金牛星T70燃气轮机两类故障综合处理

    摘  要：金牛星T70燃气轮机，同时出现“Al_T5_Max_H”（T5热电偶读数温度高）和“FN_Accel_Failed”（加速失败）报警停机故障的分析判断过程。
    关键词：燃气轮机 燃烧室 加速 放气阀

    燃气轮机压缩机组在天然气长输管道上应用广泛。涩宁兰输气管道涩北首站燃压机组，分别采用美国索拉公司生产的金牛星T70燃气轮机和德国曼透平公司生产的RVO40/02压缩机。涩北首站2号燃压机组在试运行过程中出现“Al_T5_Max_H”（T5热电偶读数温度高）和“FN_Accel_Failed”(加速失败)报警停机。在后来的数次启动过程中，这两个报警依然存在，机组无法启动。
    一、T5热电偶读数温度高故障处理
    T5指的是燃烧室温度。该机型温度探头固定于燃烧室外壳，位于燃气涡轮后部，将测得的燃气涡轮后排气温度近似为燃烧室温度。在进行试启机的过程中，确定温度高的探头标号为TC4。
    探测到的温度超高可能的原因是：燃料喷嘴故障，如喷嘴损坏导致燃料混合不均匀或喷射的天然气流量大，导致该处温度高。温度探头故障或线路故障，导致采集数据不准确，从而不符合程序要求，造成停机。
    根据分析的原因，首先拆卸了TC3（标号为3的温度探头）和TC4（标号为4的温度探头）相对应的两个燃料喷嘴进行检查。检查结果是仅在燃料喷嘴前端部平面上有部分结炭，但燃料气喷孔眼未堵住，且无明显变形。由于库房仅有两个喷嘴备件，对两个进行了更换。试车后故障依然存在。
    在确认燃料喷嘴没有问题后，对TC4温度探头进行了拆卸更换，试车后故障依然存在。在机组控制柜中将TC3的数据信号线，并联入TC4接口，而将TC4本身数据传输线路截断，试机后两个温度显示一致。停机后，TC4与其他位置探头显示值一致，均为7℃。从而判断出数据采集线路和感应探头没有问题。
    由于问题不能确定，所以暂时停止该故障的处理，采取了将TC3的数据信号线并联入TC4接口临时处理措施，以满足启动机组的需要。
    二、加速失败故障处理
    加速失败的原因初步判断为压气机可转导叶故障，可能存在四方面的原因。控制执行器本身有问题，不能进行有效的动力传递。可转导叶本身传动机构由于卡滞等原因，移动的角度和实际的命令不一样。设定的可转导叶初始和终端角度和位移量不符合要求。燃气系统有漏气，导致做功燃气量减少，加速困难。
    启动机组，对可转导叶的执行机构进行了检查，并在控制程序中对可转导叶的实际转动情况与程序命令进行了详细的测定。经过测试后，确认可转导叶控制执行器、可转导叶传动机构、系统没有问题。对可转导叶的位置、位移量进行了测量，并与1号机组进行了对比，有稍许的差别。对可转导叶系统进行相应调整后，重新启动。
    在试运过程中，发现机组可以加速，但动力性能不佳，功率小，加速不稳定且极其困难。机组运行过程中，从控制柜屏幕上观察，放气阀处于关闭的状态。
    该机组人机界面中将设备控制状态显示在屏幕上，但实际运行情况可能与显示不一致。对于放气阀，存在机组只发给命令，而没有确认反馈信号的可能。从而导致即使放气阀没有关闭，控制程序也认为关闭到位现象发生。由于6个月以前刚对放气阀系统进行了检修，且现场对放气阀开关角度测量的结果显示，放气阀开关位置正确，因此，在处理该故障时未首先考虑该问题。
    如果放气阀正常工作，一般转速＜75%～78%修正后燃气透平转速时放气阀全开，＞78%修正后燃气透平转速开始关闭，＞88%全关。发动机转速＜75%动力透平转速时，空气从燃烧室壳体上排出一部分，预防在加速过程中产生喘振。此过程由受压气机排气压力操纵的放气阀来完成，并将空气引入废气收集器中。
    为了判断是否是放气阀的故障，使机组保持在运行过程。对放气阀前后温度进行监控。运行2h后，现场查看，用手触摸放气阀前后的管线，温差不大。正常情况下连接燃烧室的一端温度应较高，而连接尾气收集器的一端，温度应相对低很多，其前后的温度应该差别较大。因此将问题锁定在放气阀上。
    对放气阀进行了拆卸检查。正常情况下，该阀的开、关在阀位指示器上应处于40°和0°左右位置。而实际是0°时阀门没有完全关闭，40°时没有完全打开。随后根据说明书对阀门的实际开关位置和阀位指示器进行了对应调整。
    恢复完毕后，对机组进行重新启动，并现场监控放气阀的动作情况，符合正常工作要求。将TC4接线恢复正常位置后，启机，两个报警故障均未出现，机组恢复正常。
    三、故障原因综合分析
    1.出现这两个报警的根本原因是，由于放气阀问题造成启机后在＞88%修正后燃气透平转速期间，放气阀关闭不到位。
    2.燃烧室温度高问题。由于放气阀故障，导致实际的位置与显示的位置不符，未关闭到位，造成燃气从放气阀处泄漏。而TC4温度探头正好处于放气阀位置，高温燃气没有经过冷却向排气收集器排放，TC4温度探头探测到的温度比其他探头温度就要高很多，超过了报警极限值760℃，出现报警停机。
    3.加速失败问题。在机组加速过程中，由于大量燃气通过放气阀排放到排气收集器中，造成做功气体量锐减，从而导致加速过程缓慢。同时，由于加速缓慢，导致PCD（压气机排放压力）不能上升，而由压气机排气压力控制的可转导叶执行器汽缸的润滑油不能施加足够油压给液压执行器，导致可转导叶动力不足，可转导叶不能按要求进行动作。相互影响，造成加速失败。
    四、应吸取的经验
    1.通过对该故障的排除过程来看，对机组系统的全面掌握是做好机组运行和维修检修过程的基础。因此，要不断提高技术人员素质，专业划分不要过细。对燃气轮机这样高度自动化的复合型机械，控制和机械专业要彼此结合。从而有利于对问题的准确、全面分析。
    2.对于出现两个及以上故障报警的情况，要综合分析两者之间的关系，找出共同点，从而提高故障判断的准确性。对于单一的故障可能原因比较简单。而相同或相近系统的两个故障同时出现，必定有有机的联系，而不能单独进行分析。
    3.对以往曾经出现的问题，尤其是已经整改后的问题，在处理其他故障过程中，需要进行核准。由于对以往出现问题处理结果的过分自信，从而忽视了对该问题重复发生的可能性，增加了故障判断的难度和处理时间。