#2燃氣輪機運行故障分析及處理

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發布日期：2007-11-02 作者：王清亮盛榮袁書治瀏覽次數：1495

《摘要》本文針對#2燃氣輪機機在運行中IGV故障輔助液壓油泵聯動及負荷大幅度擺動，從燃機系統和MK V控制兩方面分析故障的原因并提出處理對策

主題詞： 燃機運行故障分析處理

0概述

#2燃氣輪機從2005年11月25日到28日運行期間，出現了由于IGV故障造成輔助液壓油泵88HQ聯動的現象；并多次出現預選負荷運行時負荷大幅度波動，幅度高達30MW，造成系統運行不穩定。這兩種故障嚴重危及電廠的安全運行。本文針對出現的運行故障問題進行一般性的討論，分析原因并提出對策。

1運行故障1

11月25日21:53，#2燃機突然出現“輔助液壓油泵運行”報警。值班員就地檢查輔助液壓油泵運行，檢查主液壓油泵運行正常后，手動試停輔助液壓油泵，系統液壓油壓力正常。

23：54和0：24分，#2燃機負荷預選運行突然開始擺動，歷史記錄顯示最高擺至42.73MW，最低降至11.23MW，造成整個系統負荷擺動。在天然氣模塊間清楚的看到#2燃機負荷擺動時，VSR閥和VGC閥頻繁調整，兩閥出現大幅度抖動，氣流聲音變化非常大。

1.1 原因分析

1.1.1輔助液壓油泵聯動

造成輔助液壓油泵聯動的原因有：

a：主液壓油泵故障，系統壓力低

b：液壓油系統故障泄漏

c：壓力開關誤動引起

d：液壓油系統擺動

由于出現輔助油泵聯動后，能夠手動停止運行且壓力正常，可以排除a引起的液壓油泵聯動；通過運行檢查和停機后的調試情況也排除了b和c 兩種情況。因此造成輔助液壓油泵聯動的原因應該是液壓油系統擺動引起。

燃機系統中氣體燃料VSR、VGC；液體燃料VC3和IGV系統是通過液壓油進行調節的。由于燃機是100%GAS運行，排除液體燃料系統引起。主要檢查VSR、VGC、IGV的動作情況

1）檢查VSR、VGC

a：若出現抖動，說明伺服閥調整存在問題

b：摩擦主要是檢查導向桿是否存在摩擦

c：檢查閥桿密封是否存在泄露

d：檢查閥桿是否存在變形或摩擦

手動標定VSR、VGC：開啟和關閉VSR、VGC無卡澀，動作靈活，且跟蹤情況較好；自動標定也能順利完成；現場檢查導向桿也沒有問題。因此排除VSR和VGC引起的液壓油擺動。

2）檢查IGV

a：IGV機械故障

b：電液伺服閥故障

c：LVDT反饋裝置及相關回路

首先進行手動的開關，發現該閥門動作比較靈活，但閥門輸出與反饋相差比較大。于是決定對IGV閥重新進行標定，在標定過程中發現，IGV閥門在開到76度時，再也開不到86度。進行多次標定后仍存在該現象，決定解體檢查伺服閥和線性差動變壓器。在檢查過程中發現如下問題:

(1):檢查發現IGV液壓油管路過濾器FH6的壓差指示跳出。更換過濾器。

(2):伺服閥用原#1燃機IGV拆下的伺服閥替換試驗，閥門不動作，因此將原伺服閥檢查無油污后重新回裝，試驗閥門動作情況，但閥門輸出與反饋仍相差較大。

(3):檢查線性差動變壓器96TV-1，2，拆下可變銜鐵后，發現兩個銜鐵磨損嚴重。96TV-1圓柱形空心桿被磨成有棱角的一個平面；96TV-2電壓不在正常零位；線圈內鐵銹較多。

更換96TV-1、2后，對IGV閥門進行多次手動標定，直到閥門輸出與反饋基本一致，閥門動作靈活無卡澀，且閥門跟蹤曲線光滑。

結論：機組在運行過程中，由于IGV的反饋存在問題，造成IGV的反饋角度CSGV和給定CSRGV差別大，頻繁開關，造成液壓油壓力擺動，輔助液壓油泵聯動。從機組實際的運行情況來看，當泵聯動時，燃機負荷是35MW，IGV的開度為76。這與標定時IGV剛好在76度時無法調整現象一致。

1.1.2機組負荷擺動

從25日的負荷擺動和IGV的檢查動作情況，我們初步分析認為：燃機負荷擺動是因為IGV反饋存在問題，加減負荷時，IGV頻繁動作造成液壓油壓力擺動，引起VGC、VSR閥門的擺動，造成機組燃料負荷擺動。

11月26日晚0:00點缺陷處理完畢重新啟動#2燃機并網帶負荷，加減負荷和投退IGV機組運行正常。

2運行故障2

2.1故障現象

在11月28日凌晨7點38分和17點02分#2燃機負荷又出現了兩次擺動，數據見表1:

17：02分燃機負荷擺動時，發現VSR的反饋FSGR由19%上升到了30%左右，1分半左右在反復擺動中恢復到正常值19%。當機組減負荷停機過程時，負荷到3MW時，FSGR有突然上升，然后反復擺動，最大到達40%，曲線成鋸齒狀態，FPG2也同時擺動。當轉速到0后，仍然顯示開度為30左右。

以上兩組數據看出：當機組負荷擺動時，IGV的角度一直在57度，沒有發生變化，這就推翻了第一次的結論：燃機負荷擺動是因為IGV頻繁動作造成液壓油壓力擺動，引起VGC、VSR閥門的擺動，造成機組燃料負荷擺動。

2.2氣體燃料控制原理

氣體燃料的控制是通過VSR（比率/速比閥）和VGC的相互配合，調整進入燃燒室的燃料量，滿足機組轉速和負荷的需要。VSR的作用是調節進入閥間壓力使壓力P2成為轉速的函數同時在正常或事故停機的時候，能夠迅速的截斷燃料； VGC根據機組轉速和外界負荷的要求，不斷的改變控制閥的開度，從而調節進入燃燒室的燃料量。

正常調整過程中，96SR檢測VSR的開度、FPG3檢測壓力，它們的信號送到MK V控制回路與給定的標準信號（FPRG=TNH*增益+偏置）比較，直到運算的結果為0，VSR就停止到某一個確定的位置。VGC的開度（96GC）信號送到MK V控制回路，控制65GC，確定VGC的開度。每一個FSR（燃料沖程基準FSR=（TNR-TNH）*增益+偏置）對應一個閥門的開度。

具體的控制圖見表2

2.3數據分析

a：單純從表1的負荷擺動數據分析：當負荷向下擺動時，VSR閥門能很快跟蹤負荷變化增加燃料，而VGC閥門則跟蹤比較緩慢，開度過小，造成FPG2閥間壓力由17bar上升到20bar，而此時負荷卻已經從5MW上升到37MW，VSR閥門又在1秒內又迅速關小8%，負荷回落后，VSR閥繼續關到22%，此時負荷穩定在30MW，而VGC閥門基本維持在54%的開度。排汽溫度的下降，說明燃機負荷確實下降，認為VSR和VGC能夠正常的調整。無法正確判斷事故原因所在。

因此當時懷疑功率變送器96GG存在問題,由于燃機是預選運行，如果96GG存在問題，將導致燃機負荷的擺動。決定停機處理。檢查96GG和氣體燃料控制系統。

b :從停機數據分析：在運行過程中，負荷21MW，VSR開度為19%，閥間壓力FPG2為17bar左右，FSR（即VGC開度）為41%。若FSGR突然變大，將導致控制系統輸出減小，關閉VSR；由于燃機并網運行，FSR將保持不變，即VGC的開度不變。使得FPG2迅速下降，導致進入燃機的突然燃料量減少，機組負荷下降。為了維持閥間壓力，控制系統必須開大VSR，又使進入燃機的燃料量突然增加，導致負荷上升，直到達到一個新的平衡點。如果調整時間過長，就會造成VSR和VGC的反復調整，就像11月25日晚上一樣。調整時間短，則造成負荷瞬間擺動。

從氣體燃料控制的原理可以看出，造成負荷擺動的原因應該是VSR的反饋引起。

2.4處理

2.4.1檢查功率變松器96GG

檢查功率變送器96GG及相關接線沒有發現問題。用信號發生器打信號，MKV顯示正常.

2.4.2檢查VSR，VGC

1）在燃機停機后，VSR閥門反饋不在零位，顯示開度約在30%左右跳動，檢查LVDT電壓，其中LVDT1（南面）電壓不正常地偏高。表明LVDT1（南面）處于故障狀態。

2）檢查天然氣模塊接線箱過程中，發現VGC伺服閥的線路有四根線絕緣有損壞，線路

有接地現象，經處理后檢查線圈阻值在正常范圍。

3） VGC閥門上半年小修后檢查過LVDT線圈，發現內部鐵銹較多，用汽油清洗后重新

回裝標定正常。但在此次檢查中，仍發現線圈內鐵銹較多，銜鐵有輕微磨損，用汽油清洗后回裝，重新調整機械零位，自動標定成功，閥門動作無異常。

4） VSR閥門清洗LVDT線圈，發現內部鐵銹較多，用汽油清洗后重新回裝標定正常。

從以上的處理過程可以看出，造成燃機負荷擺動的原因是由于VSR的反饋96SR存在問

題，主要是線圈中鐵銹太多，影響了LVDT的線性度，造成VSR反復調整，從而引起負荷波動。

經過上述處理后，重新啟動燃機通過對啟動過程數據及運行中加減負荷數據的分析，

VSR、VGC、IGV動作正常；機組沒有發生負荷擺動的現象。

3幾點想法

3.1燃氣輪機控制系統采用了三倍冗余16位微處理器、關鍵控制和保護采用2/3表決和軟件容錯技術，最大限度的保證燃機運行的安全性和可靠性。在機組的運行過程中，對燃機的控制最終是通過對氣體燃料、液體燃料和IGV的控制。因此，保證燃料系統和IGV的運行正常，對燃機的安全運行起著關鍵的作用。

在燃機的運行管理中，控制程序設計、調試完畢后，一般不會出現故障，除非在運行過程中，控制器失電。最容易出現故障的是一次設備，因此明確燃機對燃料的控制機理，同時對燃機一次設備進行正確的檢查和維護，確保控制的精確性，及時發現控制中出現的問題，對保證燃機安全運行具有非常重大的意義

3.2在運行過程中，應密切注意相關參數的變化，并進行科學的綜合分析，避免事故處理無謂的擴大。

3.3從近幾年來燃機出現的事故來看，單純的從VSR、VGC、IGV的自動標定并不能完全發現潛在的故障。

2003年4月#2燃機小修完不到一天由于90TV油孔有鐵屑造成IGV控制故障跳閘；

本次VSR在26日自動標定正常28日LVDT就出現問題。

3.4做好燃機關鍵設備的備品備件工作，并熟悉和正確掌握

表1 燃機負荷擺動數據

第一次負荷擺動

時間

TTXM

FPG3

DWATT

FPG2

FSG

FSGR

FSR2

IGV

CPD

7:38:02

532

20.71

30

17

54

22

54

57

9

7:38:40

532

20.71

53

54

57

9

7:38:49

533

5

57

9

7:38:50

532

20

56

36

57

9

7:38:51

493

37

55

28

55

57

9

7:38:52

533

32

18

23

51

57

9

7:38:54

532

53

22

57

9

7:39:02

533

20.77

30

54

57

9

7:39:28

532

17

53

57

9

7:40:02

532

20.81

57

9

第二次負荷擺動

時間

TTXM

FPG3

DWATT

FPG2

FSG

FSGR

FSR2

IGV

CPD

16:59:10

440

21.25

21.50

17.05

41.96

18.59

57

9

16:59:43

440

21.25

20.41

40.96

57

9

17:00:10

440

21.22

21.09

17.00

57

9