黑河塘电站机组各轴承测温系统改造

[摘 要]水轮发电机组测温系统相关设备的制造工艺、安装工艺不够合理，一直存在测温跳变和断线问题，不能很好的满足水轮发电机组的运行要求。根据泰士特科技有限公司提供的新测温设备和安装工艺，进行电站机组各轴承测温系统改造方案。

[关键词]机组轴承 测温系统 测温电阻 新工艺

中图分类号：TV738 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0024-01

由于水轮机的特殊性及主机厂提供的测温电阻的问题，造成了黑河塘电站自运行以来在推力及导轴承的测温电阻方面，一直存在测温跳变和断线问题。这对于机组及电网的正常运行造成了很大的影响，存在严重的安全隐患。为彻底解决机组测温系统存在的问题，我们联系了深圳市泰士特科技有限公司专业人员，进行了现场踏勘，通过详细地分析、做出结论后，提出切实可行的测温系统改造方案。具体情况如下：

一、针对黑河塘电站现场情况，并结合泰士特科技有限公司对全国上百家电站测温系统的改造经验，认为造成测温跳变的主要原因有以下四点：

1、测温电阻结构不合理

原有产品为工业通用产品，并未从结构上针对水轮机的油槽进行设计，造成测温电阻在投产运行后有了较多的损坏。原测温电阻结构为航空插头形式，此结构插针为点接触在反复插拔或机组震动、油流冲击下易造成接触不良，反应在后端仪表上就是温度跳变。同时由于在其尾部（探头与导线连接处）未采取任何保护装置，在高速油流冲击下此处导线最易出线断线。

2、测温电阻感温元件采用老式铂丝绕制云母元件

铂丝绕制云母元件在高振动的场合容易产生绕丝匝间短路或者焊点松脱，从而造成阻值的变小和变大，从而产生温度的变小、变大，随着机组的运行反映在温度上的间歇性跳变。个别情况是机组停机时跳变现象又消失，因为这时正是处在测温电阻由好变坏的一个零界点上。

3、测温电阻导线抗干扰能力差或者没有可靠接地

测温电阻一部分接入测温屏，一部分接入南瑞的监控仪。而温度跳变主要集中在测温屏，在监控仪部分则很少跳变。由此不能排除由于接入测温屏和监控仪的测温电阻导线走线方向不一致，接入测温屏的测温电阻受到电磁干扰而引起温度跳变的可能性。

4、油槽出线装置不科学

水电站目前油槽出线装置普遍为大型航空插头和接线柱形式。而事实证明这两种装置都是不适合水电站油槽的特殊工况。航空插头结构在震动、反复插拔情况下易造成接触不良，同时如果存在虚焊、假焊同样也会造成接触不良引起温度跳变。接线柱结构将导线缠绕在接线柱上，在油槽内外用螺母将导线拧紧，同样在机组震动下，螺母松动也会造成接触不良，引起温度跳变。

二、根据设备的实际情况，结合泰士特科技有限公司专业人员的相关建议，制定出以下解决方案

1、芯片式感温元件

采用溅射及光刻工艺制作的德国进口Pt100芯片，漂移小，长期稳定性高，而且具有卓越的抗冲击和振动能力。因为芯片引脚最终要和导线或铠装丝的芯线焊接，焊接容易导致金属材料发脆而断开，所以要采用激光焊接工艺。芯片引脚采用铂镍合金可以保证焊接后引线的机械性能，避免导线在传感器内断开。

2、一体化结构

经项目检验，航空插头结构是不适合水电站现场工况的。而采用一体化结构设计，探头内部采用高纯度氧化镁填充，其特点是寿命长、响应速度快、机械性能高和绝缘性好。连接部位采用激光焊接工艺，确保质量可靠。

3、结构再设计

在采用一体化结构的同时，考虑到电站安装的实际情况，特科技有限公司对测温电阻结构进行再设计。为了便于测温电阻的安装，提供的活动螺母结构、活动卡套结构、固定卡套螺纹结构、固定螺母结构四种固定形式。针对尾部断线问题，提供铠装丝延伸、双扣波纹管和锥形弹簧三种保护装置。

针对黑河塘电站机组的设备实际情况，我们采用活动卡套螺纹结构，其特点是可以任意控制测温电阻插入深度，同时安装时导线不会随测温电阻转动。尾部采用铠装丝延伸保护形式，铠装丝相当于可以任意弯曲的不锈钢导线，可以彻底解决测温电阻尾部断线的问题。

4、特制屏蔽电缆

针对测温系统抗干扰信号性能差的问题，为测温电阻及引出导线实施一体化的网状屏蔽。不仅确保了测温电阻引出线屏蔽，而且确保了其他同类产品易忽略的传感器本身的屏蔽。现场施工时测温电阻导线从探头一直到端子箱都被屏蔽层包裹，现地端子箱接线时应将测温电阻导线的屏蔽与端子箱去盘柜的导线的屏蔽接在一起并包扎好，在盘柜端做好接地，即整个回路单点接地，端子箱不接地，盘柜端才接地。

电缆最主要的防护层，采用特殊的聚合物材料，耐油耐温，能够在100℃的油中至少工作8年，不发生老化和脆裂。在定子中，可以在120℃下工作10年。长期工作温度-85℃～200℃。优良的机械性能，能够在耐受较高强度的金属撞击、切割。具有非常高的抗拉 强度，也可耐受长期的重复弯折。使用环境：油槽、机坑、风洞、冷却器出入口等。属碎屑影响其他设备，也方便与接地端子接驳。

网状屏蔽

致密的屏蔽网在大型发电机的环境中有绝对的意义。抵御强电场、特别是强磁场的干扰对于小信号传输至关重要。考究的金属材料一方面要顺利地导出干扰信号，极细的金属丝必须有足够的抗弯折能力以避免金属碎屑影响其他设备，也方便与接地端子接驳。

缠绕层：是一种聚合物材料，主要是防止屏蔽网伤及绝缘层。也增强电缆整体的机械性能。

绝缘层：同样采用一种聚合物，耐压等级在2000V以上。具有与电缆护套相当的物理和化学性能，耐油和耐温与护套相同。因此在狭小的环境中有时剔除护套、屏蔽网和缠绕层，单独当作导线使用，比如在定子线棒和铁芯中的温度传感器就是如此。

镀银导体

TST电缆有2芯、3芯、4芯和6芯规格，每芯有7股、或19股、或48股组成，每股直径有？0.15、？0.20的区别。这些参数都可根据用户选择、订制。材质

紫铜镀银。导体表面镀银可防止芯线在长期高温环境下被氧化，由于电荷是沿金属表面移动，镀银也可以提高导电率。机械性能电缆的抗拉强度主要是由芯线承担的，抗重复载荷能力也是必须的，由于材质的纯度和生产工艺确保TST电缆在二方面都有卓越的表现。

5、全新的油槽出线盘

针对水电站现场采用的航空插头、接线柱等各种不合理的油槽出线装置所造成的温度跳变、漏油、渗油等问题，采用全新的油槽出线装盘，保证测温电阻导线从轴承瓦到现地端子箱之间无任何转接，确保测量的准确。

油槽出线盘选用和油槽本体同种材质Q235碳素钢，出线盘采用镀镍处理防止现场生锈。出线盘上的电缆防水接头采用德国进口，规格尺寸有M12×1.5和M16×1.5两种规格，防护等级IP68，耐压5bar。

6、规范的油槽内布线

测温电阻电缆在油槽中受到油流强烈的冲击，就近可靠的多点固定是非常关键的。大部分电厂没有解决好这个问题，这是造成油槽内传感器根部断线、接触不良的主要原因之一。

固定装置，由不锈钢棒冲弯成型，便于在油槽中焊接，钢棒表面光滑便于测温电阻导线绑扎，不会伤及到导线。型号：TST-YCGD001现场绑扎采用棉质的白布带，可以防止导线在油槽中的磨损。白布带绑扎好需要在外层涂上调配好的环氧树脂胶。调配环氧树脂需要添加无水乙醇。配对比例1kg双组分环氧配300ml无水乙醇。环氧胶水型号：TST -HY100TST HY100沿油槽底部走线。

测温电阻导线从瓦上出来后沿油槽底部圆周布好线，将测温电阻铠装丝或波纹管与测温电阻导线连接的过渡接头部位绑扎在最近的绑扎点部位，这样油流冲击时只会作用在铠装丝和波纹管上，对测温电阻导线基本无影响。导线在油槽中布置好后，绑扎点位应该离每支测温电阻最近设置一个，其余部位间隔30～50CM设置一个绑扎固定点。