一起6FA燃機速比閥異常分析

1、    一起6fa燃機速比閥異常分析    王磊摘 要：美國ge公司生產(chǎn)的6fa燃氣輪機發(fā)電機組，液壓油系統(tǒng)取自潤滑油管路。在兩班制啟停的情況下，潤滑油溫度的大幅變化造成部分設備產(chǎn)生漆膜，導致設備故障，引起機組跳閘。在經(jīng)過液壓油系統(tǒng)分離改造后，機組運行可靠性大幅提升。關鍵詞：燃氣輪機;速比閥;漆膜;潤滑油系統(tǒng);分離改造1 概況某廠一期建設2×106fa燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組。燃氣輪機使用美國ge公司生產(chǎn)的pg6111fa機組，設計工況下簡單循環(huán)機組出力為77.1mw。該機組采用兩班制運行方式，截止異常發(fā)生時，1號燃機運行3568h，啟動22

2、2次。2 異常經(jīng)過04時30分，該廠1號機組冷態(tài)啟動后帶base load。14時39分50秒，燃機負荷68.5mw，汽機負荷34.5mw，燃機速比閥后p2壓力334psi，速比閥srv開度39.8%，燃燒基準fsr 66.8%。14時40分20秒，1號燃機跳閘，跳閘首出“high exhausttemperature spread trip”-排氣分散度高跳閘和“startup fuel flow excessive trip”-動燃料異常跳閘?；乜慈紮C運行曲線發(fā)現(xiàn)，在14時39分55秒至14時39分57秒這段時間內(nèi)，速比閥（vsr）開度反饋逐漸減小，p2壓力減小。在6fa燃機的控制策略中，

3、p2壓力是根據(jù)燃機轉速tnh的比例計算出的結果，其公式如下：fprg（p2壓力）=tnh×3.64-30.99。當燃機達到全速空載時，由于tnh基本不變，因此srv應自動調(diào)節(jié)以維持p2壓力穩(wěn)定在333psi左右。此時速比閥srv伺服電流根據(jù)壓力設定值調(diào)整輸出約從-3到-20（伺服電流為負時，應為開門動作），而閥門應開未開。14時39分58秒，燃機速比閥srv開度突然增加，導致p2壓力增加到359psig，這時速比閥srv伺服電流迅速從負到正（伺服電流為正時，應為關門動作），但閥門并未及時關小。14時40分00秒至14時40分08秒，速比閥srv開度依據(jù)壓力控制策略緩慢關小，p2壓力逐

4、漸減小，但仍高于設定值，這時速比閥（vsr）伺服電流還在正向持續(xù)加大，以滿足關閉閥門達到減壓的目的。14時40分08秒開始，速比閥（vsr）突然迅速關小至18%，p2壓力迅速下降到247 psig，導致燃機負荷快速下降。由于燃料流量發(fā)生突變，進而引起燃燒故障，觸發(fā)上述兩個跳閘邏輯，導致機組跳閘。3 原因分析經(jīng)過對上述現(xiàn)象的對比分析，發(fā)現(xiàn)速比閥srv伺服閥存在調(diào)節(jié)紊亂現(xiàn)象。伺服電流是依據(jù)p2壓力設定值進行調(diào)節(jié)，一旦壓力高（或低于）設定值，都會使調(diào)節(jié)伺服電流正向增加以關小srv（或負向增加以開大srv）。通過曲線分析，伺服閥動作遲緩，導致伺服電流持續(xù)增加，伺服閥在動作過程中出現(xiàn)瞬時開大和開小的情況

5、，導致p2壓力調(diào)節(jié)異常，為此次事件發(fā)生的主要原因。經(jīng)過對速比閥（srv）伺服閥及其油濾的檢查，發(fā)現(xiàn)潤滑油系統(tǒng)內(nèi)有油的漆膜化現(xiàn)象（見下圖）。綜上所述，可以判斷此次速比閥（srv）動作異常的原因是由控制油中的雜質影響伺服閥油路，以致發(fā)生調(diào)節(jié)異常而發(fā)生的。該廠立即更換燃機速比閥（srv）伺服閥，更換后機組運行正常。4 漆膜物質形成的機理及危害燃氣輪機油系統(tǒng)有別于汽輪機油系統(tǒng)的一個地方在于，燃氣輪機的熱通道的工作溫度要遠高于汽輪機。因此燃氣輪機對潤滑油質量指標的側重點與汽輪機的側重點明顯不同，燃氣輪機強調(diào)的是油的高溫抗氧化性能，而汽輪機則看重油的抗乳化性能。研究發(fā)現(xiàn)，燃氣輪機的高溫特殊性，使得油品氧化

6、物形成的幾率大大高于汽輪機等其他渦輪設備?；旧希偷慕到饪梢悦枋鰹橐韵逻^程：氧化作用和聚合作用軟性污染物的溶解沉淀和結塊漆膜在機械部件上形成。當軟性污染物溶解在油中時，此時的油溫大約在40以上，這類污染物不能被傳統(tǒng)的機械式過濾器或者靜電過濾器去除。而對于兩班制運行的燃氣輪機發(fā)電機組來說，每天停機后，油溫下降，軟性污染物會析出并沉降在一些部件的表面。而這些軟性污染的熱穩(wěn)定性比油要低，所以有時它們也更容易被烘烤干，并粘附在一些高溫的表面。漆膜污染硬化后，就如同一層涂層，形成在潤滑或液壓系統(tǒng)的內(nèi)部表面上，如伺服閥、igv閥或軸承上。即使是很薄的一層漆膜也可能導致故障。漆膜污染經(jīng)常形成于液壓系統(tǒng)的“

7、冷點”，在機組調(diào)節(jié)和啟動時，它們會造成伺服閥的粘滯和故障相關的問題。漆膜污染的“粘”的特性將會吸附一些硬質的污染，在部件表面形成像砂紙磨料一樣的粗糙度，從而加速了零件的磨損。5 系統(tǒng)改造在經(jīng)過深入分析與研究后，該公司對燃氣輪機潤滑油系統(tǒng)進行改造，把原系統(tǒng)內(nèi)的液壓油模塊獨立出來，供控制部分設備使用。即對燃氣輪機原潤滑油系統(tǒng)中液壓油功能進行重新設置，使原潤滑油、液壓油合體的供油模式改變成液壓油獨立供油，以實現(xiàn)6 個油動執(zhí)行機構（gcv-1、 gcv-2、gcv-3、gcv-4、srv、igv）共享獨立液壓油站，從而提高設備用油質量和提升機組運行可靠性。新增一套液壓油站，將原系統(tǒng)6 個執(zhí)行機構的管路

8、接入新增的液壓油模塊，同時使回油全部回到新增的液壓油箱;并由新增液壓油站出口母管引一路降壓后送往2 個跳閘閥管路。增設一套2×40l 高壓蓄能器組，連接到系統(tǒng)高壓管路上用于存儲壓力油，在執(zhí)行機構供油不足時補充供油及igv閥門快關時所需大流量供油時提供瞬間大流量，解決系統(tǒng)因油壓低引起油泵聯(lián)動的問題及滿足igv閥門快關要求，并吸收壓力沖擊、穩(wěn)定系統(tǒng)油壓。供油裝置油泵采用兩臺交流電機驅動高壓柱塞泵，泵組可根據(jù)系統(tǒng)所需流量自行調(diào)整流量，以保證系統(tǒng)的壓力不變。采用變量式液壓泵減輕了蓄能器的負擔，也減輕了間歇式能源特有的液壓沖擊，變量式液壓泵也有利于節(jié)能。高壓柱塞泵布置在油箱的正下方，以保證柱塞

9、泵的正吸入壓頭。正常運行時，油泵通過入口濾網(wǎng)將油箱中的油液吸入，經(jīng)柱塞泵壓縮后送入液壓油母管（hp）內(nèi)，供給液壓控制系統(tǒng)的各執(zhí)行機構（油動機）、系統(tǒng)高壓蓄能器使用。油泵出口壓力為1200psi，允許最大壓力1380psi。油泵啟動后，油泵向系統(tǒng)供油，同時也給蓄能器充油。當油壓達到系統(tǒng)的整定壓力1200±70psi 時，高壓油推動油泵恒壓閥上的控制閥，控制閥操作泵的變量機構，使泵的輸出流量減少，當泵的輸出流量和系統(tǒng)用油流量相等時，泵的變量機構維持在某一位置，當系統(tǒng)需要增加或減少用油量時，泵會自動改變輸出流量，維持系統(tǒng)油壓在1200±70psi。當系統(tǒng)瞬間用油量很大時，蓄能器將為油系統(tǒng)補供油。模塊配置了一套多功能循環(huán)系統(tǒng)，可實現(xiàn)自循環(huán)冷卻功能、自循環(huán)加熱功能和自循環(huán)過濾功能。系統(tǒng)正常運行時，前兩個功能可以嚴格控制油溫。而自循環(huán)過濾功能可提高油箱油液的清潔度，滿足系統(tǒng)油液清潔度要求。6 結語從美國ge公司進口到國內(nèi)安裝并使用的6fa燃氣輪機發(fā)電機組，液壓油及跳閘油取自潤滑油箱。對于兩班制運行的燃機來說，潤滑油的冷熱變化造成了部分設備發(fā)生漆膜化，繼而造成閥門卡澀等情況，危及燃機運行安全。經(jīng)過系統(tǒng)改造，將液壓油系統(tǒng)及跳閘油系統(tǒng)從潤滑油系統(tǒng)中分離出來，設置獨立的油箱，配置獨立