西二線羅羅燃驅機組啟機失敗典型故障分析及處理

艾純喜 胡天明 黃健發 呂勃蓬 馮友琪

摘要：本文通過對西二線某站羅羅（Rolls-Royce）燃驅壓縮機組啟機過程中出現的典型故障進行了分析，提出了校準液壓馬達及燃料氣控制參數等方式進行故障排除，確保壓縮機正常運行。

Abstract： Based on the analysis of typical failures during the start-up procedure of Rolls-Royce compressor，various solutions such as calibrating the control parameters of hydraulic motor and fuel gas system were provided to troubleshoot ，to ensure the normal operation of the compressor.

關鍵詞：Rolls-Royce燃驅機組;液壓馬達;燃料氣;校準

Key words： Rolls-Royce compressor;hydraulic motor;fuel gas;calibrate

中圖分類號：TE974? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）05-0112-03

0? 引言

機組正常啟機過程中，各階段速度點控制及點火過程是機組啟機成功與否的關鍵。本文對液壓馬達升速失敗及點火過程中T455升溫不均兩種故障原因及解決辦法進行分析，對影響各階段速度點控制及點火過程的重要因素及調整方法進行了詳細討論，為后續機組運行積累了相應的故障處理經驗。

1? 液壓馬達清吹階段升速失敗

1.1 故障現象

2#機組例行啟機過程中，當啟機程序進行到清吹進程GG To Purge Speed Seq Prog時，因為在60秒內液壓馬達無法將燃氣發生器主速軸 GG NH拖轉到清吹轉速3000轉/分鐘時導致啟機失敗。

1.2 原因分析

液壓起動機系統由3個主要部件組成，即泵單元、控制組件和起動機，其通過軸與燃氣發生器的高壓壓氣機連在一起。泵單元包括一個185kW的電動機，其與一斜盤式軸向柱塞泵相連。液壓泵的斜盤由一4-20mA的控制信號來定位，此電信號經比例控制閥放大而轉換為高壓油液壓控制信號。當4mA的電信號送到控制閥時，起動機將不會轉動，此時泵的輸出為0加侖/分鐘;當把控制信號增加到20mA時，斜盤角度增加，相應液壓泵的輸出會增加到140加侖/分鐘，供給壓力達到4500psi，足以使得燃氣發生器高速軸GG NH加速到脫扣轉速4600轉/分鐘。結合液壓起動機系統的工作原理，初步判斷故障發生的可能原因為：

①液壓啟動系統漏油;

②比例控制閥故障;

③液壓泵故障。

1.3 處理過程

①停止繼續啟機測試，現場仔細檢查液壓啟動系統各部件、回路，確認無漏油現象。

②通過查看液壓馬達啟機轉速趨勢可以判斷液壓泵本體工作正常。

③液壓馬達在60秒內拖轉燃氣發生器主速軸GG NH最高至2896轉/分鐘，接近清吹轉速3000轉/分鐘。液壓馬達轉速受比例控制閥控制，機組PLC輸出4-20mA電流信號，此電信號經過比例控制閥放大輸出為0-18V電壓信號并最終轉換成高壓油控制信號，故優先考慮比例控制閥放大器參數不合適導致無法達到清吹轉速。

機組投產調試時，需按照對應序列號的比例控制閥的出廠整定數據對比例控制閥進行校準。下面介紹調試及投產運行后兩種不同的整定步驟。

1.3.1 機組調試階段

①依據序列號查找對應比例控制閥整定曲線及數據。（圖2）

②采取PLC程序強制輸出4-20mA電流信號，現場比例控制閥測量端電壓的方法來整定此閥。以西二線南昌站為例，比例控制閥電流信號由PLC系統1N050 1794-OF4I的0通道輸出，結合1794系列模塊模擬信號的整定E1ACNR5：0：O.Ch0Data：=C75SRPC*30840/100-7710，C75SRPC為比例閥控制輸出百分比，即4-20mA對應0-100%;若想強制輸出4mA，將E1ACNR5：0：O.Ch0Data強制為7710即可，其他電流值強制依據圖3強制輸出即可。

③首先需強制比例控制閥使能信號3HSTE，K33繼電器指示燈亮表示比例閥控制器有效。

比例控制閥控制板上提供滑動變阻器RV1和RV2，可以通過調整滑動變阻器RV1和RV2在4mA和14mA時阻值來調整比例控制閥輸出曲線。對照比例控制閥出廠整定數據，PLC中強制輸出4mA，現場測量端電壓應為6.03V，實際測量5.53V，調整比例閥控制器4mA對應的滑動變阻器RV1，直至端電壓為6.03V左右;同理PLC中強制輸出14mA，現場比例閥端電壓應為8.51V，實際測量7.77V，調整比例閥控制器14mA對應滑動變阻器RV2，直至端電壓為8.47V;再次PLC中強制輸出4mA，此時端電壓應為5.94V左右，若有偏差，重新按照4mA-14mA-4mA調整對應滑動變阻器。（圖4）

④上述步驟結束后，依次輸出4mA、8mA、14mA、18mA、20mA并記錄對應端電壓值，作為此比例閥整定數據，以供以后對比分析。

1.3.2 機組投產運行階段

機組投產運行后，RR廠家已將PLC程序強制輸出比例控制閥4-20mA電流信號功能取消且我們無權限強制ECS程序變量，我們使用信號源Fluke 744手動輸入4-20mA電流信號代替PLC強制;斷開OF4I模塊電流信號輸出端，將Fluke744 Source正負表筆分別連接線標116、117即可。

處理結束后，重新啟機進入到清吹轉速階段，35秒左右燃氣發生器主速軸GG NH轉速上升到3000RPM。

結果表明，重新整定比例閥參數后液壓馬達在設定時間內達到清吹轉速，故障排除。

2? 點火過程T455升溫不均

T455溫度探頭用于測量燃氣發生器排氣溫度，沿排氣環安裝有17組三元件熱電偶，各個熱電偶被接在燃氣發生器附件的接線盒中。此17組熱電偶溫度信號輸出提供燃氣發生器的溫度顯示、信號監控及發動機控制系統完成相應控制功能。監控系統有兩項功能，一為排氣溫度達到預設值時提供報警，另一為達到其他不正常值時，啟動脫離邏輯，使得燃氣發生器停車。

2.1 故障現象

3#機組啟機運行至點火階段時，點火后出現第5、14組共4個探頭報警FC：Input TC：26GG455_05A、05B、14A、14B報警，進而出現T455 Average Signal Failure Delayed SD跳機信號。

2.2 原因分析

①此兩組熱電偶故障。

②回路故障。

③GG燃料噴嘴工作不正常。

④燃料氣不潔。

⑤其他參數設置不合理。

2.3 處理辦法

①使用Fluke 754檢查信號回路，確認回路正常。

②機組停機后，查看T455 17組熱電偶溫度趨勢圖，除GG點火時段05號熱電偶與其他組熱電偶溫度相差較大外，其余時段基本相同，判斷此熱電偶本體無故障。

③因3#機組與2012年10月份已做孔探作業，確認燃料噴嘴正常，且孔探作業后本次啟機為首次啟機。

④強制打開20FGESI進行燃料氣吹掃，重新啟機后仍出現T455 Average Signal Failure Delayed SD跳機信號。

⑤分析發現05和14號熱電偶正好是對稱分布，判斷原因為：點火成功后，此兩熱電偶區域溫度上升較慢，導致點火成功后6秒后出現T455溫度偏差較大造成停機。

為避免啟機點火至液壓馬達脫扣期間GG排氣溫度上升不均勻，考慮調整ECS控制程序中兩個參數：

Turning.qgst_step（Gas start step fuel flow， KW）：GG點火時燃料氣供應量（換算成做功功率）。

Turning.hsc_psct_gas（Hyd. Starter control Purge to Starter cut time with gas fuel ，sec）：液壓馬達控制GG清吹轉速至脫扣的工作時間。

查看3#機組點火時間約為10秒左右，時間偏長，點火時間推薦值為3-5秒。調整燃氣發生器GG點火開始燃料氣供應量Turning.qgst_step由2640kW增加到2840kW，使得點火時間減少。對于其余機組，若點火時間太短，可適當減少此值以延長點火時間，2#機組點火時間為0.8秒，時間偏短，此值由2640kW減少至2440kW。

延長液壓馬達控制清吹轉速2900轉/分至GG脫扣轉速4500轉/分的時間。延長馬達做工時間與燃料氣供給量為互鎖關系，調校手段無法單一實施，通過試湊法和工程經驗調節，將Turning.hsc_psct_gas由20秒延長至25秒，液壓馬達做功增大，燃料氣供給量減少使得點火后GG排氣溫度上升速度減慢。

修改參數后，重新啟機成功，比較查看T455排氣溫度趨勢圖。

調整燃料氣供給參數后，點火后檢測GG T455排氣溫度17組探頭溫度偏差明顯減小，達到機組ECS設定要求。故障處理說明造成此次故障的原因是點火期間燃料氣供氣量過大導致燃料氣燃燒不充分，造成溫度上升不均勻，重新整定點火期間燃料氣量配比后故障排除。

3? 結束語

機組啟機開始，清吹、輔助系統準備、工藝閥門控制、液壓馬達拖轉到點火、升速直至啟機成功，全面考驗了機組各系統的工作狀況;新投產機組正處于磨合期，機組故障出現的概率在生命周期中概率較高，一方面要求我們按照相關管理規定及規程做好機組的運行維護工作，另一方面也對我們機組專業水平提出了更高的要求，我們將一如既往，刻苦鉆研，不斷提高機組自主運維水平。

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