吳篤超

(國家能源集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，江蘇 南京 210023）

0 引 言

目前，大型汽輪發(fā)電機(jī)定子線棒通常用水作為介質(zhì)進(jìn)行冷卻，即通過定子冷卻水帶出定子線棒內(nèi)的基本銅耗（直流銅耗）和附加損耗（交流附加損耗）等所產(chǎn)生的熱量。通過發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)和監(jiān)測定子線棒層間溫度與出水溫度可以有效發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水回路是否存在問題，防止因內(nèi)冷水回路堵塞造成發(fā)電機(jī)線棒燒損。在國家能源局《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中也有“定子線棒層間測溫元件的溫差達(dá)8 ℃或定子線棒引水管同層出水溫差達(dá)8 ℃時應(yīng)報警，定子線棒溫差達(dá)14 ℃或定子引水管出水溫差達(dá)12 ℃，或任一定子槽內(nèi)層間測溫元件溫度超過90 ℃或出水溫度超過85 ℃時，應(yīng)立即降低負(fù)荷，在確認(rèn)測溫元件無誤后，為避免發(fā)生重大事故，應(yīng)立即停機(jī)”的要求，但造成發(fā)電機(jī)定子線棒層間溫度和出水溫度異常的原因有很多，遇到異常時應(yīng)仔細(xì)辨認(rèn)識別。本文主要介紹幾種常見的定子線棒溫度異常情況，并結(jié)合實(shí)際給出分析方法和處理意見。

1 幾種常見的發(fā)電機(jī)定子線棒層間溫度和出水溫度異常情況及分析

1.1 測溫元件故障

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，定子線棒測溫元件故障是導(dǎo)致定子線棒層間溫度和出水溫度異常的重要原因。由于測溫元件故障，因此其反映的溫度并非定子線棒的真實(shí)溫度，應(yīng)查找問題所在并及時更換。常見的測溫元件故障包括測溫元件損壞和測溫元件引線破損或虛接兩種。

1.1.1 測溫元件損壞

測溫元件損壞是指測溫元件因質(zhì)量問題或長時間使用老化導(dǎo)致無法正確反饋溫度。通常定子線棒層間內(nèi)埋設(shè)有兩套測溫鉑電阻，一套運(yùn)行，另一套為備用[1]。由于兩套測溫鉑電阻同時損壞的概率較小，因此若懷疑測溫元件損壞，可在不同工況下測量兩套元件的電阻值，若阻值不同則可判斷為測溫元件本身的問題。

1.1.2 測溫元件引線破損或虛接

測溫元件引線破損是指因長時間運(yùn)行，測溫元件引線之間互相摩擦導(dǎo)致引線表皮及屏蔽層破損，又因發(fā)電機(jī)內(nèi)磁場作用，造成測量信號跳變。測溫元件引線虛接是指引線與接線板之間接觸不良，導(dǎo)致接觸電阻增大，造成顯示溫度與實(shí)際不符。這類故障通常會引起顯示溫度跳變，可以通過在分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）上查看溫度歷史曲線來判斷是否存在此類問題。

1.2 異物堵塞

異物堵塞是指異物通過定子冷卻水的內(nèi)循環(huán)水路進(jìn)入定子線棒，從而堵塞內(nèi)部空心導(dǎo)線，造成水流量減小，定子線棒層間溫度和出水溫度升高。常見的異物包括水垢、焊渣以及脫落的法蘭密封襯墊等[2]。某廠#2機(jī)組額定功率為330 MW，額定電流為11 207 A。在進(jìn)行#2發(fā)電機(jī)溫升試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)其定子線棒4#槽出水溫度較其余各槽出水溫度偏高，定子線棒36#槽層間溫度（測溫元件埋在槽內(nèi)上下層線棒之間）較其余各槽溫度偏高，實(shí)測數(shù)據(jù)具體如表1和表2所示。

表1 4#槽出水與其余各線棒出水在不同工況下的溫度比較

表2 36#槽層間與其余各槽層間在不同工況下的溫度比較

由表1和表2可以看出，有功功率在330 MW左右時，線棒出水溫度溫差達(dá)15.1 ℃，線棒層間溫度溫差達(dá)12.1 ℃，均超過規(guī)定要求，且偏離值隨著負(fù)荷的增加而快速增加。在排除測溫元件故障的情況下，參照發(fā)電機(jī)定子裝配圖，可以判斷出水4#上層線棒與36#槽內(nèi)下層線棒相應(yīng)水支路存在微堵的可能。

1.3 人為原因

在實(shí)際運(yùn)行中，操作人員疏忽大意或“兩票三制”制度落實(shí)不到位等也可能導(dǎo)致定子線棒層間溫度和出水溫度顯示異常。如某廠#1機(jī)組額定功率為660 MW，額定電流為19 245 A。2016年10月26日，電科院技術(shù)人員在該廠例行檢查時發(fā)現(xiàn)#1發(fā)電機(jī)定子線棒出水溫度顯示異常。在負(fù)荷為320 MW時，定子冷卻水進(jìn)口溫度為41.0 ℃，定子冷卻水出口溫度為45.7 ℃，而42個定子線棒出水溫度在40.9～41.8 ℃，比定子冷卻水出口溫度低，并且在之后的觀察中還發(fā)現(xiàn)隨著負(fù)荷的升高定子線棒出水溫度基本沒有變化。

在排除測溫元件故障的情況下，技術(shù)人員詢問了電廠之前的運(yùn)行狀況，得知該廠#1機(jī)組在10月4日到10月15日之間因鍋爐結(jié)焦而停機(jī)，通過在DCS上調(diào)取歷史曲線發(fā)現(xiàn)在10月4日停機(jī)前定子線棒出水溫度一切正常，其溫度與定子冷卻水出口溫度相近，10月15日起機(jī)之后定子線棒出水溫度出現(xiàn)異常，其溫度與定子冷卻水進(jìn)口溫度相近，因此懷疑#1發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)運(yùn)行方式出現(xiàn)問題。經(jīng)電廠調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在#1機(jī)組停機(jī)期間，運(yùn)行人員曾對#1發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)進(jìn)行反沖洗，但反沖洗操作完畢后并未將定冷水系統(tǒng)各閥門恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，即定冷水系統(tǒng)一直在反沖洗狀態(tài)下運(yùn)行，因此DCS顯示的定子線棒出水溫度實(shí)際為定子線棒的進(jìn)水溫度。

2 缺陷處理

2.1 由于測溫元件故障導(dǎo)致的溫度異常

當(dāng)判斷定子線棒層間溫度和出水溫度異常是測溫元件故障引起時，應(yīng)通知熱工人員立即檢查測溫元件是否完好。需先開出工作票，工作票安全措施執(zhí)行完畢，并經(jīng)監(jiān)盤的運(yùn)行人員同意后方可開始工作。對于需要檢查的溫度異常點(diǎn)，可就地測量元件的直流電阻值，并換算成溫度值與DCS顯示值對比查看是否一致，同時檢查絕緣是否正常，檢查線路有無虛接、短路或斷線等問題。若測溫元件損壞，應(yīng)在停機(jī)期間對其進(jìn)行更換，在更換測溫元件的過程中要做好防止異物進(jìn)入發(fā)電機(jī)的措施，更換工作結(jié)束后要對發(fā)電機(jī)進(jìn)行氣密試驗(yàn)，防止發(fā)電機(jī)運(yùn)行中漏氫。若測溫元件引線破損，應(yīng)更換引線并重新綁扎固定，包括線與線之間的固定以及線與穿線管直接的固定，避免它們之間相互摩擦。若測溫元件虛接，則應(yīng)對測溫元件的接頭重新插拔和緊固。

2.2 異物堵塞導(dǎo)致的溫度異常

當(dāng)判斷定子線棒層間溫度和出水溫度異?？赡苁钱愇锒氯饡r，應(yīng)及時降低機(jī)組負(fù)荷，并盡快安排停機(jī)。停機(jī)后應(yīng)先做水流量試驗(yàn)或熱水流試驗(yàn)，檢查有無水流量偏低或線棒出水降溫曲線分散較大的線棒，若存在這樣的線棒，還需檢查其與運(yùn)行中溫度異常的線棒有無對應(yīng)關(guān)系[3]。試驗(yàn)結(jié)束后對定子繞組整體進(jìn)行正反向沖洗，每次沖洗完成后應(yīng)檢查過濾網(wǎng)，查看是否有異物遺落。整體沖洗結(jié)束后可拆開發(fā)電機(jī)，對溫度異常的單根線棒分別用氮?dú)夂湍Y(jié)水進(jìn)行反復(fù)數(shù)次正反向沖洗，直至異物徹底清除?；謴?fù)繞組線棒水路后，發(fā)電機(jī)再進(jìn)行整體正反向沖洗，檢查濾網(wǎng)是否仍有異物，然后再次進(jìn)行水流量試驗(yàn)或熱水流試驗(yàn)，驗(yàn)證沖洗的結(jié)果[4]。

2.3 人為原因?qū)е碌臏囟犬惓?/h3>

人為原因?qū)е碌臏囟犬惓Ｒ槍γ總€事件具體來處理，如上文提到的反沖洗操作完畢后并未將定冷水系統(tǒng)各閥門恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)導(dǎo)致的溫度異常，可在跟調(diào)度請示之后，由運(yùn)行人員將#1機(jī)負(fù)荷降至100 MW，無功調(diào)至0 Mvar，解除#1機(jī)斷水保護(hù)和備用定冷水泵連鎖，之后同時操作4個閥門，全開發(fā)電機(jī)進(jìn)水手動門、全開發(fā)電機(jī)回水手動門、全關(guān)發(fā)電機(jī)反沖洗進(jìn)水手動門以及全關(guān)發(fā)電機(jī)反沖洗濾網(wǎng)后手動門。操作完畢后檢查#1發(fā)電機(jī)相關(guān)系統(tǒng)各參數(shù)正常，投入備用定冷水泵連鎖，斷水保護(hù)，機(jī)組加負(fù)荷至330 MW，穩(wěn)定一段時間后各參數(shù)均正常，顯示#1機(jī)定冷水系統(tǒng)已切換回正常運(yùn)行方式。

減少人為原因?qū)е碌臏囟犬惓＿€應(yīng)以預(yù)防為主，加大對運(yùn)行人員的培訓(xùn)和管理力度，按照《汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行導(dǎo)則》（DL/T 1164—2012）的要求，定子內(nèi)冷水的流量和進(jìn)出水溫度等應(yīng)至少每兩小時抄錄一次[5]。運(yùn)行人員除了按時抄錄數(shù)據(jù)外，還應(yīng)具備判斷相關(guān)各項(xiàng)參數(shù)是否符合正常值的能力。

3 結(jié) 論

定子線棒層間溫度和出水溫度是大型汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中重要的監(jiān)控參數(shù)，一旦定子冷卻水水路堵塞，冷卻介質(zhì)無法將線棒產(chǎn)生的熱量帶走，就有可能造成發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣受損，從而出現(xiàn)機(jī)組非停事故。發(fā)現(xiàn)定子線棒層間溫度和出水溫度異常時，正確判斷異常原因并及時處理至關(guān)重要，根據(jù)本文給出的溫度異常分析方法可以快速對可能的原因進(jìn)行排查并及時處理，從而規(guī)避風(fēng)險，保證發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。