淺談推力瓦瓦溫傳感器選型

清湖　抽蓄技術(shù)交流

一、前言

推力瓦位于上機(jī)架內(nèi)，用于承擔(dān)整個(gè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及水輪機(jī)的重量，是機(jī)組相當(dāng)重要的承重部分。推力瓦瓦溫是機(jī)組非常重要的監(jiān)測(cè)點(diǎn)之一。瓦溫過(guò)高，將直接影響生產(chǎn)效率，影響機(jī)組的安全性。如果瓦溫傳感器選型不當(dāng)，一會(huì)導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)瓦溫的監(jiān)測(cè)不可靠，很有可能在機(jī)組異常運(yùn)行，瓦溫不斷升高的情況下，不能及時(shí)采取有效的保護(hù)動(dòng)作，發(fā)生燒瓦事件；二會(huì)導(dǎo)致傳感器根部容易斷線，傳感器信號(hào)線纜需要經(jīng)過(guò)油盆，長(zhǎng)期泡在高溫油中，并且在發(fā)電或抽水時(shí)會(huì)承受不同方向的油流推力。更換瓦溫傳感器是件耗時(shí)耗人力的工作，需要停運(yùn)隔離機(jī)組，對(duì)上導(dǎo)推力油盆進(jìn)行排油，需要打開(kāi)油盆蓋，拆除毀壞傳感器及其布線，安裝新傳感器和重新布線。整個(gè)工作工期時(shí)間長(zhǎng)，停運(yùn)機(jī)組時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)機(jī)組運(yùn)行有很大的影響。因此，推力瓦瓦溫傳感器的正確選型，傳感器的可靠穩(wěn)定，對(duì)機(jī)組的安全可靠運(yùn)行具有重要意義。

二、鎧裝絲RTD測(cè)溫電阻簡(jiǎn)介

電廠采用的測(cè)溫電阻都為RTD測(cè)溫電阻。RTD是電阻溫度探測(cè)器，是一根特殊的導(dǎo)線，它的電阻隨溫度變化而變化，通常RTD材料包括銅、鉑、鎳及鎳/鐵合金。RTD元件可以是一根導(dǎo)線，也可以是一層薄膜，采用電鍍或?yàn)R射的方法涂敷在陶瓷類材料基底上RTD的電阻值以0℃阻值作為標(biāo)稱值。0℃ 100Ω鉑RTD電阻在1℃時(shí)它的阻值通常為100.39Ω，50℃時(shí)為119.4Ω。RTD測(cè)溫電阻分兩線制、三線制、四線制?；菪铍姀S用的瓦溫電阻全部采用三線制的RTD100測(cè)溫電阻。測(cè)溫傳感器接入EUROTHERM CHESSELL 4000R溫度巡檢儀，再通過(guò)MODBUS通訊接入監(jiān)控系統(tǒng)。在溫度巡檢儀中設(shè)置兩級(jí)報(bào)警等級(jí)和斷線、超過(guò)范圍信號(hào)，ALARM 1：80℃，ALARM 2：85℃，溫度達(dá)到二級(jí)報(bào)警，機(jī)組將機(jī)械跳機(jī)。

測(cè)溫傳感器電纜的鎧裝絲外套，具有很多優(yōu)點(diǎn)。鎧裝絲傳感器的特點(diǎn)如下：

1.采用鎳鉻鈦、鎳鉻鍶合金材料，具有耐高溫、抗腐蝕鹽化、抗氧化等特點(diǎn)；

2.在導(dǎo)線根部加有彈簧保護(hù)裝置，防止斷線；

3.機(jī)械強(qiáng)度高、易安裝，傳感器根部用鎧裝線延伸出來(lái)，導(dǎo)線受到油流沖擊的部分全是鎧裝絲，可以任意彎折，形成不銹鋼外殼的導(dǎo)線；

4.響應(yīng)速度快；

5.絕緣性能好；

6.外部導(dǎo)線帶網(wǎng)狀屏蔽層。

三、某蓄能機(jī)組瓦溫傳感器安裝情況

某蓄能電廠的每臺(tái)機(jī)組有十二塊推力瓦，設(shè)計(jì)有十六個(gè)瓦溫傳感器分別對(duì)每塊瓦瓦溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)，設(shè)有報(bào)警值，跳機(jī)值。瓦溫傳感器安裝圖如圖1、圖2，第1、4、7、10號(hào)瓦設(shè)計(jì)每塊瓦兩個(gè)瓦溫傳感器，其他每塊瓦一個(gè)傳感器。

瓦溫的溫度是相當(dāng)重要的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，由于傳感器安裝位置特殊，環(huán)境惡劣，對(duì)測(cè)溫傳感器的要求相當(dāng)高，不正確選型和外觀設(shè)計(jì)，都將影響機(jī)組的安全運(yùn)行。

四、推力瓦瓦溫傳感器改進(jìn)方案

2008年9月20日，1＃機(jī)組動(dòng)態(tài)調(diào)試過(guò)程中，出現(xiàn)因?yàn)橥屏ν咄邷貍鞲衅鳒囟雀邎?bào)警跳機(jī)，影響機(jī)組的正常調(diào)試工作。在對(duì)測(cè)溫回路進(jìn)行詳細(xì)檢查后，發(fā)現(xiàn)端子箱接線并未出現(xiàn)問(wèn)題，問(wèn)題發(fā)生在傳感器本身，需進(jìn)行對(duì)油盆排油開(kāi)蓋檢查。在開(kāi)蓋后發(fā)現(xiàn)，出問(wèn)題的推力瓦瓦溫傳感器在根部折斷，其他瓦溫傳感器根部也出現(xiàn)不同程度變形。

出現(xiàn)根部斷線的傳感器編號(hào)為01GAL296MR、01GAL301MR、01GAL303MR，分別位于4、8、10號(hào)瓦，折斷情況如下圖：

調(diào)試時(shí)出現(xiàn)多個(gè)瓦溫傳感器根部斷線的情況絕非個(gè)別現(xiàn)象，而是在推力瓦瓦溫傳感器設(shè)計(jì)上存在問(wèn)題，采用套管保護(hù)傳感器線纜是主要的設(shè)計(jì)缺陷，設(shè)備提供商未能針對(duì)蓄能機(jī)組的特殊情況提供合適的傳感器型號(hào)。出現(xiàn)推力瓦瓦溫傳感器斷線的原因有以下幾點(diǎn)：

1.導(dǎo)線泡在油盆中，長(zhǎng)時(shí)間受到油流的沖擊。機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在導(dǎo)線根部形成油膜，流動(dòng)的油膜不斷作用在導(dǎo)線的根部，而該導(dǎo)線的根部正好是傳感器剛性部分與柔性部分的連接點(diǎn)，很容易造成導(dǎo)線材料疲勞，出現(xiàn)斷線情況。

2.抽水蓄能機(jī)組由于工況多，大軸旋轉(zhuǎn)方向切換頻繁，瓦溫傳感器的根部受到兩個(gè)相反方向的油流作用力的來(lái)回沖擊，同時(shí)，蓄能機(jī)組的開(kāi)停機(jī)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他形式的水電機(jī)組。

3.軟管部分套管太粗，加大了油流作用力的受力面積。

此種問(wèn)題屬于傳感器外型設(shè)計(jì)的問(wèn)題，需要對(duì)所有推力瓦瓦溫傳感器進(jìn)行改進(jìn)，避免今后發(fā)生同類故障。傳感器改型主要集中在傳感器的外部延長(zhǎng)線上，重點(diǎn)對(duì)傳感器導(dǎo)線的保護(hù)部分做出改進(jìn)，避免傳感器根部斷線的情?再次發(fā)生。采用鎧裝絲延伸保護(hù)導(dǎo)線的方式好的保護(hù)導(dǎo)線的方式，具有能彎曲、耐溫耐油等特點(diǎn)，能有效解決瓦溫傳感器根部斷線的問(wèn)題。

鎧裝絲傳感器與推力瓦結(jié)合處安裝外觀圖如圖4、圖5：

安裝后的導(dǎo)線鎧裝絲部分將全部泡在油盆中，如圖6；導(dǎo)線出油盆口采用多層密封處理，如圖7。

瓦溫傳感器的改型有效防止了傳感器根部斷線的再次發(fā)生。此次改型主要體現(xiàn)在對(duì)導(dǎo)線的保護(hù)上。在導(dǎo)線和測(cè)溫電阻結(jié)合部加裝保護(hù)裝置，可以解決導(dǎo)線根部斷線的問(wèn)題，在解決方法上采用了鎧裝絲延伸保護(hù)導(dǎo)線的方式。鎧裝絲是一種可以任意彎折的不銹鋼導(dǎo)線，將傳感器內(nèi)部的鎧裝絲延伸出來(lái)可以使導(dǎo)線的抗腐蝕、油流沖擊和振動(dòng)的性能更好，可以徹底解決導(dǎo)線受油腐蝕和沖擊的問(wèn)題。其次是對(duì)導(dǎo)線加裝屏蔽網(wǎng)。網(wǎng)狀屏蔽的方式是有效的方案，由于推力瓦很接近發(fā)電機(jī)，在發(fā)電的時(shí)候，信號(hào)很容易受到電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾，對(duì)導(dǎo)線加裝網(wǎng)狀屏蔽可以有效提高抗干擾能力，防止因信號(hào)干擾問(wèn)題而產(chǎn)生的溫度跳變現(xiàn)象。

現(xiàn)場(chǎng)所有機(jī)組的推力瓦瓦溫傳感器已全部改為新型傳感器，安裝順利，信號(hào)正常，未發(fā)現(xiàn)類似斷線情況，效果很好。對(duì)今后機(jī)組的可靠運(yùn)行有重要意義和價(jià)值，防止了因測(cè)溫不正常而產(chǎn)生的誤跳機(jī)現(xiàn)象，減少誤跳機(jī)次數(shù)，保障了電廠安全可靠運(yùn)行。

五、結(jié)語(yǔ)

 瓦溫傳感器采用鎧裝絲電纜，有效地保護(hù)了電纜，提高了傳感器的可靠性，對(duì)機(jī)組的調(diào)試和可靠運(yùn)行提供了保障。在電站投產(chǎn)幾年運(yùn)行效果很好，采用該類型傳感器后未出現(xiàn)一次斷線和信號(hào)誤報(bào)情況，非?？煽?，徹底解決了推力瓦瓦溫傳感器根部斷線的問(wèn)題。

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