiáng)度大,特別是發(fā)電機(jī)漏磁產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)定子推力瓦和上導(dǎo)瓦測(cè)溫電阻的干擾大。
3測(cè)溫電阻故障分析
3.1測(cè)溫電阻自身問題
(1)長(zhǎng)期穩(wěn)定性差,可靠性低。測(cè)溫元件本身質(zhì)量差,運(yùn)行一段時(shí)間就出現(xiàn)誤報(bào)、跳變或沒有讀數(shù)等問題。水電站的定子繞組溫度和各軸承溫度都會(huì)用來進(jìn)行溫度保護(hù)邏輯判斷,為了避免溫度保護(hù)誤動(dòng)作,在更換這些測(cè)點(diǎn)的測(cè)溫電阻前,電站人員就不得不屏蔽掉這些測(cè)點(diǎn)的溫度測(cè)量通道,造成這些測(cè)點(diǎn)溫度長(zhǎng)期無法監(jiān)測(cè)顯示,嚴(yán)重影響運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的判斷。
(2)導(dǎo)線根部斷線。導(dǎo)線根部是剛性測(cè)溫電阻和柔性導(dǎo)線連接的部位,應(yīng)力容易集中。如果導(dǎo)線根部無保護(hù)或保護(hù)不可靠,機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),流動(dòng)的油膜不斷作用在導(dǎo)線根部,很容易造成導(dǎo)線材料的疲勞,從而出現(xiàn)斷線情況。
(3)導(dǎo)線開裂。有的水電站的測(cè)溫電阻引出導(dǎo)線耐油、耐溫性能比較差,長(zhǎng)期浸泡在較高溫度的透平油中會(huì)出現(xiàn)變硬、變脆現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)線里邊的芯線還會(huì)出現(xiàn)裂紋,導(dǎo)線芯線裸露在外,可能會(huì)造成溫度測(cè)量回路短路,導(dǎo)致溫度測(cè)量不正確。
(4)連接不可靠。有的測(cè)溫電阻采用航空插頭結(jié)構(gòu),插針接觸面小，機(jī)組運(yùn)行時(shí),由于振動(dòng)容易引起接觸不良,造成溫度跳變。
(5)固定方式設(shè)計(jì)不合理。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn),有的水電廠采用的測(cè)溫電阻探頭根部為固定螺紋結(jié)構(gòu)，固定探頭時(shí)，后端導(dǎo)線隨著轉(zhuǎn)動(dòng),容易被擰斷。
3.2測(cè)溫電阻安裝問題
(1)油槽中布線不規(guī)范。導(dǎo)線固定、綁扎采用硬塑料扎帶,容易傷及導(dǎo)線外皮。有的采用薄鐵皮固定導(dǎo)線束,尖銳的薄鐵皮邊緣很容易傷及導(dǎo)線留下隱患。有的油槽中布線不牢靠，機(jī)組運(yùn)行時(shí)油流、涌浪容易造成接頭處測(cè)溫線斷線。
(2)導(dǎo)線轉(zhuǎn)接問題。測(cè)溫電阻出線較短，造成在油槽中轉(zhuǎn)接點(diǎn)較多,每個(gè)轉(zhuǎn)接點(diǎn)都要焊接,而油槽空間狹小,焊接操作不方便,多一個(gè)焊接點(diǎn)就多一次發(fā)生隱患的概率。例如:深溪溝水電站油槽內(nèi)測(cè)溫電阻導(dǎo)線采用螺桿轉(zhuǎn)接，每根導(dǎo)線通過螺母固定在環(huán)氧板上,多一次轉(zhuǎn)接就又多了一道工序,轉(zhuǎn)接環(huán)氧板接線端子容易松動(dòng)和氧化,造成接觸不良,引起溫度值跳變。
(3)測(cè)溫電阻及導(dǎo)線沒有有效屏蔽。有的電廠“對(duì)測(cè)溫電阻沒有實(shí)施有效屏蔽,使發(fā)電機(jī)的強(qiáng)電場(chǎng)和強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)測(cè)溫回路產(chǎn)生較大干擾,造成測(cè)量不正確。
4解決方法
4.1采用穩(wěn)定可靠的測(cè)溫元件
　　采用光刻濺射工藝制作的薄膜鉑電阻元件,是將鉑粉噴在陶瓷骨架上,用激光刻回路,同時(shí)元件和引線之間采用激光焊接,這種焊接抗震性能優(yōu)越，可保證測(cè)溫元件的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
4.2采用結(jié)構(gòu)先進(jìn)的測(cè)溫電阻
　　多個(gè)電站的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,航空插頭結(jié)構(gòu)不適合水電廠運(yùn)行工況。而采用一體化結(jié)構(gòu)測(cè)溫電阻,延長(zhǎng)導(dǎo)線，中間沒有聯(lián)接器和轉(zhuǎn)接點(diǎn)，導(dǎo)線一直延伸到端子箱,可大大堿少由于接觸不良造成的故障?，F(xiàn)場(chǎng)確實(shí)需要轉(zhuǎn)接的導(dǎo)線,應(yīng)選用國(guó)際先進(jìn)、質(zhì)量可靠、防護(hù)等級(jí)較高、接插性能優(yōu)異的接插聯(lián)接器。采用活動(dòng).固定卡套螺紋及可動(dòng)螺紋安裝結(jié)構(gòu)，以便于現(xiàn)場(chǎng)安裝固定。
4.3采用專用屏蔽電纜
　　專用屏藏電纜必須耐油、耐腐蝕和耐熱性能好,能在水電廠發(fā)電機(jī)軸承、風(fēng)洞、定子中長(zhǎng)期工作,能夠抵御強(qiáng)電場(chǎng)和強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾,能夠長(zhǎng)距離傳輸微弱電壓、電流、電阻信號(hào)。
4.4在測(cè)溫元件根部采取保護(hù)措施
　　在測(cè)溫元件后端加裝彈簧保護(hù)裴置或者直接將測(cè)溫元件根部用鎧裝絲延伸出來,防止油流沖擊、振動(dòng)、彎折造成導(dǎo)線根部斷線。
4.5優(yōu)化油槽出線裝置
　　設(shè)計(jì)專門的油槽出線裝置,解決導(dǎo)線出油槽漏油、安裝不便等問題。導(dǎo)線無需一根根焊接或通過螺桿轉(zhuǎn)接,可從密封夾套中直接穿出,并具有較高防護(hù)等級(jí)。
4.6規(guī)范安裝布線作業(yè)
(1)推力、上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)軸承油槽內(nèi),由于油體旋轉(zhuǎn)速度很快,對(duì)測(cè)溫電阻探頭和導(dǎo)線的連接部位沖擊力很大,現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)要特別注意,可就近多點(diǎn)固定，盡量順著油流沖擊的方向布線以減少油流對(duì)探頭根部導(dǎo)線的沖擊。
(2)測(cè)溫電阻導(dǎo)線在油槽內(nèi)走線,每隔30cm用白布帶綁扎,然后用的AB膠,將A膠和B膠按1:1的比例混合后,用無水乙醇稀釋,或選用浸泡好的蟲膠漆,涂刷在白布帶綁扎處，使其固化、引線集結(jié)成束,減少油流沖擊的影響。
(3)沿油槽底部將測(cè)溫電阻引線集結(jié)成一束,每隔50cm用線卡將線束固定在油槽壁或支架上。采用由耐油橡膠包裹著的線卡,防止導(dǎo)線外皮磨破,避免導(dǎo)線在油槽內(nèi)發(fā)生機(jī)械損壞?？梢愿鶕?jù)線束的大小選擇不同規(guī)格的線卡。線卡較大時(shí)，可以先用白布帶將線東纏繞后,再用線卡固定。
(4)敷設(shè)線束時(shí),不能電源線、控制線與信號(hào)線扎在一起平行敷設(shè),更不能穿在一根管內(nèi)。在干擾較大地方,最好用有屏蔽層專用導(dǎo)線,并將屏蔽層端接地。
5結(jié)語(yǔ)
　　水電站6臺(tái)機(jī)組4部軸承全部測(cè)溫電阻已按上述方法改造完成,取得了良好的效果,深溪溝、漫灣水電站也將按上述方法開展測(cè)溫電阻改造工作。水電站建設(shè)將借鑒上述電廠的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)溫電阻選型和安裝工作。也希望上述方法能夠給其他水電站測(cè)溫電阻改造和新建水電站測(cè)溫電阻選型、安裝提供一些借鑒經(jīng)驗(yàn)。