长输管道燃驱压缩机启机典型故障分析及处理

郭建良 裴志刚

国家管网集团西气东输管道分公司山西输气分公司 山西太原 030006

西气东输某站GE LM2500+ 型燃驱压缩机组，其启机过程为：初始由液压启动器拖动燃气轮机转子加速旋转，加速到2100r/ min 盘车5min 后，降速预备点火；当转子转速降至1470r/ min 时开始升速，升速过程中系统点火；转子转速达到1700r/ min 时，主燃油喷嘴开始工作，启动火苗点燃，形成稳定的燃烧火焰，涡轮开始输出功率；此后，燃气轮机转子在液压启动器和涡轮的共同带动下开始加速，随着转子的转速不断提高，流入燃气轮机空气流量也不断加大，压力逐渐升高，燃气能量也随之加大，此时涡轮输出更大功率；当转子转速达到4400r/ min时，涡轮发出的扭矩大大超过转子的阻力矩，液压启动器脱扣，此时燃气轮机仅靠涡轮带动，在120s 内加速到怠速（6800r/ min），启动过程结束。

机组正常启机过程中，各阶段速度点控制及点火过程是机组启机成功与否的关键。西气东输某站GE 机组自2020 年9 月份至2021 年3 月份期间，曾有3 次启机过程中触发EC2.GGIDLEFIT（GG 转速未达到怠速）报警，导致启机失败。以下针对E LM2500+ 型燃驱压缩机机组启机过程中无法达到怠速故障进行了分析及处理，对影响各阶段速度点控制及点火过程的重要因素及调整方法进行了详细讨论，为后续机组启机同类故障积累了相应的处理经验。

1 原因分析及故障处理

1.1 燃气组分含氮气高、热值低、水漏点高、压力低

站场燃料气大多为天然气或与煤层气混合的气体。通过上下游色谱分析和水露点分析仪对混合气体进行组分分析，天然气气质不存在问题，且备用机组使用同样汇管的燃料气，启机过程未出现过此类情况，从而排除燃气组分含氮气高、热值低这个原因。

1.2 燃调阀阀门故障或控制板offset 设置不正确

现场检查偏移量设置与燃调阀铭牌，发现数值一致，均为20.40。

1.3 液压启动器故障，油压低，不能快速将GG托转到脱扣转速

现场尝试切换液压启动器后重新启动，同样报警导致启机失败。而与之共用一套液压启动撬的备用机组启机过程未出现过该情况，所以排除液压启动器故障。

1.4 VSV曲柄存在磨损，无法正常驱动GG叶片

现场检查VSV 曲柄，未发现有磨损情况。

1.5 GG压气机叶片积垢，降低燃机的效率

经过现场检查及分析，初步可以排除燃料气、液压启动器及VSV 磨损等原因导致机组无法达到怠速。2018 年该站2# GE 机组曾发生过2 次无法达到怠速转速而引起机组无法启机的情况，分别是通过更换燃调阀和水洗GG解决问题的。站场技术人员依据此经验对故障进行解决。

现场人员依据此经验和报警信息，推断可能是2# GE 机组GG 叶片脏引起的（初步考虑燃调阀故障理应伴随着燃调阀相关报警信息），随即进行孔探，发现GG叶片上附着污垢并不严重，达不到影响启机的程度。但根据报警与2018 年5 月8 日停机报警相似，决定对GG 进行水洗。水洗后故障仍未排除，由此断定叶片脏并非导致机组无法达到怠速的根本原因。

过去5年里，行业销售利润率大约在7.5%。公司管理层准备实行新经营设施计划，包括一套办公管理方法以及区别于目前的不同生产方式。新设施在技术上将更先进，而对劳动力的需要将相对减少，这显然符合行业发展的新趋势。管理层认为，公司顺应管理、技术和金融发展的新潮流，增加投资并进行融资，新设施管理实践上进行改进的是公司经营风险的评估方法(以下简称“新模式”)。公司目前在评估成本、销售量和利润或亏损之间的关系时，主要依靠盈亏平衡分析方法(以下简称“旧模式”)。这在将新产品推入到一个已知规模的现有市场时非常有效，趋势性把握更为准确，具体分别见表2、表3。

1.6 燃调阀开度过小

燃调阀维修后需要重新标定offset 值。标定方法为：燃调阀在正常情况下，强制阀门开度1%，观察阀芯应刚好看到阀门开度尖角，阀门强制全关则看不到阀芯缺口。如1%时未看到阀芯尖角，说明开度过小；0%时仍然能看到尖角，说明阀门开度过大。此时需要调整阀门偏移量offset。

现场检查发现，在强制开度为1%时，是无法看到阀芯缺口的，只有强制开度为2%时，方可看到阀门缺口。图1和图2 为阀门检查时的图片，由于现场空间狭小，无法拍清阀门缺口。

图1 燃调阀全开时阀芯

图2 燃调阀开度1%时

由于检查燃调阀开度较小，用调试笔记本连接Woodward 控制器修改阀门offset。经过调试，将燃调阀offset 值从20.4 修改为20.8 正好符合要求（开度为1%时，可以看到阀门缺口）。修改后，启动GE 机组进行热盘车，GG 顺利达到6800r/ min。

此方法只适用于经过修理的燃调阀，在不确定offset的情况下，可以依据这种方法进行标定得到offset 值，新阀是不需要修改的。而2# GE 机组的燃调阀是在2018 年新换的，没有维修过。这种修改offset 值的方法只是强制修改了燃调阀开度的线性值，虽然启机成功，但问题没有得到根本解决。

1.7 参与燃料控制的部分仪表测量值不准确

1.7.1 计量阀输出命令“GFMVPOSCMD”逻辑

通过解读逻辑发现，燃调阀的开关面积受PIT228 和PIT229 的压力值，以及TIT221 的温度值控制（GP1 和GP2 分别对应PIT228 和PIT229），逻辑关系见式（1）。

1.7.2 GE LM25OO+ 机组燃料控制方式

表1 参与燃料控制方式表

燃调阀根据当前需要的燃烧室燃料供给流量，由阀前、阀后压力通过三维插值计算当前需要的阀位开度，快速响应调整燃料流量，以使机组达到设定工况。

从GE LM25OO+ 机组启机控制方式分析，机组从开始启机到怠速，控制方式如表2 所示。2# GE 机组启机过程中，触发EC2.GGIDLEFIT（GG 转速未达到怠速）报警，导致机组启机失败是在加速到怠速的过程中，所以机组处于最大燃料控制WFHPRX。

表2 机组从开始启机到怠速燃料控制方式切换表

1.7.3 机组进入最大燃料控制模式计算过程

最大允许燃料供应值 WFMAX 由计算表Table T191 _1 和Table T191_2 插值计算取小值得到，NGGR 为NGG 根据T2 温度修正的转速，T2RTE 为GG入口温度计算值。

计算表Table T191_2 为当前转速下引起燃机超温的燃料供给量WFRADTOPMX（磅/ h）；Table T191_l查表结果与当前压气机出口压力计算值PS3EST 加权相乘得到P3 燃料保护值WFPHIMAXC（磅/ h）。最大燃料计算表Table T191_l 和Table T191_2 分别如表3 和表4 所示。

综上所述，可以得出以下结论：

（1）影响燃调阀开度的因素包括燃调阀上下游压力GP1 和GP2，以及燃料气进气温度TIT221；

（2）影响机组进入Max Fuel Cntl 限制保护的因素包括燃机入口温度T2 和压气机排气压力P3。

2 现场实际处理过程

在以上逻辑分析的指导下，现场对参与燃调阀开度和Max Fuel Cntl 限制保护的仪表进行参数校对，发现燃调阀上游压力变送器GP1 和压气机出口压力变送器PIT455A/ B 测量值存在异常。参数分析如表5 所示,PIT228、PIT455A 和PIT455B 都是绝压表，在停机状态下的测量值应该为当地的大气压，即13.328psi。由表可以看出，3 块压力仪表测量值均存在零点漂移。

表5 参数分析校对表 psi

现场随即对零点漂移的3 块压力变送器进行零点标定。零点调整后，在IDLE 模式下启动2# GE 机组，GG 顺利达到6800r/ min。至此，判定GE 机组GG 转速未达到怠速启机失败原因为PIT228、PIT455A 和PIT455B 零点漂移导致。

3 结论与建议

近年来，长输管道GE/ NP 压缩机组发生多次无法达到怠速的故障，各场站均积累了一定的处理经验。为避免类似故障再次发生，切实保障压缩机稳定，建议如下：

（1）定期检查机组VSV 曲柄磨损情况，一旦发现磨损，及时报备并更换；

（2）注意检查进气过滤器滤芯，及时清除滤芯表面的大块状杂物，避免杂物粘结在滤芯表面，从而引起过滤效果差，导致机组阻力增大故障；

（3）液压启动器作为机组的托转设备，应定期进行保养；

（4） 在日常保养中将GE/ NP 机组4 块绝压表（PIT228、PIT229、PIT455A/ B）的零点校准一并进行；

（5）燃调阀作为GG 的运行的核心设备，在对燃调阀进行作业的内容一定要有据可依，不能凭借经验进行故障处理，以免影响机组的安全运行；

（6）人员技术能力是机组平稳运行的“压舱石”，因此加大对专业人员的培训，才能从根本上提高现场故障的处理能力。

天然气管输行业作为国民经济的重要保障支柱，有着不可或缺的作用。对于管输行业来讲，保障压缩机的可靠性、可用性是其重要工作内容。确保压缩机稳定，从某种意义来讲就是保障国民经济。以上就压缩机怠速典型故障进行了深入分析，对其本质原因进行了剖析，为今后场站遇到类似问题快速判断、解决问题提供了宝贵经验。