一起6FA燃机速比阀异常分析

1、    一起6fa燃机速比阀异常分析    王磊摘 要：美国ge公司生产的6fa燃气轮机发电机组，液压油系统取自润滑油管路。在两班制启停的情况下，润滑油温度的大幅变化造成部分设备产生漆膜，导致设备故障，引起机组跳闸。在经过液压油系统分离改造后，机组运行可靠性大幅提升。关键词：燃气轮机;速比阀;漆膜;润滑油系统;分离改造1 概况某厂一期建设2×106fa燃气-蒸汽联合循环发电机组。燃气轮机使用美国ge公司生产的pg6111fa机组，设计工况下简单循环机组出力为77.1mw。该机组采用两班制运行方式，截止异常发生时，1号燃机运行3568h，启动22

2、2次。2 异常经过04时30分，该厂1号机组冷态启动后带base load。14时39分50秒，燃机负荷68.5mw，汽机负荷34.5mw，燃机速比阀后p2压力334psi，速比阀srv开度39.8%，燃烧基准fsr 66.8%。14时40分20秒，1号燃机跳闸，跳闸首出“high exhausttemperature spread trip”-排气分散度高跳闸和“startup fuel flow excessive trip”-动燃料异常跳闸。回看燃机运行曲线发现，在14时39分55秒至14时39分57秒这段时间内，速比阀（vsr）开度反馈逐渐减小，p2压力减小。在6fa燃机的控制策略中，

3、p2压力是根据燃机转速tnh的比例计算出的结果，其公式如下：fprg（p2压力）=tnh×3.64-30.99。当燃机达到全速空载时，由于tnh基本不变，因此srv应自动调节以维持p2压力稳定在333psi左右。此时速比阀srv伺服电流根据压力设定值调整输出约从-3到-20（伺服电流为负时，应为开门动作），而阀门应开未开。14时39分58秒，燃机速比阀srv开度突然增加，导致p2压力增加到359psig，这时速比阀srv伺服电流迅速从负到正（伺服电流为正时，应为关门动作），但阀门并未及时关小。14时40分00秒至14时40分08秒，速比阀srv开度依据压力控制策略缓慢关小，p2压力逐

4、渐减小，但仍高于设定值，这时速比阀（vsr）伺服电流还在正向持续加大，以满足关闭阀门达到减压的目的。14时40分08秒开始，速比阀（vsr）突然迅速关小至18%，p2压力迅速下降到247 psig，导致燃机负荷快速下降。由于燃料流量发生突变，进而引起燃烧故障，触发上述两个跳闸逻辑，导致机组跳闸。3 原因分析经过对上述现象的对比分析，发现速比阀srv伺服阀存在调节紊乱现象。伺服电流是依据p2压力设定值进行调节，一旦压力高（或低于）设定值，都会使调节伺服电流正向增加以关小srv（或负向增加以开大srv）。通过曲线分析，伺服阀动作迟缓，导致伺服电流持续增加，伺服阀在动作过程中出现瞬时开大和开小的情况

5、，导致p2压力调节异常，为此次事件发生的主要原因。经过对速比阀（srv）伺服阀及其油滤的检查，发现润滑油系统内有油的漆膜化现象（见下图）。综上所述，可以判断此次速比阀（srv）动作异常的原因是由控制油中的杂质影响伺服阀油路，以致发生调节异常而发生的。该厂立即更换燃机速比阀（srv）伺服阀，更换后机组运行正常。4 漆膜物质形成的机理及危害燃气轮机油系统有别于汽轮机油系统的一个地方在于，燃气轮机的热通道的工作温度要远高于汽轮机。因此燃气轮机对润滑油质量指标的侧重点与汽轮机的侧重点明显不同，燃气轮机强调的是油的高温抗氧化性能，而汽轮机则看重油的抗乳化性能。研究发现，燃气轮机的高温特殊性，使得油品氧化

6、物形成的几率大大高于汽轮机等其他涡轮设备。基本上，油的降解可以描述为以下过程：氧化作用和聚合作用软性污染物的溶解沉淀和结块漆膜在机械部件上形成。当软性污染物溶解在油中时，此时的油温大约在40以上，这类污染物不能被传统的机械式过滤器或者静电过滤器去除。而对于两班制运行的燃气轮机发电机组来说，每天停机后，油温下降，软性污染物会析出并沉降在一些部件的表面。而这些软性污染的热稳定性比油要低，所以有时它们也更容易被烘烤干，并粘附在一些高温的表面。漆膜污染硬化后，就如同一层涂层，形成在润滑或液压系统的内部表面上，如伺服阀、igv阀或轴承上。即使是很薄的一层漆膜也可能导致故障。漆膜污染经常形成于液压系统的“

7、冷点”，在机组调节和启动时，它们会造成伺服阀的粘滞和故障相关的问题。漆膜污染的“粘”的特性将会吸附一些硬质的污染，在部件表面形成像砂纸磨料一样的粗糙度，从而加速了零件的磨损。5 系统改造在经过深入分析与研究后，该公司对燃气轮机润滑油系统进行改造，把原系统内的液压油模块独立出来，供控制部分设备使用。即对燃气轮机原润滑油系统中液压油功能进行重新设置，使原润滑油、液压油合体的供油模式改变成液压油独立供油，以实现6 个油动执行机构（gcv-1、 gcv-2、gcv-3、gcv-4、srv、igv）共享独立液压油站，从而提高设备用油质量和提升机组运行可靠性。新增一套液压油站，将原系统6 个执行机构的管路

8、接入新增的液压油模块，同时使回油全部回到新增的液压油箱;并由新增液压油站出口母管引一路降压后送往2 个跳闸阀管路。增设一套2×40l 高压蓄能器组，连接到系统高压管路上用于存储压力油，在执行机构供油不足时补充供油及igv阀门快关时所需大流量供油时提供瞬间大流量，解决系统因油压低引起油泵联动的问题及满足igv阀门快关要求，并吸收压力冲击、稳定系统油压。供油装置油泵采用两台交流电机驱动高压柱塞泵，泵组可根据系统所需流量自行调整流量，以保证系统的压力不变。采用变量式液压泵减轻了蓄能器的负担，也减轻了间歇式能源特有的液压冲击，变量式液压泵也有利于节能。高压柱塞泵布置在油箱的正下方，以保证柱塞

9、泵的正吸入压头。正常运行时，油泵通过入口滤网将油箱中的油液吸入，经柱塞泵压缩后送入液压油母管（hp）内，供给液压控制系统的各执行机构（油动机）、系统高压蓄能器使用。油泵出口压力为1200psi，允许最大压力1380psi。油泵启动后，油泵向系统供油，同时也给蓄能器充油。当油压达到系统的整定压力1200±70psi 时，高压油推动油泵恒压阀上的控制阀，控制阀操作泵的变量机构，使泵的输出流量减少，当泵的输出流量和系统用油流量相等时，泵的变量机构维持在某一位置，当系统需要增加或減少用油量时，泵会自动改变输出流量，维持系统油压在1200±70psi。当系统瞬间用油量很大时，蓄能器将为油系统补供油。模块配置了一套多功能循环系统，可实现自循环冷却功能、自循环加热功能和自循环过滤功能。系统正常运行时，前两个功能可以严格控制油温。而自循环过滤功能可提高油箱油液的清洁度，满足系统油液清洁度要求。6 结语从美国ge公司进口到国内安装并使用的6fa燃气轮机发电机组，液压油及跳闸油取自润滑油箱。对于两班制运行的燃机来说，润滑油的冷热变化造成了部分设备发生漆膜化，继而造成阀门卡涩等情况，危及燃机运行安全。经过系统改造，将液压油系统及跳闸油系统从润滑油系统中分离出来，设置独立的油箱，配置独立