溫度是表征物體冷熱程度的物理量，它可以通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量，如電阻、電壓變化等特性。通過研究發(fā)現(xiàn)，金屬鉑(Pt)的電阻值隨溫度變化而變化，并且具有很好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。利用鉑的此種物理特性制成的傳感器稱為鉑電阻，通常使用的鉑電阻溫度傳感器0 ℃阻值為100 Ω，電阻變化率為0.3 851 Ω/℃。由于鉑電阻溫度傳感器精度高，穩(wěn)定性好，適用溫度范圍廣，是中低溫區(qū)(-200～650 ℃)最常用的一種溫度測量器，常被水輪發(fā)電機(jī)組用于測量各部軸承瓦溫、潤滑油溫和定子鐵芯、繞阻的溫度。
1 瓦溫測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
瓦溫測量系統(tǒng)吉林省撫松小山電站水輪發(fā)電機(jī)組測溫系統(tǒng)的測點(diǎn)分布在各導(dǎo)軸承瓦內(nèi)、油槽內(nèi)、定子鐵芯、繞組（層間和匝間），測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。各測點(diǎn)元件匯接在機(jī)坑外部的轉(zhuǎn)接端子處，然后接入機(jī)組溫度巡檢系統(tǒng)中，最終送入機(jī)組計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)或以常規(guī)繼電器回路動(dòng)作機(jī)組常規(guī)機(jī)械保護(hù)設(shè)備。為方便設(shè)備檢修、維護(hù)，各測點(diǎn)元件一般采用裝配式鉑電阻。
裝配式鉑電阻的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，Pt100元件與導(dǎo)線之間采用接線端子或常規(guī)航空插頭進(jìn)行裝配，可以將Pt100元件與導(dǎo)線分離，方便現(xiàn)場連接及維護(hù)。裝配式鉑電阻安裝方式靈活，適用范圍廣，成本較低。絕大部分工業(yè)測溫系統(tǒng)使用的產(chǎn)品均屬裝配式。裝配式鉑電阻的缺點(diǎn)是：連接環(huán)節(jié)較多，抗震性能較差。
2 瓦溫測量系統(tǒng)故障分析
小山電站水輪發(fā)電機(jī)組瓦溫測量系統(tǒng)的Pt100元件均位于機(jī)組各導(dǎo)軸承的瓦內(nèi)，采用的元件為裝配式鉑電阻，裝配接頭位于瓦外部，浸泡在水輪機(jī)油內(nèi)。機(jī)組在運(yùn)行中，水輪機(jī)油受機(jī)組主軸帶動(dòng)，產(chǎn)生較高的流速，對(duì)元件裝配接頭的沖刷力較大，且運(yùn)行中的機(jī)組震動(dòng)也較大。這些因素都將對(duì)裝配式鉑電阻元件的裝配接頭連接性能造成較大影響。
改造前后小山電站1#和2#水輪發(fā)電機(jī)組瓦溫測量系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)對(duì)照表表（時(shí)間：1998年1月-2016年12月）
故障原因 1998.1-2007.12月累計(jì)損壞點(diǎn)數(shù) 2008.3-2016.12月累計(jì)損壞點(diǎn)數(shù) 損壞占比
鉑電阻元件損壞 45 12 改造前72.6% 改造后57.2%
引線因振動(dòng)斷裂 12 2 改造前19.4% 改造后9.5%
PLC模塊故障 3 4 改造前4.8% 改造后19.0%
常規(guī)儀表測量故障 2 3 改造前3.2% 改造后14.3%
合計(jì) 62 21 100% 100%
瓦溫測量系統(tǒng)改造前Pt100元件損壞故障占故障總數(shù)的72.6 ％。因此，水輪發(fā)電機(jī)組瓦溫測量系統(tǒng)故障主要是由瓦溫測溫元件使用壽命不長造成的。
3 水輪發(fā)電機(jī)組瓦溫測量系統(tǒng)改進(jìn)方法
針對(duì)小山電站水輪發(fā)電機(jī)組瓦溫測量系統(tǒng)故障的主要原因，選擇昌暉儀表制造有限公司汽輪機(jī)軸瓦溫度測量專用鉑電阻來代替裝配式鉑電阻作為機(jī)組瓦溫測量系統(tǒng)的測量元件。汽輪機(jī)鉑電阻與普通裝配式鉑電阻相比，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，但響應(yīng)速度更快，抗震性耐油性能更好，測溫范圍0-200℃。汽輪機(jī)鉑電阻比裝配式鉑電阻減少了裝配連接頭，防止了油流和震動(dòng)對(duì)元件的影響，提高了水輪發(fā)電機(jī)組瓦溫測量系統(tǒng)的可靠性。由于汽輪機(jī)鉑電阻是整體拉制實(shí)心結(jié)構(gòu)，進(jìn)口鉑絲元件與延長導(dǎo)線為一整體，因此在元件制造前就應(yīng)確定元件的安裝位置，從而確定延長導(dǎo)線的長度。同時(shí)，汽輪機(jī)鉑電阻在元件檢修、維護(hù)和更換時(shí)需要連同延長導(dǎo)線一同進(jìn)行，以盡量縮短延長導(dǎo)線長度為原則。設(shè)置中間端子箱，將延長導(dǎo)線引至軸承油盆外的端子箱，以減少延長導(dǎo)線的長度，既可方便檢修，又可提高設(shè)備的可靠性。
4 結(jié)束語
通過將裝配式鉑電阻傳感器更換為汽輪機(jī)鉑電阻，有效地避免了因水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中油流、震動(dòng)引起的瓦溫測量系統(tǒng)故障，大幅度提高了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，在軸承油盆外最近處增設(shè)中間端子箱，方便了元件的檢修和維護(hù)。這種改進(jìn)兼顧了設(shè)備可靠性和方便檢修之間的關(guān)系，可供其他水輪發(fā)電機(jī)組瓦溫測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)借鑒。
文章作者：王允龍（松江河發(fā)電廠，吉林省撫松）
