郝卓卓 崔雪萌 张演义 白保存

北京管道陕西输油气分公司

摘要：站场压缩机稳定运行直接关系到输气管道安全生产。燃气轮机是离心式压缩机的核心驱动部件，针对RB211燃气轮机在运行过程中出现的RVDT（旋转差动可变式角度传感器）控制失效故障，归纳总结了故障产生原因、排查要点和处理方法，为燃气轮机的故障处理提供参考。

关键词：RVDT；VIGV；燃气轮机；离心压缩机；故障分析

陕京管道榆林作业区目前拥有3台燃气轮机驱动的离心式压缩机，机组额定功率为90 MW，年输气量170亿立方米。燃气轮机是以空气及燃料气为工质的旋转式热力发动机，是压缩机的核心部件，主要组成包括燃气发生器（压气机）、燃烧室和动力涡轮。以RB211燃气轮机为例，分析RVDT（旋转差动可变式角度传感器）控制失效故障（FC：RVDT Transient Control Failure ESD）原因，通过故障排查和处理，以确保压缩机组安全平稳运行。

1  RVDT控制原理

RB211燃气轮机的工作过程如图 1所示，压气机从大气中吸入空气并将其压缩，压缩空气进入燃烧室与喷入的燃料混合后燃烧形成高温燃气，随即流入燃气涡轮中膨胀做功，推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转。高温燃气的做功能力显著提高，因而燃气涡轮在带动压气机的同时尚有余功作为燃气轮机的输出机械功[1]。

图 1 燃气轮机工作过程示意图

VIGV（Variable Inlet Guide Vans，可调进口导叶）位于压气机上，由一个MOOG伺服阀控制三个液压作动筒调节其角度，通过RVDT监控液压作动筒位置进行安全保护[2]，以保证压气机的第一级叶片始终处于设计状态，有效防止压气机喘振。MOOG阀采用PI控制原理，比较设定值和反馈值得出偏差值，然后将此差值按比例放大和积分运算后，作用在MOOG伺服阀的压电元件上，对VIGV进行较正，使反馈值不断接近设定值[3]。如图 2所示。

图 2 VIGV控制原理示意图

2  RVDT控制失效原因及处理方法

RVDT控制失效主要原因有：①VIGV液压油供油异常；②VIGV或液压作动筒本体缺陷；③控制回路接线松动导致信号丢失；④MOOG阀堵塞；⑤MOOG阀PI控制器故障。故障排查应遵循从易到难的原则。下面分别介绍各故障现象、排查要点、处理方法。

2.1  VIGV液压油供油异常

（1）故障分析。 液压油供油异常会使液压作动筒不能正常运行，导致RVDT控制失效。

（2）排查要点。首先检查油泵及供电，若正常运行，再检查VIGV液压油的压力及温度应保持在7000±170 kPa（1000±25 psig）、 60±5℃范围内。若油路堵塞，VIGV运行不稳定则表现为对进气摆叶进行连续开关调整。

（3）处理方法。若油泵故障，进行维修。若液压油管路堵塞，进行解体清洗、清吹。

2.2  VIGV或液压作动筒本体缺陷

（1）故障分析。VIGV或液压作动筒本体存在变形、锈蚀等缺陷会导致摩擦力增大，运行卡滞。

（2）排查要点。需进入GG箱体检查VIGV外观和液压作动筒本体是否存在变形、锈蚀等缺陷，进入前务必确保压缩机组处于停机状态并关闭二氧化碳手阀，液压油压力和温度均在正常范围内。若能手动推动液压作动筒，可排除其卡滞或VIGV本体卡滞。若不能推动，则需要进一步拆除液压作动筒进行排查，若仍不能推动则可排除回油管回油不畅故障。①拆除液压作动筒与VIGV的机械连接，若能自由手动推动，则可排除其卡滞故障；②拆除液压作动筒后，若手动依旧无法推动VIGV，可判断为VIGV本体卡滞。用塞尺检查VIGV外连接环与GG外壳间的螺栓间隙，以此判断VIGV外连接环与GG壳体同心度是否一致。同心度不一致增大外连接环与GG外壳之间摩擦，可能导致VIGV卡滞。

（3）处理方法。卡滞部位解体维修或更换备件（备件型号与原设备型号务必保持一致）。

2.3  回路接线松动导致信号丢失

（1）故障分析。RVDT控制回路线缆虚接、松动会导致信号丢失，影响VIGV的正常控制。

（2）排查要点。对照RVDT接线图，检查回路线缆接头是否有虚接、松动。

（3）处理方法。紧固松动位置。

2.4  MOOG伺服阀堵塞

（1）故障分析。MOOG阀可以根据控制信号来调节液压油的流量，控制3个液压作动筒来调节其VIGV的角度，MOOG阀堵塞会导致液压油流量减小，RVDT控制失效。

（2）排查要点。将MOOG阀从液压油管路上拆下，使用清洁空气进行吹扫以判断是否堵塞。

（3）处理方法。先使用清洁空气吹扫，若无效则对MOOG阀解体维修，必要时可更换备件（备件型号与原设备型号务必保持一致）。

2.5  MOOG阀PI控制器故障

（1）故障分析。MOOG阀PI控制器是RVDT控制回路中的重要模块，主要作用是将来自PLC的控制信号进行处理并放大后输出到MOOG阀，实现对VIGV的控制。PI控制器故障会直接导致RVDT控制失效。

（2）排查要点。排除以上四种问题后，在上位机VIGV/Bleed Air Monitor界面远程对VIGV下发开关指令，查看下发的命令与反馈值是否一致。若不一致，测量PI控制器输出端5―6回路，若无输出电流则可判断为PI控制器故障。

（3）处理方法。更换MOOG阀PI控制器。①DIP开关配置（务必与原控制器一致）。用螺丝刀推上盖释放凸耳（顶部2个，底部2个），同时轻轻拉动顶盖即可打开PI控制器顶盖，完成配置，DIP开关和跳线如图 3所示；②PI控制器接线。如图 4所示；③PI控制器校准前预设置。将“Controller Bias”电位计朝一个方向转15圈，设置到中间位置，之后将其反方向旋转6至7圈。顺时针转动“Input 1 scale”电位计约15圈，逆时针转动“Dither”电位计约15圈，在ECS程序中找到标签“dxlcvigv”，将“dxfalse”写入标签“dxlcvigv”，完成设置；④PI控制器校准。校准应在主油泵关闭情况下进行，并考虑燃气轮机型号差异性。588型系列燃气轮机使用的MOOG阀型号为E760K141K，如图 5-a，共有三个液压作动筒，信号参数SIG-8.00 mA～8.00 mA。校准方法为：从发动机控制系统（ECS）发出0%指令，万用表上的数值应为0 mA±0.4 mA，如果不在该公差范围内，调整“Feedback Zero”，直到符合公差值。从发动机控制系统（ECS）发出100%指令，万用表上的数值应为15 mA±0.4 mA。如果不在该公差范围内，调整“Controller P Gain”，直到符合公差值；将标签“dxlcvigv”中的值恢复为原本的“dxfalse”。 660型系列燃气轮机使用的MOOG阀型号为E760K977K，如图 5-b，共有两个液压作动筒，信号参数SIG-10.00 mA～6.00 mA。校准方法为：从发动机控制系统（ECS）发出0%指令，万用表上的数值应为﹣10 mA±0.4 mA，如果不在该公差范围内，调整“Feedback Zero”，直到符合公差值；从发动机控制系统（ECS）发出100%指令，万用表上的数值应为6 mA±0.4 mA。如果不在该公差范围内，调整“Controller P Gain”，直到符合公差范围内的值；将标签“dxlcvigv”中的值恢复为原本的“dxtrue”；⑤校准结果确认。启动GG油泵并远程强制VIGV：打开上位机ECS Maintenance界面，点击System Login登录后，在IGV Manual Stroke中依次输入0-25-50-75-100-75-50-25-0，如图 6所示，在历史趋势中查看VIGV设定值与反馈值是否一致，若不一致，则需要对VIGV重新标定校准。

图 3 DIP开关配置示例

图 4 PI控制器接线示意图

图 5 MOOG阀型号

图 6 VIGV远程强制

3  结论

（1）RVDT控制失效分为硬件故障和控制系统故障两大类。硬件故障有VIGV液压油供油异常、VIGV或液压作动筒本体缺陷、MOOG阀堵塞三种，控制系统故障有控制回路接线松动和MOOG阀PI控制器故障两种。

（2）导致RVDT控制失效故障的原因较多，故障排查应遵循从易到难的原则，首先排查VIGV液压油供油情况和控制回路接线是否有松动，若均无异常再考虑设备本体缺陷、堵塞以及PI控制器故障等因素。

（3）由于RVDT控制直接关系到燃气轮机压气机的安全平稳运行，进而影响到压缩机组的运行，因此在日常运维中要重点关注，定期对VIGV进行开关测试，及时发现问题。

参考文献：

[1]艾勇，张福坤，吴全，王占黎.长输天然气管道不同压缩机驱动方式的比较[J].石油规划设计，2014，25(05)：27-29+50.

[2]刘军峰，黄旭民，叶国元.RB211-24G燃气发生器VIGV机构的控制与调试[J].科技资讯，2012(22)：104-105.DOI:10.16661/j.cnki.1672-3791.2012.22.012.

[3]赵洪亮，刘超，王朋飞，拜禾，刘培军.多构型RB211-24G燃气发生器试车控制系统升级[J].油气储运，2018，37(06)：682-686.

作者简介：郝卓卓，1991年生，工程师，2014年毕业于西安邮电大学，现从事长输管道自控与电气通信管理工作。联系方式：18729356162，768500532@qq.com。