張 潔

(青島前進船廠，山東 青島 266001)

LM2500燃氣輪機動力渦輪超速停機故障分析

張 潔

(青島前進船廠，山東 青島 266001)

某船在遠航期間，燃氣輪機多次報警停機，通過查詢動力監(jiān)控系統(tǒng)報警信息、分析燃氣輪機停機控制原理，逐步定位并排除了故障。文章結(jié)合這一故障探討了故障排除方法，并針對船舶動力監(jiān)控系統(tǒng)軟性故障提出在線監(jiān)測和診斷方案。

燃氣輪機；監(jiān)測；在線診斷

1 燃氣輪機監(jiān)控系統(tǒng)簡介

燃氣輪機監(jiān)控系統(tǒng)主要包括控制手柄、遙控電子柜、燃氣輪機電子柜和燃氣輪機機體上的各種終端控制元件，其系統(tǒng)框圖如 1所示。

圖1 燃氣輪機監(jiān)控系統(tǒng)框圖

燃氣輪機監(jiān)控系統(tǒng)工作原理為：手柄下達車鐘命令給遙控電子柜，遙控電子柜將對應(yīng)的命令值轉(zhuǎn)化為4～20 mA的電流信號，燃氣輪機控制電子柜接收此信號并處理，最后通過功率控制板輸出燃油作動器的控制信號。燃氣輪機控制電子柜控制燃油作動器，同時監(jiān)測燃氣輪機運行中的各種參數(shù)并對故障情況執(zhí)行報警和停機程序。

通過對該型船服役至今燃氣輪機的故障統(tǒng)計，監(jiān)控系統(tǒng)故障多發(fā)于燃氣輪機控制電子柜和各種終端元件。燃氣輪機控制電子柜按功能分為3部分：發(fā)動機電子控制器EEC控制功率同時監(jiān)控重要運行參數(shù)；燃氣輪機監(jiān)視和控制系統(tǒng)完成對燃氣輪機及外圍設(shè)備的控制功能；震動監(jiān)視系統(tǒng)測量燃氣輪機的震動，作為燃氣輪機是否需要進行維修保養(yǎng)的一項重要依據(jù)。

2 燃氣輪機故障分析與處理

燃氣輪機在遠航任務(wù)中出現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)報警停機，報警信息如下。

1)P.T.O/S CHAN.A OVERSPEED (動力渦輪超速通道A超速)。

2)P.T.O/S SWITCH SHUT DOWN(動力渦輪超速開關(guān)關(guān)斷)。

結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)報警信息分析，對故障可能出現(xiàn)的幾種原因進行分析和處理。

1)燃氣輪機電子柜PS28電源模塊為燃油速關(guān)閥供電，電子柜同時監(jiān)測28 V電源運行。正常工作時燃油速關(guān)閥電源為28 V，當電源模塊輸出電壓低于20 V時，速關(guān)閥線圈維持電壓過低使燃油速關(guān)閥關(guān)斷導(dǎo)致停機。

對燃氣輪機電子柜內(nèi)8塊28 V電源模塊在線監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1所示，電源模塊運行參數(shù)表明電源正常。

表1 燃氣輪機電子柜PS28電源模塊檢測表

2)燃氣輪機運行過程中動力渦輪A、B通道信號同時丟失可導(dǎo)致自動停機。如果啟動后已在機旁控制面板上按下“動力渦輪轉(zhuǎn)速信號丟失越控”按鈕，燃氣輪機自動轉(zhuǎn)為開環(huán)控制，此時如果“動力渦輪A、B通道同時信號”丟失，燃氣輪機不會自動停機。當越控功能無效時，偶發(fā)性的A、B通道信號丟失可導(dǎo)致燃氣輪機停機，因此需要對越控功能進行有效性試驗。

啟動燃氣輪機正常運行一段時間后，按下越控按鈕，監(jiān)控系統(tǒng)報“越控”信息，人為分別將A、B通道轉(zhuǎn)速傳感器信號電纜航空插頭拔下，監(jiān)控系統(tǒng)有A、B通道動力渦輪轉(zhuǎn)速信號丟失報警信息，此時燃氣輪機工作正常，試驗證明越控功能有效。

3)轉(zhuǎn)速控制板上的電流模塊檢測通過超速開關(guān)和燃油速關(guān)閥的電流，電流超過2.5 A稱為超電流，電流小于0.5 A則稱為低電流，處理機收到電流超限信號后使系統(tǒng)復(fù)位，復(fù)位信號導(dǎo)致燃油速關(guān)閥關(guān)閉。

速關(guān)閥接地可導(dǎo)致電流超限。檢查相關(guān)電纜確定鎧裝完好、絕緣正常、導(dǎo)通性正常。測量數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 動力渦輪轉(zhuǎn)速傳感器和燃油速關(guān)閥狀態(tài)檢測表

4)動力渦輪A通道轉(zhuǎn)速控制板FSC1-01故障可導(dǎo)致燃油速關(guān)閥關(guān)閉，處理器板MPU12-01因為過熱導(dǎo)致死機可導(dǎo)致速關(guān)閥誤動作，燃氣輪機停機。

由于之前出現(xiàn)過燃氣輪機處理器由于散熱問題復(fù)位故障，結(jié)合熱帶海域三高環(huán)境對電子柜加裝散熱裝置，檢查無問題后觀察使用，此時已完成了外部線纜，轉(zhuǎn)速處理板的排查及燃油速關(guān)閥的功能試驗。

5)動力渦輪轉(zhuǎn)速傳感器本身故障導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)誤操作導(dǎo)致停機。

為進一步將故障進行定位，將A、B動力渦輪轉(zhuǎn)速傳感器通道互換后啟動繼續(xù)觀察使用?？赏ㄟ^這樣將故障點自終端進行進一步精確劃分。

連續(xù)運行130 h后燃氣輪機監(jiān)控系統(tǒng)報警信息變化為：P.T.O/S CHAN.B OVERSPEED；P.T.O/S SWITCH SHUT DOWN。

綜合之前的故障排查和監(jiān)控系統(tǒng)報警信息變化，判斷通道A動力渦輪轉(zhuǎn)速傳感器故障導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)報警停機。將A通道傳感器插頭拔下，人為屏蔽A通道動力渦輪轉(zhuǎn)速傳感器，后續(xù)使用中再未停機。結(jié)合修理使用專用工具檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速傳感器受損并更換備件，故障排除。

3 對監(jiān)控系統(tǒng)軟故障維修的思考

船舶自動化程度的快速發(fā)展導(dǎo)致保障中會遇到各種無規(guī)律發(fā)生的“軟”故障或成為偶發(fā)性故障。限于當前監(jiān)測和診斷手段無法實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)信號的長時間連續(xù)記錄，偶發(fā)性的特點又決定了故障發(fā)生時的參數(shù)變化無法復(fù)現(xiàn)，為精確定位故障點造成難以克服的困難，同時修后故障是否排除的驗證困難，驗證時間不確定，需要反復(fù)啟動裝備。同時由于監(jiān)控系統(tǒng)本身的復(fù)雜性，對維修人員的門檻要求也很高。

針對當前監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備現(xiàn)狀結(jié)合燃氣輪機監(jiān)控系統(tǒng)故障處理過程中遇到的問題可研制裝備數(shù)據(jù)診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)可連續(xù)監(jiān)測并存儲監(jiān)控系統(tǒng)與故障相關(guān)部分的運行數(shù)據(jù)，故障發(fā)生后起到故障復(fù)現(xiàn)的功能，通過對故障前后的數(shù)據(jù)分析可進一步縮小故障排查范圍，對故障點進行精確定位，系統(tǒng)功能框圖如圖2所示。

該系統(tǒng)可采用當前主流的虛擬儀器技術(shù)開發(fā)，軟硬件技術(shù)成熟，系統(tǒng)適用性強，能夠解決不同監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件數(shù)據(jù)監(jiān)測的兼容性問題，可滿足當前監(jiān)控系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)監(jiān)測和存儲需求，同時具有一定的擴展性，可結(jié)合實際進行進一步功能擴展。

圖2 系統(tǒng)功能框圖

該系統(tǒng)的研制可為故障的精確定位提供最直接和有力的支持，大幅度提高修理效率。同時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行定期整理，整理出監(jiān)控系統(tǒng)正常使用的數(shù)據(jù)備份，便于后續(xù)對裝備的使用狀態(tài)進行動態(tài)掌握，為后續(xù)維修提供數(shù)據(jù)庫支持。

For many times of stopping alarm in a long distance sailing,the fault was removed through inquiring about alarm information on power monitoring system,analyzing the control principle on gas turbine's stop and gradual location.Combining the fault removal,this paper gives the diagnosis plan for the flexible fault on marine power monitoring system.

gas turbine;monitor;on line diagnosis

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.01.005

張潔(1979-)，男，陜西渭南人，工程師，大學(xué)本科，主要從事電氣控制及弱電監(jiān)控工作。

2014-09-29