西二線羅羅燃驅(qū)機(jī)組啟機(jī)失敗典型故障分析及處理

艾純喜 胡天明 黃健發(fā) 呂勃蓬 馮友琪

摘要：本文通過對西二線某站羅羅（Rolls-Royce）燃驅(qū)壓縮機(jī)組啟機(jī)過程中出現(xiàn)的典型故障進(jìn)行了分析，提出了校準(zhǔn)液壓馬達(dá)及燃料氣控制參數(shù)等方式進(jìn)行故障排除，確保壓縮機(jī)正常運(yùn)行。

Abstract： Based on the analysis of typical failures during the start-up procedure of Rolls-Royce compressor，various solutions such as calibrating the control parameters of hydraulic motor and fuel gas system were provided to troubleshoot ，to ensure the normal operation of the compressor.

關(guān)鍵詞：Rolls-Royce燃驅(qū)機(jī)組;液壓馬達(dá);燃料氣;校準(zhǔn)

Key words： Rolls-Royce compressor;hydraulic motor;fuel gas;calibrate

中圖分類號：TE974? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）05-0112-03

0? 引言

機(jī)組正常啟機(jī)過程中，各階段速度點(diǎn)控制及點(diǎn)火過程是機(jī)組啟機(jī)成功與否的關(guān)鍵。本文對液壓馬達(dá)升速失敗及點(diǎn)火過程中T455升溫不均兩種故障原因及解決辦法進(jìn)行分析，對影響各階段速度點(diǎn)控制及點(diǎn)火過程的重要因素及調(diào)整方法進(jìn)行了詳細(xì)討論，為后續(xù)機(jī)組運(yùn)行積累了相應(yīng)的故障處理經(jīng)驗(yàn)。

1? 液壓馬達(dá)清吹階段升速失敗

1.1 故障現(xiàn)象

2#機(jī)組例行啟機(jī)過程中，當(dāng)啟機(jī)程序進(jìn)行到清吹進(jìn)程GG To Purge Speed Seq Prog時(shí)，因?yàn)樵?0秒內(nèi)液壓馬達(dá)無法將燃?xì)獍l(fā)生器主速軸 GG NH拖轉(zhuǎn)到清吹轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)導(dǎo)致啟機(jī)失敗。

1.2 原因分析

液壓起動(dòng)機(jī)系統(tǒng)由3個(gè)主要部件組成，即泵單元、控制組件和起動(dòng)機(jī)，其通過軸與燃?xì)獍l(fā)生器的高壓壓氣機(jī)連在一起。泵單元包括一個(gè)185kW的電動(dòng)機(jī)，其與一斜盤式軸向柱塞泵相連。液壓泵的斜盤由一4-20mA的控制信號來定位，此電信號經(jīng)比例控制閥放大而轉(zhuǎn)換為高壓油液壓控制信號。當(dāng)4mA的電信號送到控制閥時(shí)，起動(dòng)機(jī)將不會轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)泵的輸出為0加侖/分鐘;當(dāng)把控制信號增加到20mA時(shí)，斜盤角度增加，相應(yīng)液壓泵的輸出會增加到140加侖/分鐘，供給壓力達(dá)到4500psi，足以使得燃?xì)獍l(fā)生器高速軸GG NH加速到脫扣轉(zhuǎn)速4600轉(zhuǎn)/分鐘。結(jié)合液壓起動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的工作原理，初步判斷故障發(fā)生的可能原因?yàn)椋?/p>

①液壓啟動(dòng)系統(tǒng)漏油;

②比例控制閥故障;

③液壓泵故障。

1.3 處理過程

①停止繼續(xù)啟機(jī)測試，現(xiàn)場仔細(xì)檢查液壓啟動(dòng)系統(tǒng)各部件、回路，確認(rèn)無漏油現(xiàn)象。

②通過查看液壓馬達(dá)啟機(jī)轉(zhuǎn)速趨勢可以判斷液壓泵本體工作正常。

③液壓馬達(dá)在60秒內(nèi)拖轉(zhuǎn)燃?xì)獍l(fā)生器主速軸GG NH最高至2896轉(zhuǎn)/分鐘，接近清吹轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘。液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速受比例控制閥控制，機(jī)組PLC輸出4-20mA電流信號，此電信號經(jīng)過比例控制閥放大輸出為0-18V電壓信號并最終轉(zhuǎn)換成高壓油控制信號，故優(yōu)先考慮比例控制閥放大器參數(shù)不合適導(dǎo)致無法達(dá)到清吹轉(zhuǎn)速。

機(jī)組投產(chǎn)調(diào)試時(shí)，需按照對應(yīng)序列號的比例控制閥的出廠整定數(shù)據(jù)對比例控制閥進(jìn)行校準(zhǔn)。下面介紹調(diào)試及投產(chǎn)運(yùn)行后兩種不同的整定步驟。

1.3.1 機(jī)組調(diào)試階段

①依據(jù)序列號查找對應(yīng)比例控制閥整定曲線及數(shù)據(jù)。（圖2）

②采取PLC程序強(qiáng)制輸出4-20mA電流信號，現(xiàn)場比例控制閥測量端電壓的方法來整定此閥。以西二線南昌站為例，比例控制閥電流信號由PLC系統(tǒng)1N050 1794-OF4I的0通道輸出，結(jié)合1794系列模塊模擬信號的整定E1ACNR5：0：O.Ch0Data：=C75SRPC*30840/100-7710，C75SRPC為比例閥控制輸出百分比，即4-20mA對應(yīng)0-100%;若想強(qiáng)制輸出4mA，將E1ACNR5：0：O.Ch0Data強(qiáng)制為7710即可，其他電流值強(qiáng)制依據(jù)圖3強(qiáng)制輸出即可。

③首先需強(qiáng)制比例控制閥使能信號3HSTE，K33繼電器指示燈亮表示比例閥控制器有效。

比例控制閥控制板上提供滑動(dòng)變阻器RV1和RV2，可以通過調(diào)整滑動(dòng)變阻器RV1和RV2在4mA和14mA時(shí)阻值來調(diào)整比例控制閥輸出曲線。對照比例控制閥出廠整定數(shù)據(jù)，PLC中強(qiáng)制輸出4mA，現(xiàn)場測量端電壓應(yīng)為6.03V，實(shí)際測量5.53V，調(diào)整比例閥控制器4mA對應(yīng)的滑動(dòng)變阻器RV1，直至端電壓為6.03V左右;同理PLC中強(qiáng)制輸出14mA，現(xiàn)場比例閥端電壓應(yīng)為8.51V，實(shí)際測量7.77V，調(diào)整比例閥控制器14mA對應(yīng)滑動(dòng)變阻器RV2，直至端電壓為8.47V;再次PLC中強(qiáng)制輸出4mA，此時(shí)端電壓應(yīng)為5.94V左右，若有偏差，重新按照4mA-14mA-4mA調(diào)整對應(yīng)滑動(dòng)變阻器。（圖4）

④上述步驟結(jié)束后，依次輸出4mA、8mA、14mA、18mA、20mA并記錄對應(yīng)端電壓值，作為此比例閥整定數(shù)據(jù)，以供以后對比分析。

1.3.2 機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行階段

機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行后，RR廠家已將PLC程序強(qiáng)制輸出比例控制閥4-20mA電流信號功能取消且我們無權(quán)限強(qiáng)制ECS程序變量，我們使用信號源Fluke 744手動(dòng)輸入4-20mA電流信號代替PLC強(qiáng)制;斷開OF4I模塊電流信號輸出端，將Fluke744 Source正負(fù)表筆分別連接線標(biāo)116、117即可。

處理結(jié)束后，重新啟機(jī)進(jìn)入到清吹轉(zhuǎn)速階段，35秒左右燃?xì)獍l(fā)生器主速軸GG NH轉(zhuǎn)速上升到3000RPM。

結(jié)果表明，重新整定比例閥參數(shù)后液壓馬達(dá)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到清吹轉(zhuǎn)速，故障排除。

2? 點(diǎn)火過程T455升溫不均

T455溫度探頭用于測量燃?xì)獍l(fā)生器排氣溫度，沿排氣環(huán)安裝有17組三元件熱電偶，各個(gè)熱電偶被接在燃?xì)獍l(fā)生器附件的接線盒中。此17組熱電偶溫度信號輸出提供燃?xì)獍l(fā)生器的溫度顯示、信號監(jiān)控及發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)完成相應(yīng)控制功能。監(jiān)控系統(tǒng)有兩項(xiàng)功能，一為排氣溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)提供報(bào)警，另一為達(dá)到其他不正常值時(shí)，啟動(dòng)脫離邏輯，使得燃?xì)獍l(fā)生器停車。

2.1 故障現(xiàn)象

3#機(jī)組啟機(jī)運(yùn)行至點(diǎn)火階段時(shí)，點(diǎn)火后出現(xiàn)第5、14組共4個(gè)探頭報(bào)警FC：Input TC：26GG455_05A、05B、14A、14B報(bào)警，進(jìn)而出現(xiàn)T455 Average Signal Failure Delayed SD跳機(jī)信號。

2.2 原因分析

①此兩組熱電偶故障。

②回路故障。

③GG燃料噴嘴工作不正常。

④燃料氣不潔。

⑤其他參數(shù)設(shè)置不合理。

2.3 處理辦法

①使用Fluke 754檢查信號回路，確認(rèn)回路正常。

②機(jī)組停機(jī)后，查看T455 17組熱電偶溫度趨勢圖，除GG點(diǎn)火時(shí)段05號熱電偶與其他組熱電偶溫度相差較大外，其余時(shí)段基本相同，判斷此熱電偶本體無故障。

③因3#機(jī)組與2012年10月份已做孔探作業(yè)，確認(rèn)燃料噴嘴正常，且孔探作業(yè)后本次啟機(jī)為首次啟機(jī)。

④強(qiáng)制打開20FGESI進(jìn)行燃料氣吹掃，重新啟機(jī)后仍出現(xiàn)T455 Average Signal Failure Delayed SD跳機(jī)信號。

⑤分析發(fā)現(xiàn)05和14號熱電偶正好是對稱分布，判斷原因?yàn)椋狐c(diǎn)火成功后，此兩熱電偶區(qū)域溫度上升較慢，導(dǎo)致點(diǎn)火成功后6秒后出現(xiàn)T455溫度偏差較大造成停機(jī)。

為避免啟機(jī)點(diǎn)火至液壓馬達(dá)脫扣期間GG排氣溫度上升不均勻，考慮調(diào)整ECS控制程序中兩個(gè)參數(shù)：

Turning.qgst_step（Gas start step fuel flow， KW）：GG點(diǎn)火時(shí)燃料氣供應(yīng)量（換算成做功功率）。

Turning.hsc_psct_gas（Hyd. Starter control Purge to Starter cut time with gas fuel ，sec）：液壓馬達(dá)控制GG清吹轉(zhuǎn)速至脫扣的工作時(shí)間。

查看3#機(jī)組點(diǎn)火時(shí)間約為10秒左右，時(shí)間偏長，點(diǎn)火時(shí)間推薦值為3-5秒。調(diào)整燃?xì)獍l(fā)生器GG點(diǎn)火開始燃料氣供應(yīng)量Turning.qgst_step由2640kW增加到2840kW，使得點(diǎn)火時(shí)間減少。對于其余機(jī)組，若點(diǎn)火時(shí)間太短，可適當(dāng)減少此值以延長點(diǎn)火時(shí)間，2#機(jī)組點(diǎn)火時(shí)間為0.8秒，時(shí)間偏短，此值由2640kW減少至2440kW。

延長液壓馬達(dá)控制清吹轉(zhuǎn)速2900轉(zhuǎn)/分至GG脫扣轉(zhuǎn)速4500轉(zhuǎn)/分的時(shí)間。延長馬達(dá)做工時(shí)間與燃料氣供給量為互鎖關(guān)系，調(diào)校手段無法單一實(shí)施，通過試湊法和工程經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)，將Turning.hsc_psct_gas由20秒延長至25秒，液壓馬達(dá)做功增大，燃料氣供給量減少使得點(diǎn)火后GG排氣溫度上升速度減慢。

修改參數(shù)后，重新啟機(jī)成功，比較查看T455排氣溫度趨勢圖。

調(diào)整燃料氣供給參數(shù)后，點(diǎn)火后檢測GG T455排氣溫度17組探頭溫度偏差明顯減小，達(dá)到機(jī)組ECS設(shè)定要求。故障處理說明造成此次故障的原因是點(diǎn)火期間燃料氣供氣量過大導(dǎo)致燃料氣燃燒不充分，造成溫度上升不均勻，重新整定點(diǎn)火期間燃料氣量配比后故障排除。

3? 結(jié)束語

機(jī)組啟機(jī)開始，清吹、輔助系統(tǒng)準(zhǔn)備、工藝閥門控制、液壓馬達(dá)拖轉(zhuǎn)到點(diǎn)火、升速直至啟機(jī)成功，全面考驗(yàn)了機(jī)組各系統(tǒng)的工作狀況;新投產(chǎn)機(jī)組正處于磨合期，機(jī)組故障出現(xiàn)的概率在生命周期中概率較高，一方面要求我們按照相關(guān)管理規(guī)定及規(guī)程做好機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)工作，另一方面也對我們機(jī)組專業(yè)水平提出了更高的要求，我們將一如既往，刻苦鉆研，不斷提高機(jī)組自主運(yùn)維水平。

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