LM2500燃气轮机动力涡轮超速停机故障分析

张 洁

(青岛前进船厂，山东 青岛 266001)

LM2500燃气轮机动力涡轮超速停机故障分析

张 洁

(青岛前进船厂，山东 青岛 266001)

某船在远航期间，燃气轮机多次报警停机，通过查询动力监控系统报警信息、分析燃气轮机停机控制原理，逐步定位并排除了故障。文章结合这一故障探讨了故障排除方法，并针对船舶动力监控系统软性故障提出在线监测和诊断方案。

燃气轮机；监测；在线诊断

1 燃气轮机监控系统简介

燃气轮机监控系统主要包括控制手柄、遥控电子柜、燃气轮机电子柜和燃气轮机机体上的各种终端控制元件，其系统框图如 1所示。

图1 燃气轮机监控系统框图

燃气轮机监控系统工作原理为：手柄下达车钟命令给遥控电子柜，遥控电子柜将对应的命令值转化为4～20 mA的电流信号，燃气轮机控制电子柜接收此信号并处理，最后通过功率控制板输出燃油作动器的控制信号。燃气轮机控制电子柜控制燃油作动器，同时监测燃气轮机运行中的各种参数并对故障情况执行报警和停机程序。

通过对该型船服役至今燃气轮机的故障统计，监控系统故障多发于燃气轮机控制电子柜和各种终端元件。燃气轮机控制电子柜按功能分为3部分：发动机电子控制器EEC控制功率同时监控重要运行参数；燃气轮机监视和控制系统完成对燃气轮机及外围设备的控制功能；震动监视系统测量燃气轮机的震动，作为燃气轮机是否需要进行维修保养的一项重要依据。

2 燃气轮机故障分析与处理

燃气轮机在远航任务中出现监控系统报警停机，报警信息如下。

1)P.T.O/S CHAN.A OVERSPEED (动力涡轮超速通道A超速)。

2)P.T.O/S SWITCH SHUT DOWN(动力涡轮超速开关关断)。

结合监控系统报警信息分析，对故障可能出现的几种原因进行分析和处理。

1)燃气轮机电子柜PS28电源模块为燃油速关阀供电，电子柜同时监测28 V电源运行。正常工作时燃油速关阀电源为28 V，当电源模块输出电压低于20 V时，速关阀线圈维持电压过低使燃油速关阀关断导致停机。

对燃气轮机电子柜内8块28 V电源模块在线监测数据见表1所示，电源模块运行参数表明电源正常。

表1 燃气轮机电子柜PS28电源模块检测表

2)燃气轮机运行过程中动力涡轮A、B通道信号同时丢失可导致自动停机。如果启动后已在机旁控制面板上按下“动力涡轮转速信号丢失越控”按钮，燃气轮机自动转为开环控制，此时如果“动力涡轮A、B通道同时信号”丢失，燃气轮机不会自动停机。当越控功能无效时，偶发性的A、B通道信号丢失可导致燃气轮机停机，因此需要对越控功能进行有效性试验。

启动燃气轮机正常运行一段时间后，按下越控按钮，监控系统报“越控”信息，人为分别将A、B通道转速传感器信号电缆航空插头拔下，监控系统有A、B通道动力涡轮转速信号丢失报警信息，此时燃气轮机工作正常，试验证明越控功能有效。

3)转速控制板上的电流模块检测通过超速开关和燃油速关阀的电流，电流超过2.5 A称为超电流，电流小于0.5 A则称为低电流，处理机收到电流超限信号后使系统复位，复位信号导致燃油速关阀关闭。

速关阀接地可导致电流超限。检查相关电缆确定铠装完好、绝缘正常、导通性正常。测量数据如表2所示。

表2 动力涡轮转速传感器和燃油速关阀状态检测表

4)动力涡轮A通道转速控制板FSC1-01故障可导致燃油速关阀关闭，处理器板MPU12-01因为过热导致死机可导致速关阀误动作，燃气轮机停机。

由于之前出现过燃气轮机处理器由于散热问题复位故障，结合热带海域三高环境对电子柜加装散热装置，检查无问题后观察使用，此时已完成了外部线缆，转速处理板的排查及燃油速关阀的功能试验。

5)动力涡轮转速传感器本身故障导致监控系统误操作导致停机。

为进一步将故障进行定位，将A、B动力涡轮转速传感器通道互换后启动继续观察使用。可通过这样将故障点自终端进行进一步精确划分。

连续运行130 h后燃气轮机监控系统报警信息变化为：P.T.O/S CHAN.B OVERSPEED；P.T.O/S SWITCH SHUT DOWN。

综合之前的故障排查和监控系统报警信息变化，判断通道A动力涡轮转速传感器故障导致监控系统报警停机。将A通道传感器插头拔下，人为屏蔽A通道动力涡轮转速传感器，后续使用中再未停机。结合修理使用专用工具检查发现转速传感器受损并更换备件，故障排除。

3 对监控系统软故障维修的思考

船舶自动化程度的快速发展导致保障中会遇到各种无规律发生的“软”故障或成为偶发性故障。限于当前监测和诊断手段无法实现监控系统信号的长时间连续记录，偶发性的特点又决定了故障发生时的参数变化无法复现，为精确定位故障点造成难以克服的困难，同时修后故障是否排除的验证困难，验证时间不确定，需要反复启动装备。同时由于监控系统本身的复杂性，对维修人员的门槛要求也很高。

针对当前监控系统设备现状结合燃气轮机监控系统故障处理过程中遇到的问题可研制装备数据诊断系统。该系统可连续监测并存储监控系统与故障相关部分的运行数据，故障发生后起到故障复现的功能，通过对故障前后的数据分析可进一步缩小故障排查范围，对故障点进行精确定位，系统功能框图如图2所示。

该系统可采用当前主流的虚拟仪器技术开发，软硬件技术成熟，系统适用性强，能够解决不同监控系统软硬件数据监测的兼容性问题，可满足当前监控系统的各种数据监测和存储需求，同时具有一定的扩展性，可结合实际进行进一步功能扩展。

图2 系统功能框图

该系统的研制可为故障的精确定位提供最直接和有力的支持，大幅度提高修理效率。同时对监测数据进行定期整理，整理出监控系统正常使用的数据备份，便于后续对装备的使用状态进行动态掌握，为后续维修提供数据库支持。

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

张洁(1979-)，男，陕西渭南人，工程师，大学本科，主要从事电气控制及弱电监控工作。

2014-09-29