机组箱体通风系统故障原因分析及解决方案

王子聪

（中石油管道有限公司 西部分公司，乌鲁木齐 830013）

燃驱压缩机组作为天然气长输管道的核心增压设备，其稳定性对输气生产有着至关重要的作用。停机事件的发生会造成上下游天然气管线的压力波动，对输气生产造成较大的影响[1]。GE 燃驱机组的箱体通风系统是一个复杂且重要的附属系统，自西一线天然气增压站投产以来，燃驱压缩机组曾多次发生由于箱体通风系统故障造成的停机事件。为避免停机的再次发生，有必要对箱体通风系统进行系统认识和故障原因分析。本文对箱体通风系统的结构、控制逻辑进行解读，根据现场情况分析故障原因，最终提出解决优化方案。

1 背景介绍

1.1 箱体通风系统概况

箱体通风系统是GE 燃气轮机重要的附属系统，由两台交流风机、一台直流应急风机、通风挡板及相关仪表变送器组成[2]。由于燃气轮机主体及其燃料气系统、滑油系统的部分设备集中安装于箱体内，当机组运行时箱体内部会产生大量热量，并且存在箱体内部油气泄漏的可能。为了消除火灾隐患，燃驱机组需要流动的冷空气与箱体内部空气进行置换，通过监测箱体内部温度、压差、可燃气浓度等数据，控制风机实现良好的通风效果，降低箱体内部温度，防止可燃气体聚集，建立箱体正压防止外部可燃气体进入箱体。

1.2 风机的控制逻辑

箱体风机分为全速运行模式和半速运行模式，程序根据外部环境温度a26at 进行判断，当环境温度大于8 ℉时，触发风机全速命令；当环境温度小于5 ℉时，触发风机半速命令[3]。

图1 环境温度判断逻辑优化Fig.1 Environmental temperature judgment logic optimization

图2 风机停机条件优化Fig.2 Fan shutdown conditionoptimization

当GG 箱 体 温 度a26bt1 大 于185 ℉，PT 箱 体 温 度a26bt2 大于212 ℉，箱体差压低报警，箱体可燃气体检测报警这4 个条件任一触发时，箱体风机会收到程序给出的启动备用风机命令EFANMANSW_DIS，同时停止主风机。命令下发40s 后，若程序未收到风机运行反馈信号，则触发风机启动失败停机命令；50s 后，若存在箱体差压低报警信号GPEVDPLO_ALM，则触发箱体差压低报停机命令。

2 通风系统故障停机原因分析

2.1 大气温度的影响

大部分天然气增压站场地处我国西北地区，夏季常处高温天气，冬季气候寒冷，箱体通风系统引用室外大气。因此，箱体温度受大气温度影响较大。夏季高温易触发箱体温度超温报警导致机组停机，冬季在低温情况下，风机全速切换至半速模式运行频繁触发，切换失败会导致机组停机。春秋季风沙引起的箱体通风进气滤网堵塞，从而减小通风进气量也是导致停机的一大原因。

2.2 电网波动的影响

部分地区电网电压不稳定，经常出现电网波动的情况，当电网波动较大时，容易导致运行中的风机突然掉电停止，在启动备用风机的过程中箱体差压、温度容易达到报警值而停机，备用风机也存在启动失败的风险。

2.3 箱体内高温管线的影响

箱体内安装着多条燃气轮机附属管线。其中，16 级引气管线气体引至厂房外防冰系统，气体温度约为400℃，9级封严冷却气接近100℃，高温管线气体泄漏至箱体内部，会引发箱体温度上升。

3 解决方案

通过箱体通风系统故障原因分析，针对重点引起机组停机的几个因素进行程序优化。

3.1 风机半速全速模式逻辑的优化

查看箱体内部各设备仪表的用户手册，为了避免风机全速半速模式频繁切换，将环境温度a26bt 判断条件更改为高于-40 ℉风机全速运行，低于-49 ℉风机半速运行。

3.2 箱体压差低停机判断条件的优化

设置箱体通风系统的主要目的是降温和防止可燃气体聚集，因而将箱体差压低导致停机的判断条件加以优化，箱体压差低停机判断时间由50s 改为10min，停机条件改为箱体差压低、GG 或PT 箱体任一温度超温、可燃气体探头高报警同时触发才导致停机。

图3 风机启动程序的修改方法Fig.3 How to modify the fan start-up program

3.3 主备风机启动逻辑的优化

当箱体风机切换命令下发后，原程序是将主用风机停止，同时启动备用风机。风机的切换是通过STEP3_1、STEP3_2、STEP3_3、STEP3_4 四 个 功 能 块实现的。STEP3_1.Ti2 用于停止1#风机并半速启动2#风机；STEP3_2.Ti2 用于停止2# 风机并半速启动1# 风机；STEP3_3.Ti2 用于停止1#风机并全速启动2#风机；STEP3_4.Ti2 用于停止2#风机并全速启动1#风机。因风机切换过程中可能出现备用风机启动失败，所以将逻辑改为：风机切换时主用风机不停止，备用风机同时启动，实现两台风机同时运行，若要停止主用风机需在HMI 上手动点停。

程序修改的具体方法为， 将STEP3_1.Ti2 改为MANSTOPFAN1HMI 手动停止1#风机命令，并在其前端添加PULSE 脉冲功能块，将SWAP2TWO 切换至2#风机命令前添加PULSE 脉冲功能

块 并 连 接 至STEP3_2.in； 将STEP3_2.Ti2 改 为MANSTOPFAN2HMI 手动停止2#风机命令，并在其前端添加PULSE 脉冲功能块，将SWAP2ONE 切换至1#风机命令前添加PULSE 脉冲功能块连接至STEP3_1.in；将STEP3_3.Ti2 改为MANSTOPFAN1 并添加PULSE 脉冲功能块，将SWAP2TWO 添加PULSE 脉冲后连接至STEP3_4.in；将STEP3_4.Ti2 改为MANSTOPFAN2 并添加PULSE脉冲功能块，将SWAP2ONE 添加PULSE 脉冲后连接至STEP3_3.in。

3.4 风机启动失败逻辑的优化

原逻辑是当风机命令与反馈不符时，若有备用风机启动命令，则触发风机启动失败会导致停机。现更改为在主用风机停止状态，备用风机命令与反馈不符时，若有风机切换命令，会造成机组停机。因在程序中发现风机启动失败判断时间和风机全速启动所需时间均为40s，会导致备用风机启动时停机报警误触发。因此，需要更改风机启动失败判断时间，将EVFAN1HS_FON、EVFAN2HS_FON 启动故障变量前的延时功能块设定时间更改为45s。

3.5 增加手动停止备用风机命令

新增变量MANSTOPFAN1 和MANSTOPFAN2 手动停止风机命令，将MANSTOPFAN1 接入PBHDLR 功能块，将时间设置为2000ms，输出与L43DUTY2 做与运算，随后接入PULSE 模块；MANSTOPFAN2 接入PBHDLR 功能块，将时间设置为2000ms，输出与L43DUTY1 做与运算，随后接入PULSE 模块。在画面中添加按钮，连接MANSTOPFAN1 和MANSTOPFAN2 变量，实现手动停止备用风机的功能。

4 结束语

优化后的程序经现场机组实际检测，模拟外电波动导致风机掉电、备用风机启动失败、风机切换时箱体压差低等情况，不会造成机组停机，有效避免非真实故障引起的机组停机事件，同时保留机组原有的保护机制，在箱体内出现超温、可燃气体泄漏、箱体风机失效的情况下能够触发机组保护停机，实现前期设计功能。