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汽轮机轴瓦测温的可靠性分析与研讨

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何理智

  【摘 要】针对大唐宝鸡热电厂1、2号机组汽轮机轴承金属瓦温低于回油温度的问题,对1、2号机组汽轮机轴承金属瓦温的测量回路,测量方式及测温元件、补偿导线、安装方式等问题进行了全方位的分析,包括测温原件使用的合理性,安装方式及施工工艺进行研究,提出了一种解决大唐宝鸡热电厂1、2号机组汽轮机轴承金属瓦温低于回油温度的问题的技术方法,并进行相应的处理,彻底解决了困扰大唐宝鸡热电厂一年多的技术问题,为同类型问题的处理提供了参考。

  【关键词】汽轮机;轴瓦温度;测温元件;补偿导线

  1 前言

  大唐宝鸡热电厂1、2号机组汽轮机是北京北重汽轮电机有限责任公司生产的亚临界机组,一次再热、单轴双排汽采暖抽汽凝汽式机组,高压缸、中压缸、低压缸分离。汽轮机1—6瓦及推力瓦金属温度测量均采用K分度热电偶测量轴瓦金属温度,每个轴瓦有2只测温元件,每瓦前后各安装一只。推力瓦的工作面和非工作面各装一只测温元件,测量轴瓦乌金金属温度,推力盘在2、3瓦之间。每个轴瓦润滑油回油温度的测温元件装在轴瓦的润滑油回油管道上,采用Pt100热电阻测量,送入DCS系统进行显示。在DCS控制系统中,所有温度测量都带有坏点判断和速率判断功能,同时有坏点软光子报警功能,及时提醒运行人员发现温度测量的异常。

  2 汽轮机轴瓦温度测量存在的问题

  大唐宝鸡热电厂1、2号机组自从2009年投运以来,存在汽轮机轴瓦温度测量显示值低于回油温度测量显示值。具体检测数据如下表1所示。


  从汽轮机正常运行的逻辑推理及工作过程,应该是汽轮机轴瓦的金属温度,高于汽轮机轴瓦润滑油回油温度,因为润滑油经过汽轮机大轴与轴瓦之间时,形成油膜,并带走汽轮机大轴与轴瓦摩擦产生的热量。根据热传导原理,温度应逐步降低。但是,根据表一数据可以看出,实际情况恰恰相反,轴瓦金属温度低于回油温度,无法正确检测并反映汽轮机轴瓦温度的真实情况。由于汽轮机轴瓦温度是汽轮机监视的关键性参数,这就意味着汽轮机轴瓦温度显示失去了作用,同时汽轮机轴瓦温度保护有拒动的可能性。在汽轮机轴瓦温度真实偏高时,保护不能正确动作,损坏汽轮机,可能造成恶性事故。

  3 汽轮机轴瓦温度测量异常原因分析

  通过对汽轮机轴瓦温度测量方式,测温元件的安装及测量回路的安装工艺以及热电偶温度补偿是否正确进行全面分析,并最终找出原因,提出解决方案。

  (1)通过对其他厂同类机组的轴瓦温度测量方式进行调研,发现北京北重汽轮电机有限责任公司生产的汽轮机轴瓦温度的测量,都采用K分度热电偶测量。热电偶工作原理如下图1所示。


  热电偶测量温度就是利用热电效应来工作的,由于热电效应,回路中就会产生零点几到几十毫伏的热电动势,通过测量热电动势的方法就可以测量工作点的实际温度,它属于接触式测量,可以满足测量汽轮机轴瓦温度。我们排除了测温元件选型的问题。

  (2)通过对安装工艺的检查,发现接线牢固,DCS机柜的补偿导线极性正确,选用的补偿导线型号正确,DCS系统机柜的补偿电阻选用的是Cu50,且工作正常,排除了由于补偿导线选用不正确而导致的测量轴瓦温度偏低。同时对回油温度测量回路进行检查,发现采用三线制热电阻测量回路接线正确,温度元件校验合格,说明并不是回油温度的测量问题。

  (3)对汽轮机轴承座内部热电偶安装及接线回路进行检查,发现了一个问题,就是测温元件与外部链接采用航空插头链接,而航空插头的链接位置在汽轮机的轴承座内。并采用镀银线把热电偶测量线由航空插头引出到轴承座外部,然后采用补偿导线接入DCS控制系统,在热电偶测量回路中加入了第三种导体。在整个测量回路中,存在热电偶、镀银线、补偿导线这三种导体。根据热电偶的中间金属定律:“在热电偶测温回路中,串接第三种导体,只要其两端温度相同,则热电偶所产生的热电动势与串接的中间金属无关”,那么,我们把较短的测量镀银导线视其为第三种金属,如果镀银线两端温度相同,就可认为它们不影响热电偶所产生的热电动势即工作温度的测量。但是我们进一步检查发现,汽轮机轴瓦盖内与汽轮机轴瓦盖外是存在一定的温度差值,根据季节的不同,内外温差也不一样,这就产生了一个附加误差,从而导致汽轮机轴瓦温度低于回油温度,且根据季节不同温差也不同。

  4 解决方案的确定及处理过程

  根据以上问题,我们对汽轮机轴瓦温度测量系统进行处理,确保汽轮机轴瓦温度测量的准确性。在整个汽轮机轴瓦温度测量回路中去掉镀银线,直接采用K分度热电偶的补偿导线。为了便于检修,方便检查,保留热电偶与补偿导线链接的航空插头。

  但是在施工过程中,发现了问题。就是K分度热电偶的补偿导线与航空插头无法用焊锡丝进行焊接,因为K分度热电偶的补偿导线和锡不融合,导致焊接工作无法进行。为此我们进行技术调研后,采取了另外一种办法进行焊接。首先对需要焊接部分的补偿导线进行镀银处理,然后再与航空插头进行焊接。

  在实施过程中此方法切实可行,焊接牢靠,线路电阻满足工艺要求。在施工过程中用以上工艺对汽轮机轴瓦金属温度测量回路进行了改造,效果良好。

  5 改造效果

  通过以上方法进行改造,在正常运行中,汽轮机轴瓦金属温度与回油温度关系如下表2所示。


  从表2可以看出,汽轮机轴瓦温度高于回油温度,符合热传导学原理,能真实的反映了汽轮机轴瓦金属温度,提高了汽轮机轴瓦金属温度测量的可靠性,确保我厂汽轮机安全稳定运行。

  6 结语

  通过对大唐宝鸡热电厂汽轮机轴瓦温度可靠性的分析与研讨,得出在安装热电偶温度测量系统中,切不可接入第三种导体;如果必须要接入,必须保证第三种导体两端温度相等,否则会产生附加误差,导致温度测量偏高或偏低。同时我们还得出了一种其他导体与补偿导线焊接的新方法,可以解决补偿导线不融锡的技术问题。此结论对同类机组的同类问题具有指导意义。

来源:《中国科技纵横》2016年23期