9FA型燃?xì)廨啓C(jī)燃料管清吹閥故障原因及對策分析

摘 要：文章介紹了GE公司9FA型燃?xì)廨啓C(jī)燃料管清吹閥的控制原理，描述了故障現(xiàn)象，分析了故障原因，并對消除故障的方法進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：9FA型燃?xì)廨啓C(jī)；清吹閥；故障原因

1 燃料管清吹系統(tǒng)簡介

GE公司生產(chǎn)的9FA型燃?xì)廨啓C(jī)D5和PM4燃料管上都布置有氣體清吹系統(tǒng)，當(dāng)燃料管在不輸送燃料的時候都要進(jìn)行清吹。清吹氣體來自壓氣機(jī)抽出的排氣，清吹的作用是防止燃料管中形成燃料氣集聚、冷卻燃料噴嘴，防止噴嘴由于回火而造成燒蝕。

在D5燃料管上有兩個串聯(lián)布置的清吹閥：VA13-1，VA13-2，一個排空閥：20VG-2；在兩個清吹閥中間的管道上布置有3個閥間壓力開關(guān)：63PG-1A，1B，1C，用來監(jiān)測閥間壓力；燃料管上還布置有3點(diǎn)溫度：PT-G1-1A，2A，3A，用于系統(tǒng)吹掃溫度的顯示與控制。在PM4燃料管上同樣有兩個串聯(lián)布置的清吹閥：VA13-5，VA13-6，一個排空閥：20VG-4；兩個清吹閥中間的管道上布置有3個閥間壓力開關(guān)：63PG-3A，3B，3C。系統(tǒng)中還布置有3個燃料噴嘴燃?xì)?空氣壓比變送器：96GN-1，96GN-2，96GN-3。

2 燃料管清吹閥的控制原理

清吹閥、排空閥都是氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，靠電磁閥、氣缸來控制閥門的開關(guān)，閥門上布置有位置反饋裝置。其中VA13-1，VA13-5，VA13-6是兩位式氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，VA13-2是調(diào)節(jié)型氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由電磁閥、定位器、薄膜來控制閥門的開關(guān)，并帶一個四副位置開關(guān)的位置反饋裝置來表示閥門的開度。

當(dāng)D5燃料管有燃料流動時，清吹閥VA13-1，VA13-2關(guān)閉，排空閥20VG-2打開，排空集聚在兩只清吹閥之間管道內(nèi)的燃料氣，通過3個閥間壓力開關(guān)63PG-1A，1B，1C來監(jiān)視兩個清吹閥關(guān)閉的嚴(yán)密性。當(dāng)流經(jīng)D5燃料管的燃料停止流動（預(yù)混燃燒方式）時，就要啟動對D5燃料管道的吹掃，通過MK6控制程序使VA13-1，VA13-2打開，排空閥20VG-2關(guān)閉，將壓氣機(jī)排氣通入D5燃料管進(jìn)行吹掃。

同樣，當(dāng)PM4燃料管有燃料流動（先導(dǎo)預(yù)混、預(yù)混燃燒方式）時，清吹閥VA13-5，VA13-6關(guān)閉，排空閥20VG-4打開，排空集聚在兩只清吹閥之間管道內(nèi)的燃料氣，通過3個閥間壓力開關(guān)63PG-3A，3B，3C來監(jiān)視兩個清吹閥關(guān)閉的嚴(yán)密性。當(dāng)流經(jīng)PM4燃料管的燃料停止流動（機(jī)組啟動時吹掃、擴(kuò)散、子先導(dǎo)預(yù)混燃燒方式）時，就要啟動對PM4燃料管道的吹掃，清吹閥VA13-5，VA13-6打開，排空閥20VG-4關(guān)閉，將壓氣機(jī)排氣通入PM4燃料管進(jìn)行吹掃。

當(dāng)機(jī)組處于不同的燃燒方式運(yùn)行時，發(fā)生D5，PM4燃料管清吹閥開或關(guān)不同種類的故障組合時，為確保機(jī)組設(shè)備安全，會觸發(fā)機(jī)組跳閘、減負(fù)荷和燃燒方式閉鎖等事件的發(fā)生。

3 燃料管清吹閥故障現(xiàn)象及原因分析

望亭發(fā)電廠1、2號燃機(jī)在各種不同的燃燒方式運(yùn)行時，多次發(fā)生因燃料管清吹閥故障導(dǎo)致的跳機(jī)、減負(fù)荷、燃燒方式閉鎖等事件，嚴(yán)重威脅到機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?，F(xiàn)將具體事件歸納如下。（1）燃燒方式由先導(dǎo)預(yù)混模式（PPM）切換到預(yù)混模式（PM）時，發(fā)生D5燃料管清吹閥故障導(dǎo)致預(yù)混模式PM閉鎖；（2）燃燒方式由擴(kuò)散燃燒模式（D5）切換到子先導(dǎo)預(yù)混模式（SPPM）時，發(fā)生D5燃料管清吹閥故障，或PM4燃料管清吹閥故障，導(dǎo)致子先導(dǎo)預(yù)混模式SPPM閉鎖；（3）燃燒方式由子先導(dǎo)預(yù)混模式時（SPPM）切換到先導(dǎo)預(yù)混模式（PPM）時，發(fā)生PM4燃料管清吹閥故障導(dǎo)致先導(dǎo)預(yù)混模式PPM閉鎖，觸發(fā)自動減負(fù)荷；（4）機(jī)組在任何燃燒方式下運(yùn)行，發(fā)生D5燃料管清吹閥故障，導(dǎo)致機(jī)組跳閘；（5）機(jī)組在先導(dǎo)預(yù)混模式（PPM）、預(yù)混模式（PM）下運(yùn)行時，發(fā)生PM4燃料管清吹閥故障，導(dǎo)致機(jī)組跳閘；（6）機(jī)組在點(diǎn)火前的吹掃過程中，發(fā)生PM4燃料管清吹閥故障，導(dǎo)致機(jī)組跳閘。

針對以上故障類型，通過歷史事件追憶、查看曲線和就地檢查設(shè)備等方式進(jìn)行事故分析，將事故原因分析如下。（1）當(dāng)燃燒方式由PPM切到PM時，因D5燃料管清吹閥開指令二類故障，燃燒方式在PM模式時，清吹閥VA13-2的兩副位置開關(guān)：L33PG2O和L33PG2_1任意一副置“1”，觸發(fā)預(yù)混模式PM閉鎖；（2）當(dāng)燃燒方式由D5切換到SPPM時，因D5燃料管清吹閥關(guān)指令一類故障；或PM4燃料管清吹閥開指令任意類故障發(fā)生，觸發(fā)子先導(dǎo)預(yù)混模式SPPM閉鎖；（3）當(dāng)燃燒方式由SPPM切換到PPM時，因PM4燃料管清吹閥開、關(guān)指令任意類故障發(fā)生，觸發(fā)先導(dǎo)預(yù)混模式PPM閉鎖，機(jī)組減負(fù)荷；（4）機(jī)組在啟動、升速、并網(wǎng)、加負(fù)荷、帶基本負(fù)荷等過程中，因發(fā)生D5燃料管清吹閥關(guān)指令二、三、四類任意故障，導(dǎo)致機(jī)組跳閘；（5）機(jī)組在先導(dǎo)預(yù)混模式（PPM）、預(yù)混模式（PM）下運(yùn)行，因PM4燃料管清吹閥關(guān)指令二、三、四類故障，導(dǎo)致機(jī)組跳閘；（6）機(jī)組在點(diǎn)火前的吹掃過程中，因PM4燃料管清吹閥開指令一、二類故障，導(dǎo)致機(jī)組跳閘。

通過以上事故原因分析，發(fā)現(xiàn)都是由于D5，PM4燃料管清吹閥開、關(guān)位置故障導(dǎo)致的。由于清吹閥整體布置在燃料模塊這個封閉的小室內(nèi)，電磁閥、放大器等氣動元件也都與閥門一起布置在小室內(nèi)，機(jī)組運(yùn)行時燃料模塊小室內(nèi)的溫度可達(dá)80～90 ℃，長時間運(yùn)行下來，因高溫導(dǎo)致電磁閥、放大器、氣缸等氣動元件出現(xiàn)閥芯卡澀、密封圈老化漏氣等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致閥門動作遲緩、無法開關(guān)等故障的發(fā)生。燃機(jī)作為調(diào)峰機(jī)組，每天都要啟停，由于頻繁啟停使得閥門經(jīng)常開關(guān)，以及燃料管內(nèi)溫度、壓力等影響因素，時間長了容易造成清吹閥內(nèi)漏，從而導(dǎo)致閥門關(guān)閉時閥間壓力高觸發(fā)跳機(jī)、燃燒方式閉鎖事件發(fā)生。由于長時間高溫、振動等環(huán)境因素，造成D5燃料管清吹閥VA13-2位置反饋裝置內(nèi)四副開關(guān)出現(xiàn)位置漂移，定位器、反饋裝置出現(xiàn)老化失靈，從而導(dǎo)致故障發(fā)生。當(dāng)燃機(jī)長時間未開（3 d以上）再啟動時，由于閥門卡澀不靈活等原因造成閥門開關(guān)時間超限而導(dǎo)致清吹閥故障發(fā)生。

4 解決燃料管清吹閥故障原因的對策

通過對故障原因的深入分析，我們發(fā)現(xiàn)主要原因是由于燃料模塊這個封閉小室內(nèi)的溫度較高，這些氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件長時間處在這樣的工作環(huán)境下就容易發(fā)生故障。還有燃機(jī)頻繁啟停，閥門、氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件、位置反饋裝置老化等因素都會導(dǎo)致故障的發(fā)生。經(jīng)討論研究，我們決定采取以下措施來消除或減少清吹閥故障的發(fā)生率。

（1）把VA13-1，VA13-2，VA13-5，VA13-6，20VG-2，20VG-4這6個氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電磁閥、放大器都統(tǒng)一移到燃料模塊小室的外面，重新敷設(shè)氣源管路，這樣就能有效避開燃料模塊內(nèi)的高溫環(huán)境，大大降低了電磁閥、放大器的工作溫度，延長使用壽命，從而降低故障發(fā)生率。

（2）原來在D5，PM4燃料管的兩個清吹閥之間各布置有3個閥間壓力開關(guān)，用來監(jiān)視當(dāng)清吹閥關(guān)閉、排空閥打開后，兩個清吹閥之間的管道內(nèi)有無燃料氣聚集。3個開關(guān)三取二運(yùn)算后會觸發(fā)跳機(jī)信號。因?yàn)槎际情_關(guān)量，所以當(dāng)故障發(fā)生時無法判斷是閥門真的泄漏還是壓力開關(guān)自身的問題。因此，把兩組壓力開關(guān)中每組的第3個都改為變送器，再與其他兩個開關(guān)進(jìn)行三取二運(yùn)算，這樣可以通過模擬量信號來真實(shí)、直觀地判斷出故障原因，從而消除故障。

（3）D5燃料管清吹閥VA13-2與其他清吹閥不同，是一個由電磁閥、定位器、薄膜控制的調(diào)節(jié)型氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，帶一個四副位置開關(guān)的位置反饋裝置。由于定位器的輸出控制氣壓信號較弱，為了閥門動作的靈敏性無法移到燃料模塊小室外，而且FISHER公司生產(chǎn)的DVC6000系列定位器的工作溫度可以從-40～85℃，可以在燃料模塊內(nèi)正常工作。因此，把電磁閥和放大器移到燃料模塊外面，保留定位器在小室內(nèi)。利用燃機(jī)啟停頻繁的特點(diǎn)，在停機(jī)期間定期到燃料模塊內(nèi)檢查定位器、位置反饋裝置的工作情況，有無管子、接頭漏氣，并對閥門進(jìn)行全行程校驗(yàn)，記錄下四副位置開關(guān)的動作點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)偏差大時要立即調(diào)整。因燃料模塊內(nèi)溫度較高，要記錄好定位器、位置反饋裝置的使用周期，一旦發(fā)現(xiàn)定位器反應(yīng)遲緩，位置反饋裝置反復(fù)漂移、無法調(diào)整的情況，說明設(shè)備已老化，要立即進(jìn)行更換。

（4）定期對所有燃料管清吹閥進(jìn)行校驗(yàn)。當(dāng)燃機(jī)停機(jī)3 d以上時，要安排對清吹閥進(jìn)行校驗(yàn)。記錄好每個清吹閥的開關(guān)時間，其中VA13-1，VA13-5，VA13-6的開啟速度要求（35±5）S，關(guān)閉速度要求<4 S，一旦發(fā)現(xiàn)開關(guān)時間超出范圍，要及時調(diào)節(jié)針形計(jì)量閥來調(diào)整進(jìn)氣量，從而調(diào)節(jié)閥門的開關(guān)速度。VA13-2要記錄好四副位置開關(guān)各自的動作點(diǎn)，超出范圍要及時調(diào)整。在校驗(yàn)閥門時要有人在現(xiàn)場檢查電磁閥、氣缸、定位器以及接頭有無漏氣，如有漏氣要及時緊固消除。兩個排空閥20VG-2，20VG-4因沒有位置反饋，所以要到現(xiàn)場觀察閥門實(shí)際的動作情況。一旦發(fā)現(xiàn)閥門有卡澀、開關(guān)異常緩慢等現(xiàn)象，要及時對電磁閥、氣缸、定位器等氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查、更換，如果是閥門機(jī)械問題，要及時通知機(jī)務(wù)進(jìn)行處理。

5 結(jié)語

在兩臺機(jī)組的檢修中把燃料管清吹閥的電磁閥、氣源放大器統(tǒng)一移到燃料模塊小室外面；把兩組閥間壓力開關(guān)中每組的第3個改成變送器，再與其他兩個開關(guān)進(jìn)行三取二運(yùn)算；定期對所有燃料管清吹閥進(jìn)行校驗(yàn)，記錄開關(guān)時間；記錄好電磁閥、定位器、放大器等氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件的使用周期，對老化的部件及時進(jìn)行更換。通過以上手段，大大降低了燃料管清吹閥的故障發(fā)生率，確保了機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并節(jié)省了因頻繁更換氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件而產(chǎn)生的一筆可觀的生產(chǎn)維護(hù)費(fèi)用。

作者簡介：朱?。?982— ），男，江蘇蘇州，本科，技師；研究方向：9FA燃機(jī)檢修和維護(hù)。

Abstract：This paper introduces the control principle of GE 9FA type gas turbine fuel pipe blowing valve， describes the fault phenomenon， analyzes the cause of fault， and expounds the method of eliminating the fault.

Key words： 9FA type gas turbine； pipe blowing valve； cause of fault