某厂M701DA型燃机压气机 IGV 连接板偏心销脱落故障分析与防范措施

某厂M701DA型燃机压气机 IGV 连接板偏心销脱落故障分析与防范措施

顾明亮

江苏华电戚墅堰发电有限公司 江苏常州 213011

摘要 : 燃气轮机应用广泛，但燃机压气机IGV机械故障时有发生，严重影响机组安全运行。本文以某厂 M701DA 型燃机压气机 IGV 连接板偏心销脱落事件为例，分析了事件经过及原因，提出了具体的防范措施，以提高IGV结构的性能和可靠性，保障燃气轮机安全稳定运行。

关键词：燃机压气机；IGV 机械故障；连接板偏心销脱落；防范措施

一、引言

随着能源需求的不断增长，燃气轮机得到了广泛的应用。然而，燃气轮机在运行过程中也面临着各种挑战，其中压气机IGV（进气导叶）系统的故障问题尤为突出。IGV 系统作为燃气轮机的重要组成部分，其性能和可靠性直接影响着机组的安全运行。

燃气轮机压气机IGV机械故障不仅会导致机组性能下降，还可能引发严重的安全事故。因此，对 M701DA型燃机压气机 IGV 连接板偏心销脱落事件进行深入分析，并提出有效的防范措施，具有重要的现实意义。加强对燃机压气机 IGV结构的维护和管理，提高其性能和可靠性，是保障燃气轮机安全稳定运行的关键。

二、IGV 系统概述

2.1  IGV 的作用

2.1.1 防喘振作用

在燃气轮机启动低转速时，IGV 发挥着至关重要的防喘振作用。当燃机处于低转速状态，进气流量不稳定，容易导致压气机喘振和失速。IGV 通过调节空气进气流量，降低进气功角，避免叶背面进气气流旋转脱离，从而有效地防止了压气机喘振。

2.1.2 控温作用

在部分负荷运行时，IGV 对排气温度的控制起着关键作用。当燃机处于部分负荷运行状态时，通过关小 IGV 的角度，可以减小进气流量，进而提高燃机排气温度，使得联合循环机组的总体热效率得以提升。

2.2  IGV系统的结构

进气可调导叶(IGV)安装在进气壳体内紧靠轴流压气机第 1 级动叶片的前面，它的角度调整直接影响着燃气轮机的进气流量和压力。

进气导叶机构包括进气可调导叶(IGV)、连杆、拉动环、拉杆和伺服执行机构。伺服机构的轴向运动转换为拉动环的旋转运动。伺服机构在装置运行期间由燃气轮机的控制系统自动控制。用位置传感器检测进气可调导叶(IGV)的角度。

停机期间，IGV 完全关闭，并保持该状态，直到燃气轮机重新起动为止。当发出起动信号时，导叶旋转到中间位置，直到控制器改变该位置。运行期间，导叶处在打开位置，以确保燃气轮机能够正常进气。

三、事件经过

3.1 故障发现

运行人员在值盘过程中，突然发现某厂M701DA型燃机压气机排气压力出现异常情况。这一异常现象引起了运行人员的高度警觉，迅速与检修人员对现场进行深入检查。经过仔细排查，现场工作人员发现 IGV 传动机构连接板东西侧的偏心销脱落、螺栓断裂。这一严重问题导致实际 IGV 开度与当时负荷对应的 IGV 开度产生了明显偏差。这种偏差不仅影响了燃机的正常运行，还可能对整个机组的安全稳定造成潜在威胁。

3.2 应急处理

运行人员在确认问题后，果断采取措施，遂退出 #7 燃机 AGC，稳定负荷运行。，有效地避免了因 IGV 故障进一步恶化而可能引发的更严重后果。与此同时，某厂结合现场观察情况与图纸进行确认，并到相邻机组 IGV 相同位置进行比对。考虑到当时相邻机组正在进行检修，而 #7 燃机必须保证连续运行，经过综合评估，认为可以在机组运行情况下恢复 #7 燃机 IGV 传动机构连接板东西侧的偏心销。

随后，某厂与广州三菱公司技术服务进行沟通确认。通过微调燃机负荷，调整 IGV 油动机开度，使得连杆回缩，连接板稍有回落，销孔基本对准。接着，将偏心销安装捶打到位后，复核偏心销的材质，并对两侧销子进行电焊保险。在完成这些操作后，通过增减负荷确认压气机排气压力反应正常、燃机排烟温度反应正常。确认一切正常后，投 AGC 恢复正常运行。

四、原因分析

4.1 偏心销点焊保险开裂

偏心销点焊保险出现开裂现象主要是由于 IGV 导轨以及滚轮存在变形情况。当导轨和滚轮变形后，会致使 IGV 转动装置承受过大的力。在 IGV 进行开关操作时，回程差相对较大。这种过大的力具体表现为在 IGV 进行开关操作时，偏心销逐步移动并最终脱落。该偏心销保险自投入生产至今已有十余年的时间，从未重新进行点焊保险操作。经过长期的运行，点焊保险逐渐出现开裂现象。

4.2 螺栓断裂

在偏心销脱落后，固定螺栓由于只起到连接作用，在承受了额外的力之后发生断裂。

螺栓断裂的原因主要有以下几点：

1、偏心销脱落瞬间产生的冲击力直接作用在螺栓上。当偏心销在 IGV 运行过程中突然脱落时，会产生较大的冲击力，这个冲击力会瞬间传递到与之相连的螺栓上。

2，螺栓在设计时可能未充分考虑到偏心销脱落这种极端情况。一般情况下，螺栓的设计是基于正常的工作载荷和一定的安全系数。然而，当偏心销脱落这种意外情况发生时，螺栓所承受的载荷远远超出了其设计范围。

3，螺栓长期处于复杂的工作环境中，可能会出现疲劳损伤。燃气轮机的工作环境通常比较恶劣，温度高、振动大。在这种环境下，螺栓会不断受到交变应力的作用，长期积累下来，容易出现疲劳裂纹，螺栓的强度会降低，在承受额外力时就更容易发生断裂。

五、防范措施探讨

5.1 加强日常检查

运行、检修专业需每班至少就地检查一次，，对#7燃机IGV执行机构处两个偏心销子位置进行检查，若发现销子固定焊缝已开裂或已从螺栓孔中脱出部分，应立即汇报。

同时，要密切跟踪 #7燃机IGV的运行状况，对其运行参数、工作状态等进行持续关注和记录。加强燃机排烟温度与排烟温度基准值（EXREF）差值是否有异常变化的监视；特别是燃机变负荷期间，若燃机排烟温度与基准值差＜20℃时应立即就地检查IGV偏心销子，发现销子脱出应解除AGC，维持当前燃机负荷。

5.2 调停处理

待机组调停之后，需及时处理螺栓断裂时留在螺栓孔内的断丝，并重新对偏心销进行检查调整，严格按照操作规程进行，确保偏心销的位置准确、工作正常。对于相邻机组的 IGV 连接件螺栓和销子，要举一反三，进行全面深入的检查。查看是否存在保险开裂、保险移位现象等。对于类似的保险装置，必须进行严格检测。若发现问题，必要时要重新进行打磨，并进行点焊处理，确保保险装置的牢固可靠。

5.3 计划性检修

计划在#7燃机扩大性小修时，对IGV导轨、滚轮进行全面更换。确保开关回程差在标准范围内，提高燃机的运行效率和安全性。同时，这也为燃机的长期稳定运行提供了有力保障。

六、结论与展望

本文对某M701DA型燃机压气机 IGV 连接板偏心销脱落事件进行了深入分析，并提出了一系列防范措施。在原因分析中，我们明确了偏心销点焊保险开裂和螺栓断裂是导致故障发生的主要原因。针对这些原因，我们提出了加强日常检查、及时处理故障和进行计划性检修等防范措施。这些措施的实施对于提高燃机运行的安全性和可靠性具有重要意义。

该事件为同类燃气轮机IGV的维护和管理提供了有益的参考。我们相信，通过不断地改进和优化，燃气轮机的运行安全性和可靠性将得到进一步提高。