燃气轮机可调进气导叶
许教运
(广州明珠电力企业集团 广东 广州 510730)
摘 要：介绍燃气轮机可调进气导叶IGV工作原理；介绍2000年6月至9月期间广州明珠C 厂发电有限公司投产初期，#2燃气轮发电机组IGV反复发生的故障以及及其处理
过程情况。
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关键词：燃气轮机；可调进气导叶；故障处理。逐步追踪
1 可调进气导叶(IGV)的工作原理
CW251B11型燃气轮机可调进气导叶(IGV)的工作原理见图1。当燃气轮发电机组负荷升高至17MW时(或施加一个IGV强制开启的信号)，由仪用空气系统来的压缩空气经管3作用于定位器的导阀执行器上，同时由控制室WDPF来的控制信号控制的压缩空气进入定位器，与通过节流孔而来自管3的压缩空气作用于导 阀执行器，共同推动挡板机构的档板和导阀执行器右移，气口1关闭，开启气口2，从管3来的压缩空气通过定位器经气口2从管2进入驱动器的IGV开启气缸，推动活塞右移；而IGV关闭气缸中的空气经管1，通过定位器的排气口排出，通过连杆驱动而使IGV开启，此时，由于挡板右移离开喷嘴，反馈力减小，而调节弹簧的拉力增大，当调节弹簧的拉力与挡板机构的右移力和喷嘴挡板的反馈力相等时，挡板机构和导阀执行器处于平衡，此时IGV迅速开启并处于38°的全开位置；当燃气轮发电机组的负荷下降至17MW时(或施加一个强制IGV关闭的信号)，IGV关闭的控制信号压缩空气作用于定位器(即压缩空气减小)时，由于调节弹簧的拉力而使挡板机构及挡板左移，导阀执行器左移，气口2关闭，气口1打开，来自管3的压缩空气经定位器的气口1通过管1进入IGV关闭气缸，拉动活塞左移，通过连杆驱动而使IGV关闭，同时IGV开启气缸中的压缩空气经管2及定位器的排气口排出，挡板左移而使喷嘴与挡板间的距离减小，其反馈作用力增大，当弹簧的拉力与喷嘴挡扳机构的反馈力和流经节流孔而作用于导阀执行器的合力相等时，定位器处于平衡状态，驱动器中的活塞左移至最大位置，IGV处于-2°的全关状态。IGV只有全开38°或全关-2°两种状态，并且其动作是迅速打开及关闭的，由此以满足燃气轮发电机组运行工况的需要。 IGV故障：主要是当燃机负荷升至17MW时IGV不能自动开启，以至机组不能自动升负荷，此时由于IGV开启角度小，进气量小，燃烧所需的大量空气无法得到满足而不能增加喷油量，因而电机组负荷无法继续升高，不得不停机检修的
故障；或燃气轮发电机组满负荷运行中处于全开位置的IGV突然关闭而使机组跳闸停机的故障。
2 故障过程及其处理方法
广州明珠C厂发电有限公司#2燃气轮发电机组的IGV故障在2000年6月至9月期间经常发生，影响了机组的正常运行。现分析当时对故障的处理情况：
（1）6月25日，燃机运行升负荷过程中IGV发生故障，IGV不能开
启。认为故障是由IGV机械传动部件卡阻引起。于是，在燃机运行
中用手拉葫芦强制拉动传动机构，由于没有考虑到拉力作用问题，
隔墙偷听器在A、B两点之间系一葫芦，其葫芦挂在作用点B处，用力拉动连杆
的端部A，以希望拉动连杆右移使IGV开启，如图2所示：
图1 IGV工作原理图由于气口1处于关闭状态，驱动器中IGV关闭气缸中的压缩空气无法排出而处于封闭的压缩状态，故无法强制IGV开启。此时有关人员怀疑机械传动机构生锈卡阻导致IGV无法开启，于
是对有关传动机构部件加润滑油润滑。之后强制WDPF控制信号，仍然不能使IGV开启。于是对定位器进行拆检清洁，同时拆下驱动器，用压缩空气对驱动器作空载试验，一切正常。考虑到解体驱动器而没有备件可更换有可能的损坏部件，故无拆检驱动器，在将各部件装复原位之后，强制WDPF控制信号，可以使IGV开启，但开启过程卡阻不顺畅而关闭过程比较顺畅。机组运行并升负荷至17MW时可以使IGV开启，有关人员于是就认为故障是由于传动部件缺乏润滑引起的。
支撑梁（2）7月22日，机组运行升负荷过程中再次发生IGV不能开启，停
机处理。继续对其传动部件进行润滑，同时对定位器进行解体检修
后，装复原位。当机组运行至17MW时IGV开启，至此，“断定”故障
是由于传动部件缺乏润滑引起，要求运行值班人员在启动燃气轮机
之前，必须先强制IGV开启至少1-2次，检查IGV动作情况。
（3）8月1日，运行值班人员在强制IGV开启多次，检查正常，之后
启动燃气轮机，IGV不能开启仍有故障，停机检查。强制IGV开启控
制信号，能使IGV开启，但开启缦慢且有卡阻现象而关闭过程却比较
抗震支架重量顺畅。对定位器进行解体发现其内部弹折断（说明：此弹
用于控制气阀的启闭），于是更换定位器（旧备件）后装复原位，
强制IGV开启控制信号，可以使IGV开启，但仍然是IGV开启过程缦
慢而关闭过程比较顺畅，之后燃气轮机处于停机状态。8月5日，
燃气轮机启动运行后，又发生IGV故障，停机继续检修(检修过程与
上述相似)，之后燃气轮机处于停机状态。
（4）8月7日，燃机运行再次发生IGV故障，停机修理。本次检查发现：
IGV传动机构的四个小定位轮与导轮卡阻严重，并且导轮局部变形，四个定位轮与导轮的作用力不在同一平面上，以致传动机构阻力较大，是造成IGV不能开启的原因。造成这种现象的原因可能是在处
理6月25日IGV不能开启故障时，用手拉葫芦强制拉动传动机构（见图2），由于手拉葫芦与驱动器及连杆的作用力不在同一直线上和不在同一平面内而使导轮及定位轮移位变形所致。于是重新调整四个定位轮的位置，力求传动机构的作用力在同一平面上，以减少传动阻力。装复原位后，启动燃气轮机运行负荷升至17MW时，IGV不能开启，于是停机继续检修。解体定位器及驱动器，发现驱动器气缸中活塞开启侧“O”环（控制IGV 开启）一处有轻微的拉伤痕迹，有关人员就认为是“O”环漏气引起IGV不能开启，于是将开启侧的“O”环与关闭侧的“O”环对调（因为暂无备件可更换），定位器及驱动器检修后装复原位，强制IGV开启，此时，进气导叶的动作情况由原来的“开启卡阻不顺畅，关闭较顺利”变为了“开启较顺利，关闭有卡阻现象”，机组运行升负荷过程中IGV开启了。有关人员就此认为：“O”环漏气是引起IGV 不能开启的原因，建议下次检修时更换“O”环。
但本次运行正常停机后，再次起动燃气轮机后，IGV又不能开启，在不停燃机的情况下用螺丝刀强制顶开定位器内部气阀，动力空气即通过并进入驱动器推动活塞而使IGV开启，使燃机能够顺利升至基本负荷状态运行。
（5） 9月3日，机组停机中检查IGV，强制其开启和关闭过程，发现原来故障现象又出现了，IGV动作仍然是 “开启卡阻不顺畅，关闭比较顺利”。这表明：上次检修中对调的“O”环根本上没能解决IGV的故障问题，并且IGV故障不是由于“O”的轻微损伤造成的。因为“O”环本身有压缩性轻微的损伤并不会影响其动力活塞的动作，说明故障原因还没有查明。又重复与上述类似的检修工作，同时调整了四个定
位轮的位置。
（6）9月11日，IGV再次发生故障，停机检修。再次解体驱动器，
因未发现异常情况，也没有发现开启侧“O”环损伤，并且新购的
“O”环与英制尺寸“O”环不匹配而无更换“O”环，于是将驱动
器装复原位，强制IGV控制信号，定位器无反应，就此断定定位器有
故障，经解体定位器，发现其内部弹片簧拆断（说明：此弹控
制其内部气阀的开关而向驱动马达提供动力压缩空气），于是更换
弹，强制IGV的控制信号，此时发现：IGV开关动作全过程完全
顺利，并且在燃气轮机启动升负荷过程中能顺畅使IGV开启，故障的
原因在定位器本体。在以后的机组启动升负荷的过程中，能很顺畅
地使IGV开启，至此折腾了几个月的IGV故障就此解决。
3 故障原因分析
经多次反复检修，6月25日IGV故障的真正原因在于定位器本身内部
部件卡阻引起。回顾6月25日的故障处理，没有意识到此故障真实原因
而误认为故障是由IGV机械传动机构引起，进而强行用手拉葫拉动方法
企图使IGV开启，却因手拉葫芦的作用力与IGV开启的作用力既不在同一
直线上，也不在同一作用平面内，并且定位器内部气口1无法开启而致
驱动器的IGV关闭气缸中的压缩空气无法排出而处于压缩状态，因而拉
不动IGV机构，由于强制拉动，又造成四个定位轮移位及导轮局部变
形。
此后多次检修，直至排除驱动器气缸活塞 “O”环因素、及发现并
处理定位轮移位、更换定位器损坏件后，IGV的故障才真正解决。
4 结束语
这次IGV故障处理走了弯路。今后为了避免故障分析判断及处理的盲目性，尽量迅速、准确、及时地出故障的原因，消除故障，应努力实施：
（1）科学方法原则。如IGV故障处理中，即使采用葫芦拉动的方式，也应在停机过程式中进行，且拉力作用线应与驱动器连杆轴线成直线和同一平面内，而且驱动器和定位器之间压缩空气管系相互间的进出口所有阀门应开启，回路应畅通，或将IGV工作原理图中连接驱动器与定位器之间的管1和管2拆除，使压缩空气自由进出驱动器，才能真正判断IGV驱动器及整个机械传动部件是否有故障存在，避免因葫芦拉动而产生新的故障。
（2）系统分析原则。上述驱动器的动力系统与定位器的控制制系统所起的作用是不同的，应逐一分开分析，避免各种因素混为一起，及时出故障的原因。面包炉
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