《摘要》 本文針對#2燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)在運(yùn)行中IGV故障輔助液壓油泵聯(lián)動(dòng)及負(fù)荷大幅度擺動(dòng)，從燃機(jī)系統(tǒng)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(jī) 運(yùn)行故障 分析 處理

 

0概述

    #2燃?xì)廨啓C(jī)從2005年11月25日到28日運(yùn)行期間，出現(xiàn)了由于IGV故障造成輔助液壓油泵88HQ聯(lián)動(dòng)的現(xiàn)象；并多次出現(xiàn)預(yù)選負(fù)荷運(yùn)行時(shí)負(fù)荷大幅度波動(dòng)，幅度高達(dá)30MW，造成系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。這兩種故障嚴(yán)重危及電廠的安全運(yùn)行。本文針對出現(xiàn)的運(yùn)行故障問題進(jìn)行一般性的討論，分析原因并提出對策。

1運(yùn)行故障1

11月25日21:53，#2燃機(jī)突然出現(xiàn)“輔助液壓油泵運(yùn)行”報(bào)警。值班員就地檢查輔助液壓油泵運(yùn)行，檢查主液壓油泵運(yùn)行正常后，手動(dòng)試停輔助液壓油泵，系統(tǒng)液壓油壓力正常。

23：54和0：24分，#2燃機(jī)負(fù)荷預(yù)選運(yùn)行突然開始擺動(dòng)，歷史記錄顯示最高擺至42.73MW，最低降至11.23MW，造成整個(gè)系統(tǒng)負(fù)荷擺動(dòng)。在天然氣模塊間清楚的看到#2燃機(jī)負(fù)荷擺動(dòng)時(shí)，VSR閥和VGC閥頻繁調(diào)整，兩閥出現(xiàn)大幅度抖動(dòng)，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(lián)動(dòng)

造成輔助液壓油泵聯(lián)動(dòng)的原因有：

a：主液壓油泵故障，系統(tǒng)壓力低

b：液壓油系統(tǒng)故障泄漏

c：壓力開關(guān)誤動(dòng)引起

d：液壓油系統(tǒng)擺動(dòng)

由于出現(xiàn)輔助油泵聯(lián)動(dòng)后，能夠手動(dòng)停止運(yùn)行且壓力正常，可以排除a引起的液壓油泵聯(lián)動(dòng)；通過運(yùn)行檢查和停機(jī)后的調(diào)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(lián)動(dòng)的原因應(yīng)該是液壓油系統(tǒng)擺動(dòng)引起。

燃機(jī)系統(tǒng)中氣體燃料VSR、VGC；液體燃料VC3和IGV系統(tǒng)是通過液壓油進(jìn)行調(diào)節(jié)的。由于燃機(jī)是100%GAS運(yùn)行，排除液體燃料系統(tǒng)引起。主要檢查VSR、VGC、IGV的動(dòng)作情況

1）檢查VSR、VGC

a：若出現(xiàn)抖動(dòng)，說明伺服閥調(diào)整存在問題

b：摩擦主要是檢查導(dǎo)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(dòng)標(biāo)定VSR、VGC：開啟和關(guān)閉VSR、VGC無卡澀，動(dòng)作靈活，且跟蹤情況較好；自動(dòng)標(biāo)定也能順利完成；現(xiàn)場檢查導(dǎo)向桿也沒有問題。因此排除VSR和VGC引起的液壓油擺動(dòng)。

2）檢查IGV

a：IGV機(jī)械故障

b：電液伺服閥故障

c：LVDT反饋裝置及相關(guān)回路

首先進(jìn)行手動(dòng)的開關(guān)，發(fā)現(xiàn)該閥門動(dòng)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(jìn)行標(biāo)定，在標(biāo)定過程中發(fā)現(xiàn)，IGV閥門在開到76度時(shí)，再也開不到86度。進(jìn)行多次標(biāo)定后仍存在該現(xiàn)象，決定解體檢查伺服閥和線性差動(dòng)變壓器。在檢查過程中發(fā)現(xiàn)如下問題:

(1):檢查發(fā)現(xiàn)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(jī)IGV拆下的伺服閥替換試驗(yàn)，閥門不動(dòng)作，因此將原伺服閥檢查無油污后重新回裝，試驗(yàn)閥門動(dòng)作情況，但閥門輸出與反饋仍相差較大。

(3):檢查線性差動(dòng)變壓器96TV-1，2，拆下可變銜鐵后，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)銜鐵磨損嚴(yán)重。96TV-1圓柱形空心桿被磨成有棱角的一個(gè)平面；96TV-2電壓不在正常零位；線圈內(nèi)鐵銹較多。

更換96TV-1、2后，對IGV閥門進(jìn)行多次手動(dòng)標(biāo)定，直到閥門輸出與反饋基本一致，閥門動(dòng)作靈活無卡澀，且閥門跟蹤曲線光滑。

結(jié)論：機(jī)組在運(yùn)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(guān)，造成液壓油壓力擺動(dòng)，輔助液壓油泵聯(lián)動(dòng)。從機(jī)組實(shí)際的運(yùn)行情況來看，當(dāng)泵聯(lián)動(dòng)時(shí)，燃機(jī)負(fù)荷是35MW，IGV的開度為76。這與標(biāo)定時(shí)IGV剛好在76度時(shí)無法調(diào)整現(xiàn)象一致。

1.1.2機(jī)組負(fù)荷擺動(dòng)

   從25日的負(fù)荷擺動(dòng)和IGV的檢查動(dòng)作情況，我們初步分析認(rèn)為：燃機(jī)負(fù)荷擺動(dòng)是因?yàn)镮GV反饋存在問題，加減負(fù)荷時(shí)，IGV頻繁動(dòng)作造成液壓油壓力擺動(dòng)，引起VGC、VSR閥門的擺動(dòng)，造成機(jī)組燃料負(fù)荷擺動(dòng)。

11月26日晚0:00點(diǎn)缺陷處理完畢重新啟動(dòng)#2燃機(jī)并網(wǎng)帶負(fù)荷，加減負(fù)荷和投退IGV機(jī)組運(yùn)行正常。

2運(yùn)行故障2

2.1故障現(xiàn)象

在11月28日凌晨7點(diǎn)38分和17點(diǎn)02分#2燃機(jī)負(fù)荷又出現(xiàn)了兩次擺動(dòng)，數(shù)據(jù)見表1:

17：02分燃機(jī)負(fù)荷擺動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)VSR的反饋FSGR由19%上升到了30%左右，1分半左右在反復(fù)擺動(dòng)中恢復(fù)到正常值19%。當(dāng)機(jī)組減負(fù)荷停機(jī)過程時(shí)，負(fù)荷到3MW時(shí)，F(xiàn)SGR有突然上升，然后反復(fù)擺動(dòng)，最大到達(dá)40%，曲線成鋸齒狀態(tài)，F(xiàn)PG2也同時(shí)擺動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速到0后，仍然顯示開度為30左右。

以上兩組數(shù)據(jù)看出：當(dāng)機(jī)組負(fù)荷擺動(dòng)時(shí)，IGV的角度一直在57度，沒有發(fā)生變化，這就推翻了第一次的結(jié)論：燃機(jī)負(fù)荷擺動(dòng)是因?yàn)镮GV頻繁動(dòng)作造成液壓油壓力擺動(dòng)，引起VGC、VSR閥門的擺動(dòng)，造成機(jī)組燃料負(fù)荷擺動(dòng)。

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(diào)整進(jìn)入燃燒室的燃料量，滿足機(jī)組轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的需要。VSR的作用是調(diào)節(jié)進(jìn)入閥間壓力使壓力P2成為轉(zhuǎn)速的函數(shù)同時(shí)在正常或事故停機(jī)的時(shí)候，能夠迅速的截?cái)嗳剂希?VGC根據(jù)機(jī)組轉(zhuǎn)速和外界負(fù)荷的要求，不斷的改變控制閥的開度，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒室的燃料量。

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

具體的控制圖見表2

2.3數(shù)據(jù)分析

a：單純從表1的負(fù)荷擺動(dòng)數(shù)據(jù)分析：當(dāng)負(fù)荷向下擺動(dòng)時(shí)，VSR閥門能很快跟蹤負(fù)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(shí)負(fù)荷卻已經(jīng)從5MW上升到37MW，VSR閥門又在1秒內(nèi)又迅速關(guān)小8%，負(fù)荷回落后，VSR閥繼續(xù)關(guān)到22%，此時(shí)負(fù)荷穩(wěn)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(jī)負(fù)荷確實(shí)下降，認(rèn)為VSR和VGC能夠正常的調(diào)整。無法正確判斷事故原因所在。

因此當(dāng)時(shí)懷疑功率變送器96GG存在問題,由于燃機(jī)是預(yù)選運(yùn)行，如果96GG存在問題，將導(dǎo)致燃機(jī)負(fù)荷的擺動(dòng)。決定停機(jī)處理。檢查96GG和氣體燃料控制系統(tǒng)。

b :從停機(jī)數(shù)據(jù)分析：在運(yùn)行過程中，負(fù)荷21MW，VSR開度為19%，閥間壓力FPG2為17bar左右，F(xiàn)SR（即VGC開度）為41%。若FSGR突然變大，將導(dǎo)致控制系統(tǒng)輸出減小，關(guān)閉VSR；由于燃機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，F(xiàn)SR將保持不變，即VGC的開度不變。使得FPG2迅速下降，導(dǎo)致進(jìn)入燃機(jī)的突然燃料量減少，機(jī)組負(fù)荷下降。為了維持閥間壓力，控制系統(tǒng)必須開大VSR，又使進(jìn)入燃機(jī)的燃料量突然增加，導(dǎo)致負(fù)荷上升，直到達(dá)到一個(gè)新的平衡點(diǎn)。如果調(diào)整時(shí)間過長，就會(huì)造成VSR和VGC的反復(fù)調(diào)整，就像11月25日晚上一樣。調(diào)整時(shí)間短，則造成負(fù)荷瞬間擺動(dòng)。

從氣體燃料控制的原理可以看出，造成負(fù)荷擺動(dòng)的原因應(yīng)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(guān)接線沒有發(fā)現(xiàn)問題。用信號(hào)發(fā)生器打信號(hào)，MKV顯示正常.

2.4.2檢查VSR，VGC

1）在燃機(jī)停機(jī)后，VSR閥門反饋不在零位，顯示開度約在30%左右跳動(dòng)，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(tài)。

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

有接地現(xiàn)象，經(jīng)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(fā)現(xiàn)內(nèi)部鐵銹較多，用汽油清洗后重新

回裝標(biāo)定正常。但在此次檢查中，仍發(fā)現(xiàn)線圈內(nèi)鐵銹較多，銜鐵有輕微磨損，用汽油清洗后回裝，重新調(diào)整機(jī)械零位，自動(dòng)標(biāo)定成功，閥門動(dòng)作無異常。

4）  VSR閥門清洗LVDT線圈，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部鐵銹較多，用汽油清洗后重新回裝標(biāo)定正常。

從以上的處理過程可以看出，造成燃機(jī)負(fù)荷擺動(dòng)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(fù)調(diào)整，從而引起負(fù)荷波動(dòng)。

經(jīng)過上述處理后，重新啟動(dòng)燃機(jī)通過對啟動(dòng)過程數(shù)據(jù)及運(yùn)行中加減負(fù)荷數(shù)據(jù)的分析，

VSR、VGC、IGV動(dòng)作正常；機(jī)組沒有發(fā)生負(fù)荷擺動(dòng)的現(xiàn)象。

3幾點(diǎn)想法

3.1燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)采用了三倍冗余16位微處理器、關(guān)鍵控制和保護(hù)采用2/3表決和軟件容錯(cuò)技術(shù)，最大限度的保證燃機(jī)運(yùn)行的安全性和可靠性。在機(jī)組的運(yùn)行過程中，對燃機(jī)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(tǒng)和IGV的運(yùn)行正常，對燃機(jī)的安全運(yùn)行起著關(guān)鍵的作用。

在燃機(jī)的運(yùn)行管理中，控制程序設(shè)計(jì)、調(diào)試完畢后，一般不會(huì)出現(xiàn)故障，除非在運(yùn)行過程中，控制器失電。最容易出現(xiàn)故障的是一次設(shè)備，因此明確燃機(jī)對燃料的控制機(jī)理，同時(shí)對燃機(jī)一次設(shè)備進(jìn)行正確的檢查和維護(hù)，確保控制的精確性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)控制中出現(xiàn)的問題，對保證燃機(jī)安全運(yùn)行具有非常重大的意義

3.2在運(yùn)行過程中，應(yīng)密切注意相關(guān)參數(shù)的變化，并進(jìn)行科學(xué)的綜合分析，避免事故處理無謂的擴(kuò)大。

3.3從近幾年來燃機(jī)出現(xiàn)的事故來看，單純的從VSR、VGC、IGV的自動(dòng)標(biāo)定并不能完全發(fā)現(xiàn)潛在的故障。

2003年4月#2燃機(jī)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(dòng)標(biāo)定正常28日LVDT就出現(xiàn)問題。

3.4做好燃機(jī)關(guān)鍵設(shè)備的備品備件工作，并熟悉和正確掌握

 

表1  燃機(jī)負(fù)荷擺動(dòng)數(shù)據(jù)

第一次負(fù)荷擺動(dòng)

時(shí)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(fù)荷擺動(dòng)

時(shí)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

17:00:16

 

 

21.05

 

42.02

 

 

57

9

17:00:35

 

 

20.88

 

 

 

 

57

9

17:00:43

 

 

14.58

 

40.81

 

 

57

9

17:00:50

 

 

21.05

 

41.96

 

 

57

9

17:00:55

 

 

20.00

 

 

18.73

 

57

9

17:01:10

 

 

21.44

 

 

18.66

 

57

9

17:03:32

431

 

 

16.96

42.46

27.60

 

57

9

17:03:35

438

 

 

 

41.23

29.69

 

57

9

17:04:13

440

21.33

20.19

17.99

41.85

25.87

 

57

9

17:04:14

 

 

21.23

16.70

 

25.87

 

57

9

17:04:35

441

 

19.19

 

 

26.63

 

57

9

17:04:36

 

 

 

 

41.85

26.63

 

57

9

17:04:37

 

 

20.69

 

 

25.36

 

57

9

17:05:06

441

21.24

20.58

16.95

40.62

19.01

 

57

9

17:05:13

 

 

21.24

 

41.74

20.03

 

57

9

17:05:35

 

 

21.20

 

 

18.78

 

57

9

               

 

     燃機(jī)VSR控制原理圖