汽輪機(jī)軸瓦測溫的可靠性分析與研討

何理智

【摘 要】針對大唐寶雞熱電廠1、2號機(jī)組汽輪機(jī)軸承金屬瓦溫低于回油溫度的問題，對1、2號機(jī)組汽輪機(jī)軸承金屬瓦溫的測量回路，測量方式及測溫元件、補(bǔ)償導(dǎo)線、安裝方式等問題進(jìn)行了全方位的分析，包括測溫原件使用的合理性，安裝方式及施工工藝進(jìn)行研究，提出了一種解決大唐寶雞熱電廠1、2號機(jī)組汽輪機(jī)軸承金屬瓦溫低于回油溫度的問題的技術(shù)方法，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，徹底解決了困擾大唐寶雞熱電廠一年多的技術(shù)問題，為同類型問題的處理提供了參考。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī) 軸瓦溫度 測溫元件 補(bǔ)償導(dǎo)線

1 前言

大唐寶雞熱電廠1、2號機(jī)組汽輪機(jī)是北京北重汽輪電機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的亞臨界機(jī)組，一次再熱、單軸雙排汽采暖抽汽凝汽式機(jī)組，高壓缸、中壓缸、低壓缸分離。汽輪機(jī)1—6瓦及推力瓦金屬溫度測量均采用K分度熱電偶測量軸瓦金屬溫度，每個軸瓦有2只測溫元件，每瓦前后各安裝一只。推力瓦的工作面和非工作面各裝一只測溫元件，測量軸瓦烏金金屬溫度，推力盤在2、3瓦之間。每個軸瓦潤滑油回油溫度的測溫元件裝在軸瓦的潤滑油回油管道上，采用Pt100熱電阻測量，送入DCS系統(tǒng)進(jìn)行顯示。在DCS控制系統(tǒng)中，所有溫度測量都帶有壞點(diǎn)判斷和速率判斷功能，同時有壞點(diǎn)軟光子報警功能，及時提醒運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)溫度測量的異常。

2 汽輪機(jī)軸瓦溫度測量存在的問題

大唐寶雞熱電廠1、2號機(jī)組自從2009年投運(yùn)以來，存在汽輪機(jī)軸瓦溫度測量顯示值低于回油溫度測量顯示值。具體檢測數(shù)據(jù)如下表1所示。

從汽輪機(jī)正常運(yùn)行的邏輯推理及工作過程，應(yīng)該是汽輪機(jī)軸瓦的金屬溫度，高于汽輪機(jī)軸瓦潤滑油回油溫度，因?yàn)闈櫥徒?jīng)過汽輪機(jī)大軸與軸瓦之間時，形成油膜，并帶走汽輪機(jī)大軸與軸瓦摩擦產(chǎn)生的熱量。根據(jù)熱傳導(dǎo)原理，溫度應(yīng)逐步降低。但是，根據(jù)表一數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)際情況恰恰相反，軸瓦金屬溫度低于回油溫度，無法正確檢測并反映汽輪機(jī)軸瓦溫度的真實(shí)情況。由于汽輪機(jī)軸瓦溫度是汽輪機(jī)監(jiān)視的關(guān)鍵性參數(shù)，這就意味著汽輪機(jī)軸瓦溫度顯示失去了作用，同時汽輪機(jī)軸瓦溫度保護(hù)有拒動的可能性。在汽輪機(jī)軸瓦溫度真實(shí)偏高時，保護(hù)不能正確動作，損壞汽輪機(jī)，可能造成惡性事故。

3 汽輪機(jī)軸瓦溫度測量異常原因分析

通過對汽輪機(jī)軸瓦溫度測量方式，測溫元件的安裝及測量回路的安裝工藝以及熱電偶溫度補(bǔ)償是否正確進(jìn)行全面分析，并最終找出原因，提出解決方案。

（1）通過對其他廠同類機(jī)組的軸瓦溫度測量方式進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)北京北重汽輪電機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的汽輪機(jī)軸瓦溫度的測量，都采用K分度熱電偶測量。熱電偶工作原理如下圖1所示。

熱電偶測量溫度就是利用熱電效應(yīng)來工作的，由于熱電效應(yīng)，回路中就會產(chǎn)生零點(diǎn)幾到幾十毫伏的熱電動勢， 通過測量熱電動勢的方法就可以測量工作點(diǎn)的實(shí)際溫度，它屬于接觸式測量，可以滿足測量汽輪機(jī)軸瓦溫度。我們排除了測溫元件選型的問題。

（2）通過對安裝工藝的檢查，發(fā)現(xiàn)接線牢固，DCS機(jī)柜的補(bǔ)償導(dǎo)線極性正確，選用的補(bǔ)償導(dǎo)線型號正確，DCS系統(tǒng)機(jī)柜的補(bǔ)償電阻選用的是Cu50，且工作正常，排除了由于補(bǔ)償導(dǎo)線選用不正確而導(dǎo)致的測量軸瓦溫度偏低。同時對回油溫度測量回路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)采用三線制熱電阻測量回路接線正確，溫度元件校驗(yàn)合格，說明并不是回油溫度的測量問題。

（3）對汽輪機(jī)軸承座內(nèi)部熱電偶安裝及接線回路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)了一個問題，就是測溫元件與外部鏈接采用航空插頭鏈接，而航空插頭的鏈接位置在汽輪機(jī)的軸承座內(nèi)。并采用鍍銀線把熱電偶測量線由航空插頭引出到軸承座外部，然后采用補(bǔ)償導(dǎo)線接入DCS控制系統(tǒng)，在熱電偶測量回路中加入了第三種導(dǎo)體。在整個測量回路中，存在熱電偶、鍍銀線、補(bǔ)償導(dǎo)線這三種導(dǎo)體。根據(jù)熱電偶的中間金屬定律： “在熱電偶測溫回路中， 串接第三種導(dǎo)體， 只要其兩端溫度相同， 則熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢與串接的中間金屬無關(guān)”， 那么， 我們把較短的測量鍍銀導(dǎo)線視其為第三種金屬， 如果鍍銀線兩端溫度相同，就可認(rèn)為它們不影響熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢即工作溫度的測量。但是我們進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)軸瓦蓋內(nèi)與汽輪機(jī)軸瓦蓋外是存在一定的溫度差值，根據(jù)季節(jié)的不同，內(nèi)外溫差也不一樣，這就產(chǎn)生了一個附加誤差，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)軸瓦溫度低于回油溫度，且根據(jù)季節(jié)不同溫差也不同。

4 解決方案的確定及處理過程

根據(jù)以上問題，我們對汽輪機(jī)軸瓦溫度測量系統(tǒng)進(jìn)行處理，確保汽輪機(jī)軸瓦溫度測量的準(zhǔn)確性。在整個汽輪機(jī)軸瓦溫度測量回路中去掉鍍銀線，直接采用K分度熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線。為了便于檢修，方便檢查，保留熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線鏈接的航空插頭。

但是在施工過程中，發(fā)現(xiàn)了問題。就是K分度熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線與航空插頭無法用焊錫絲進(jìn)行焊接，因?yàn)镵分度熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線和錫不融合，導(dǎo)致焊接工作無法進(jìn)行。為此我們進(jìn)行技術(shù)調(diào)研后，采取了另外一種辦法進(jìn)行焊接。首先對需要焊接部分的補(bǔ)償導(dǎo)線進(jìn)行鍍銀處理，然后再與航空插頭進(jìn)行焊接。

在實(shí)施過程中此方法切實(shí)可行，焊接牢靠，線路電阻滿足工藝要求。在施工過程中用以上工藝對汽輪機(jī)軸瓦金屬溫度測量回路進(jìn)行了改造，效果良好。

5 改造效果

通過以上方法進(jìn)行改造，在正常運(yùn)行中，汽輪機(jī)軸瓦金屬溫度與回油溫度關(guān)系如下表2所示。

從表2可以看出，汽輪機(jī)軸瓦溫度高于回油溫度，符合熱傳導(dǎo)學(xué)原理，能真實(shí)的反映了汽輪機(jī)軸瓦金屬溫度，提高了汽輪機(jī)軸瓦金屬溫度測量的可靠性，確保我廠汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

6 結(jié)語

通過對大唐寶雞熱電廠汽輪機(jī)軸瓦溫度可靠性的分析與研討，得出在安裝熱電偶溫度測量系統(tǒng)中，切不可接入第三種導(dǎo)體；如果必須要接入，必須保證第三種導(dǎo)體兩端溫度相等，否則會產(chǎn)生附加誤差，導(dǎo)致溫度測量偏高或偏低。同時我們還得出了一種其他導(dǎo)體與補(bǔ)償導(dǎo)線焊接的新方法，可以解決補(bǔ)償導(dǎo)線不融錫的技術(shù)問題。此結(jié)論對同類機(jī)組的同類問題具有指導(dǎo)意義。