6F03型燃机速比阀控制逻辑及故障分析

6F.03型燃机速比阀控制逻辑及故障分析郭友瑞【摘要】文章针对GE公司6F.03型燃气轮机速比阀故障引发机组跳闸进行分析, 从燃机和控制系统两方面分析故障的原因并提出处理对策.期刊名称】 仪器仪表用户年(卷),期】 2017(024)010【总页数】4页（P94-97）【关键词】 速比阀;控制;故障【作 者】 郭友瑞【作者单位】 浙江大唐国际江山新城热电有限责任公司,浙江江山 324109【正文语种】 中文【中图分类】 TK473.2某6F.03燃气-蒸汽联合循环机组运行过程中，燃机负荷69.5MW，汽机负荷 34.67MW，速比阀（speed,ratio valve，以下简称VSR ）后压力（以下简称P2 压力）334psi, VSR开度40%，燃烧基准（FSR）68%。运行人员监盘发现燃机跳 闸，检查燃机跳闸首出“ HIGH,EXHAUST THEMPERATURE SPREAD TRIP” （排气分散度高保护跳闸）和“startup fuel flow excessive trip”（启动燃料异常跳闸）；检查燃机、汽机发电机解列，汽机主汽门、调门及补汽关闭，燃机各燃 料阀关闭，燃料截断阀（该阀位于速比阀前）关闭，阀组间天然气放散阀（20VG-1）打开，燃机、汽机转速下降，之后燃机、汽机盘车相继投入。事后，检查SIS曲线发现燃机跳闸前一段时间，VSR开度曾经突然增加，P2压力 随之升高，接着V SR开始逐渐关小，关过程中发生开度突降，之后迅速开启，期 间P2压力大幅下降，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，保护延时9s，触发“HIGH,EXHAUST THEMPERATURE,SPREAD,TRIP” 和 “startup,fuel,flow excessive trip” 跳闸逻辑1，导致机组跳闸。 通过调取DCS跳闸曲线记录（精确到秒级），分析如下：1）在14时39分55秒14时39分57秒这段时间内，P2压力设定值不变（维 持333psig ） ,VSR开度反馈逐渐减小，P2压力减小，这时的VSR伺服电流根据 压力设定值调整输出约从-3 -20（根据控制策略，伺服电流为负时，应为开门动 作），VSR应开未开是第一个异常点。备注：P2压力是通过VSR来调节的，P2压力低时，应为开门动作。2）在14时39分57秒14时40分0秒这段时间内，P2压力设定值不变（维 持333psig ）, VSR开度反馈突然增大，导致P2压力增加到359psig，这时VSR 伺服电流迅速从负到正（伺服电流为正时，应为关门动作），但 VSR 并未及时关小3）在14时40分0秒14时40分08秒这段时间内，P2压力设定值不变（维 持333psig ）, VSR依据压力控制策略缓慢关小，P2压力逐渐减小但仍高于设定 值，这时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。4）在14时40分08秒的（058毫秒级 301毫秒级）这段时间内，P2压力设 定值不变（维持333psig ）, VSR突然迅速关小（最小达18% ）, P2压力迅速下 降到247psig，这时VSR伺服电流及时由正转负，以满足开门提高压力的目的。 VSR突然迅速关小，P2压力迅速降低，以致引发一系列的联锁动作，此为该时间 的第二个异常点。5）之后VSR启，P2压力逐渐上升，期间燃料波动，触发排气分散度延时保护动 作，机组解列。天然气压力（流量）的控制是通过VSR和VGC（控制阀）的相互配合，调整进入 燃烧室的燃料量，满足机组转速和负荷的需要。VSR的作用2是调节进入阀间天 然气的压力，使压力 P2 成为转速的函数。同时在正常或事故停机的时候，能够迅 速的截断燃料。P2压力由3个压力变送器96FG （13 ）测量，它输出与P2正 比例的电压信号。该P2信号（FPG2 ）与FPRG进行比较，误差信号依次与96SR 的 LVDT 反馈进行比较，并进行调整。3 个 P2 压力变送器，并不是起三重冗余的作用，而是每个压力变送器输出的压力， 在 R、S、T 的控制卡件里经过独立的计算，分别产生伺服阀 3 个线圈的 3 个电流。如果 P2 压力不一致，那么伺服阀的 3 个线圈的伺服电流是永远不会一致的。当调 节结束后，也可以将天然气的控制阀前压力稳定到运行所需要的大小，速比阀三线 圈的电流的平均值，也是一个正常的小零偏电流3。1）VSR 伺服阀调节紊乱。通过上述曲线分析，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，导致 P2 压力调节异常， 为此次事件发生的主要原因。备注：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加大（关门）或负向加大（开门）。前期 VSR 动作表现为迟缓，其后瞬时大幅动作（那是由伺服电流在较大值引起）。 VSR 动作迟缓（伺服阀调节出现与控制信号相违背的情况）是主要原因。2）调节油系统内部有漆膜化现象（也称润滑油的漆化现象）。经对 VSR 伺服阀及其油滤的检查，发现油系统内有油的漆膜化现象。 通过事件原因分析，当即确定更换 VSR 伺服阀，试运正常（同时进行单/多线圈驱 动试验，试验结果正常），随后安排机组启动，通过全天工况实时比对，各项调节 指标均正常。综上所述，并借鉴兄弟单位经验，可以判断此次VSR （伺服阀）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。 基于当前的经验和实践，下面提供几项运行维护典型实例，可根据具体情况适当采 用：1）数年运行或维护不当，机组可能出现润滑油油泥现象，具体表现为燃气控制阀 指令阀位偏差大、阀门开启缓慢、甚至出现阀门在机组运行期间突然关闭的症状。 针对此类问题，每次设备运行接近6个月时，建议清洗或更换伺服阀及执行机构 的液压油滤清器（试漆化程度决定）。对于多轴机组来说，液压油均来自相同的润 滑油系统，都是在加压和过滤后提供到执行机构中。因此，在多年运行后，机油油 泥问题必然会对多轴机组的运行产生影响，建议使用独立的液压油系统，即液压油 系统与润滑油系统分别使用各自的油箱。对伺服阀的油滤逐步进行更换，对伺服阀 依次清洗；同时增加燃机IGV、GCV、VSR阀的伺服阀的油滤滤芯的检查更换频 次和伺服阀检查清洗频次；查找油泥或油漆化现象的情况。2）液压执行机构增益是综合考虑控制回路稳定性和响应速度后的折中方案。过大 的增益可能会导致设备出现无益的不稳定现象，可能表现为频率及振幅波动情况而 容易被疏忽。而增益不足将会导致出现运行问题，例如在需要VSR快速精确定位 的时候却出现了控制阀体移动缓慢、迟滞现象，比如在DLN模式转换和甩负荷运 行工况时燃气控制阀必须准时准确响应等等。必须把 GCV 阀门的动态特性输入到 控制系统中，并得以实时监控，保证使阀门及控制系统的运行处在可接受的限值范 围内，改进的增益能够提升执行机构的长期运行性能。3）检查执行控制阀开关时间；执行燃气控制阀阀位线性测试；执行燃气控制阀步 进响应/稳定性检查。4 ）检查线性阀位传感器（LVDT ）接线、极性、线芯与定子线圈是否错位，是否 与线圈发生刮擦，是否需要重新定位，检查 LVDT 芯杆轴承端（如果使用轴承） 是否有过度磨损等，及时采取措施纠正相关问题。5）检查伺服阀零点偏差电流和增益；检查伺服阀电阻值；检查 LVDT 的电阻值； 检查接线板上是否有接线松动和刮碰情况，轻轻拉扯每根电线的接线点看是否松动。 总之，机组运行过程中，密切注意相关参数的变化，进行科学地综合分析；掌握燃 机设备控制原理，加强对一、二次设备的检查和维护，及时发现控制中出现的问题， 对保证燃机安全运行具有非常重大的意义。【相关文献】1 6FA燃气-蒸汽联合循环机组集控运行规程（2017版）S.2 中国华电集团公司大型燃气-蒸汽联合循环发电技术丛书（控制系统分册）M.北京:中国电力出版社,2009.3 戴初成.GE,6B燃机速比阀跟踪跳闸报警分析J.燃气轮机技术,2010,23（4）:61-62.