郝卓卓 崔雪萌 張演義 白保存

北京管道陜西輸油氣分公司

摘要：站場(chǎng)壓縮機穩定運行直接關(guān)系到輸氣管道安全生產(chǎn)。燃氣輪機是離心式壓縮機的核心驅動(dòng)部件，針對RB211燃氣輪機在運行過(guò)程中出現的RVDT（旋轉差動(dòng)可變式角度傳感器）控制失效故障，歸納總結了故障產(chǎn)生原因、排查要點(diǎn)和處理方法，為燃氣輪機的故障處理提供參考。

關(guān)鍵詞：RVDT；VIGV；燃氣輪機；離心壓縮機；故障分析

陜京管道榆林作業(yè)區目前擁有3臺燃氣輪機驅動(dòng)的離心式壓縮機，機組額定功率為90 MW，年輸氣量170億立方米。燃氣輪機是以空氣及燃料氣為工質(zhì)的旋轉式熱力發(fā)動(dòng)機，是壓縮機的核心部件，主要組成包括燃氣發(fā)生器（壓氣機）、燃燒室和動(dòng)力渦輪。以RB211燃氣輪機為例，分析RVDT（旋轉差動(dòng)可變式角度傳感器）控制失效故障（FC：RVDT Transient Control Failure ESD）原因，通過(guò)故障排查和處理，以確保壓縮機組安全平穩運行。

1  RVDT控制原理

RB211燃氣輪機的工作過(guò)程如圖 1所示，壓氣機從大氣中吸入空氣并將其壓縮，壓縮空氣進(jìn)入燃燒室與噴入的燃料混合后燃燒形成高溫燃氣，隨即流入燃氣渦輪中膨脹做功，推動(dòng)渦輪葉輪帶著(zhù)壓氣機葉輪一起旋轉。高溫燃氣的做功能力顯著(zhù)提高，因而燃氣渦輪在帶動(dòng)壓氣機的同時(shí)尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功[1]。

圖 1 燃氣輪機工作過(guò)程示意圖

VIGV（Variable Inlet Guide Vans，可調進(jìn)口導葉）位于壓氣機上，由一個(gè)MOOG伺服閥控制三個(gè)液壓作動(dòng)筒調節其角度，通過(guò)RVDT監控液壓作動(dòng)筒位置進(jìn)行安全保護[2]，以保證壓氣機的第一級葉片始終處于設計狀態(tài)，有效防止壓氣機喘振。MOOG閥采用PI控制原理，比較設定值和反饋值得出偏差值，然后將此差值按比例放大和積分運算后，作用在MOOG伺服閥的壓電元件上，對VIGV進(jìn)行較正，使反饋值不斷接近設定值[3]。如圖 2所示。

圖 2 VIGV控制原理示意圖

2  RVDT控制失效原因及處理方法

RVDT控制失效主要原因有：①VIGV液壓油供油異常；②VIGV或液壓作動(dòng)筒本體缺陷；③控制回路接線(xiàn)松動(dòng)導致信號丟失；④MOOG閥堵塞；⑤MOOG閥PI控制器故障。故障排查應遵循從易到難的原則。下面分別介紹各故障現象、排查要點(diǎn)、處理方法。

2.1  VIGV液壓油供油異常

（1）故障分析。 液壓油供油異常會(huì )使液壓作動(dòng)筒不能正常運行，導致RVDT控制失效。

（2）排查要點(diǎn)。首先檢查油泵及供電，若正常運行，再檢查VIGV液壓油的壓力及溫度應保持在7000±170 kPa（1000±25 psig）、 60±5℃范圍內。若油路堵塞，VIGV運行不穩定則表現為對進(jìn)氣擺葉進(jìn)行連續開(kāi)關(guān)調整。

（3）處理方法。若油泵故障，進(jìn)行維修。若液壓油管路堵塞，進(jìn)行解體清洗、清吹。

2.2  VIGV或液壓作動(dòng)筒本體缺陷

（1）故障分析。VIGV或液壓作動(dòng)筒本體存在變形、銹蝕等缺陷會(huì )導致摩擦力增大，運行卡滯。

（2）排查要點(diǎn)。需進(jìn)入GG箱體檢查VIGV外觀(guān)和液壓作動(dòng)筒本體是否存在變形、銹蝕等缺陷，進(jìn)入前務(wù)必確保壓縮機組處于停機狀態(tài)并關(guān)閉二氧化碳手閥，液壓油壓力和溫度均在正常范圍內。若能手動(dòng)推動(dòng)液壓作動(dòng)筒，可排除其卡滯或VIGV本體卡滯。若不能推動(dòng)，則需要進(jìn)一步拆除液壓作動(dòng)筒進(jìn)行排查，若仍不能推動(dòng)則可排除回油管回油不暢故障。①拆除液壓作動(dòng)筒與VIGV的機械連接，若能自由手動(dòng)推動(dòng)，則可排除其卡滯故障；②拆除液壓作動(dòng)筒后，若手動(dòng)依舊無(wú)法推動(dòng)VIGV，可判斷為VIGV本體卡滯。用塞尺檢查VIGV外連接環(huán)與GG外殼間的螺栓間隙，以此判斷VIGV外連接環(huán)與GG殼體同心度是否一致。同心度不一致增大外連接環(huán)與GG外殼之間摩擦，可能導致VIGV卡滯。

（3）處理方法�？�滯部位解體維修或更換備件（備件型號與原設備型號務(wù)必保持一致）。

2.3  回路接線(xiàn)松動(dòng)導致信號丟失

（1）故障分析。RVDT控制回路線(xiàn)纜虛接、松動(dòng)會(huì )導致信號丟失，影響VIGV的正�？刂�。

（2）排查要點(diǎn)。對照RVDT接線(xiàn)圖，檢查回路線(xiàn)纜接頭是否有虛接、松動(dòng)。

（3）處理方法。緊固松動(dòng)位置。

2.4  MOOG伺服閥堵塞

（1）故障分析。MOOG閥可以根據控制信號來(lái)調節液壓油的流量，控制3個(gè)液壓作動(dòng)筒來(lái)調節其VIGV的角度，MOOG閥堵塞會(huì )導致液壓油流量減小，RVDT控制失效。

（2）排查要點(diǎn)。將MOOG閥從液壓油管路上拆下，使用清潔空氣進(jìn)行吹掃以判斷是否堵塞。

（3）處理方法。先使用清潔空氣吹掃，若無(wú)效則對MOOG閥解體維修，必要時(shí)可更換備件（備件型號與原設備型號務(wù)必保持一致）。

2.5  MOOG閥PI控制器故障

（1）故障分析。MOOG閥PI控制器是RVDT控制回路中的重要模塊，主要作用是將來(lái)自PLC的控制信號進(jìn)行處理并放大后輸出到MOOG閥，實(shí)現對VIGV的控制。PI控制器故障會(huì )直接導致RVDT控制失效。

（2）排查要點(diǎn)。排除以上四種問(wèn)題后，在上位機VIGV/Bleed Air Monitor界面遠程對VIGV下發(fā)開(kāi)關(guān)指令，查看下發(fā)的命令與反饋值是否一致。若不一致，測量PI控制器輸出端5―6回路，若無(wú)輸出電流則可判斷為PI控制器故障。

（3）處理方法。更換MOOG閥PI控制器。①DIP開(kāi)關(guān)配置（務(wù)必與原控制器一致）。用螺絲刀推上蓋釋放凸耳（頂部2個(gè)，底部2個(gè)），同時(shí)輕輕拉動(dòng)頂蓋即可打開(kāi)PI控制器頂蓋，完成配置，DIP開(kāi)關(guān)和跳線(xiàn)如圖 3所示；②PI控制器接線(xiàn)。如圖 4所示；③PI控制器校準前預設置。將“Controller Bias”電位計朝一個(gè)方向轉15圈，設置到中間位置，之后將其反方向旋轉6至7圈。順時(shí)針轉動(dòng)“Input 1 scale”電位計約15圈，逆時(shí)針轉動(dòng)“Dither”電位計約15圈，在ECS程序中找到標簽“dxlcvigv”，將“dxfalse”寫(xiě)入標簽“dxlcvigv”，完成設置；④PI控制器校準。校準應在主油泵關(guān)閉情況下進(jìn)行，并考慮燃氣輪機型號差異性。588型系列燃氣輪機使用的MOOG閥型號為E760K141K，如圖 5-a，共有三個(gè)液壓作動(dòng)筒，信號參數SIG-8.00 mA～8.00 mA。校準方法為：從發(fā)動(dòng)機控制系統（ECS）發(fā)出0%指令，萬(wàn)用表上的數值應為0 mA±0.4 mA，如果不在該公差范圍內，調整“Feedback Zero”，直到符合公差值。從發(fā)動(dòng)機控制系統（ECS）發(fā)出100%指令，萬(wàn)用表上的數值應為15 mA±0.4 mA。如果不在該公差范圍內，調整“Controller P Gain”，直到符合公差值；將標簽“dxlcvigv”中的值恢復為原本的“dxfalse”。 660型系列燃氣輪機使用的MOOG閥型號為E760K977K，如圖 5-b，共有兩個(gè)液壓作動(dòng)筒，信號參數SIG-10.00 mA～6.00 mA。校準方法為：從發(fā)動(dòng)機控制系統（ECS）發(fā)出0%指令，萬(wàn)用表上的數值應為﹣10 mA±0.4 mA，如果不在該公差范圍內，調整“Feedback Zero”，直到符合公差值；從發(fā)動(dòng)機控制系統（ECS）發(fā)出100%指令，萬(wàn)用表上的數值應為6 mA±0.4 mA。如果不在該公差范圍內，調整“Controller P Gain”，直到符合公差范圍內的值；將標簽“dxlcvigv”中的值恢復為原本的“dxtrue”；⑤校準結果確認。啟動(dòng)GG油泵并遠程強制VIGV：打開(kāi)上位機ECS Maintenance界面，點(diǎn)擊System Login登錄后，在IGV Manual Stroke中依次輸入0-25-50-75-100-75-50-25-0，如圖 6所示，在歷史趨勢中查看VIGV設定值與反饋值是否一致，若不一致，則需要對VIGV重新標定校準。

圖 3 DIP開(kāi)關(guān)配置示例

圖 4 PI控制器接線(xiàn)示意圖

圖 5 MOOG閥型號

圖 6 VIGV遠程強制

3  結論

（1）RVDT控制失效分為硬件故障和控制系統故障兩大類(lèi)。硬件故障有VIGV液壓油供油異常、VIGV或液壓作動(dòng)筒本體缺陷、MOOG閥堵塞三種，控制系統故障有控制回路接線(xiàn)松動(dòng)和MOOG閥PI控制器故障兩種。

（2）導致RVDT控制失效故障的原因較多，故障排查應遵循從易到難的原則，首先排查VIGV液壓油供油情況和控制回路接線(xiàn)是否有松動(dòng)，若均無(wú)異常再考慮設備本體缺陷、堵塞以及PI控制器故障等因素。

（3）由于RVDT控制直接關(guān)系到燃氣輪機壓氣機的安全平穩運行，進(jìn)而影響到壓縮機組的運行，因此在日常運維中要重點(diǎn)關(guān)注，定期對VIGV進(jìn)行開(kāi)關(guān)測試，及時(shí)發(fā)現問(wèn)題。

參考文獻：

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作者簡(jiǎn)介：郝卓卓，1991年生，工程師，2014年畢業(yè)于西安郵電大學(xué)，現從事長(cháng)輸管道自控與電氣通信管理工作。聯(lián)系方式：18729356162，768500532@qq.com。