（吐哈油田丘東采油廠，新疆 鄯善 838202）

G3606發(fā)動機故障分析與排除

張國棟

（吐哈油田丘東采油廠，新疆 鄯善 838202）

從多個角度分析了丘東采油廠2臺卡美國特彼勒G3606燃氣發(fā)動機故障發(fā)生頻繁的原因，通過分析并采取多種措施進行處理，解決了影響機組正常運行的問題。

電子控制模塊（ECM）；空燃比模塊（AFR）；機組故障

丘東采油廠2臺G3606發(fā)動機是美國卡特公司生產(chǎn)帶渦輪增壓的天然氣發(fā)動機組，用于帶動ARIEL JGK-4型壓縮機運行。因生產(chǎn)的需要，機組的運行率較高，由于設(shè)備逐年老化，再加上氣候環(huán)境惡劣，造成發(fā)動機運行故障率偏高，影響生產(chǎn)正常運行。發(fā)動機在啟動階段和載荷運行中出現(xiàn)的主要故障為：無診斷編碼的關(guān)停、盤車時意外關(guān)停、可以啟動盤車但無法啟動起來、發(fā)動機在運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)缺火、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)和爆震停機。

一、故障分析

1．發(fā)動機啟動階段阻風(fēng)門最大關(guān)閉點的設(shè)置

發(fā)動機啟動時, 發(fā)動機啟動阻風(fēng)門位置（發(fā)動機啟動阻風(fēng)門保持一固定位置）通常設(shè)定在75%～90%關(guān)閉點。直到發(fā)動機達到要求轉(zhuǎn)速10s為止。如果設(shè)定不合理關(guān)閉過大, 發(fā)動機轉(zhuǎn)速遲遲達不到設(shè)定轉(zhuǎn)速而導(dǎo)致啟動超時關(guān)停。如果阻風(fēng)門最大關(guān)閉點設(shè)置不合理，會導(dǎo)致發(fā)動機盤車正常但無法啟動。

2．燃燒室單向閥以及管路

燃燒室單向閥管路應(yīng)保持清潔暢通，鋼珠動作靈活；如果閥珠出現(xiàn)卡堵關(guān)閉不嚴，導(dǎo)致汽缸點火不好以及缺火或回火，產(chǎn)生爆燃停機；同時由于汽缸缺火，其它汽缸可能超載,這樣引起其它汽缸爆震。一個汽缸失火就可能使發(fā)動機超載，發(fā)動機負荷的計算，部分是基于燃氣的流量，當(dāng)失火的情況出現(xiàn)時，這些未燃燒的流量就會相應(yīng)增加。它導(dǎo)致沒有燃燒的氣體通過失火的汽缸被排走，剩余的汽缸通過增加燃氣消耗額來額外負擔(dān)多余負荷而增加耗然氣量，盡管發(fā)動機并不是真正的超載，但由于失火引起燃氣流量的增加從而使發(fā)動機顯示較高的載荷。

3．空燃比模塊

空然比模塊將檢測到的進氣歧管壓力和燃料壓差的PWM信號發(fā)送到電子ECM ，ECM使用該信息計算燃料氣流量。發(fā)動機在開始盤車時ECM 向燃氣切斷閥提供信號打開切斷閥，燃氣調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。 在燃氣切斷閥通電打開5s后，ECM接收來自空然比模塊檢測到數(shù)據(jù)，當(dāng)燃料氣與空氣的壓差低于 0．5 kPa則允許啟動盤車。該模塊如果工作不正常，啟動階段中產(chǎn)生無診斷編碼的關(guān)停。

4．燃氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)

發(fā)動機在開始盤車時進行燃氣、空氣壓力檢測，如果燃氣調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏將會導(dǎo)致燃料氣與空氣的壓差大于0．5 kPa,將產(chǎn)生盤車關(guān)停。載荷運行中燃氣供量不平穩(wěn)產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速上下波動大，出現(xiàn)超速超載以及爆燃停機。

二、故障處理

1．合理設(shè)置阻風(fēng)門的最大關(guān)閉點

通過實現(xiàn)了便攜機PC與發(fā)動機控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路的通信，優(yōu)化阻風(fēng)門在發(fā)動機啟動過程中的關(guān)閉點在87%，解決了機組因阻風(fēng)門關(guān)閉點設(shè)置不佳而無法啟動的問題。空氣進氣阻風(fēng)門結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 空氣進氣阻風(fēng)門

機組控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2,該系統(tǒng)利用美國Opto 22公司SNAP-LCSX工業(yè)級實時控制器作嫁接橋梁,通過SNAP-LCSX提供的兩個串口RS-232將CAT通信模塊與PLC底板上的ProSoft公司生產(chǎn)的MVI46-MCM通信模塊進行通信互通．參數(shù)優(yōu)化過程中利用臺灣MOXA摩莎MOXA Uport- 1250/ RS-232/422/485USB轉(zhuǎn)換器與便攜式PC機采用Modbus 32 Simulator 3．4．0軟件進行參數(shù)配置，完成參數(shù)優(yōu)化。

2．定期清洗燃燒室單向閥以及通路

機組曾連續(xù)出現(xiàn)爆燃停機，對各參數(shù)進行分析判斷后，最后確定為燃燒室單向閥故障，通過解體檢查發(fā)現(xiàn)燃燒室單向閥鋼珠出現(xiàn)卡堵關(guān)閉不嚴，導(dǎo)致氣缸點火不好，產(chǎn)生爆燃。對燃燒室單向閥通路清潔、閥珠卡堵處理，解決發(fā)動機在運行過程中曾連續(xù)出現(xiàn)爆燃停機的問題。

3．定期檢測標定空燃比模塊

圖2 機組控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

測試檢查。當(dāng)模塊的兩個端口都與大氣相同時，燃料壓差的工作循環(huán)應(yīng)介于15．9%與18．7%之間，信號頻率介于450～600Hz才能確?？杖槐饶K正常工作。如工作循環(huán)大于該數(shù)值將會導(dǎo)致機組無診斷編碼關(guān)停。定期檢測標定空燃比模塊，解決發(fā)動機在啟動階段中產(chǎn)生無診斷編碼的關(guān)停。

4．燃氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)

(1)確保燃氣調(diào)節(jié)閥不內(nèi)漏

發(fā)動機啟動盤車后出現(xiàn)報警為不明原因的故障停機。通過檢查分析最終判斷為燃氣調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏。對燃氣調(diào)解閥進行解體檢查時發(fā)現(xiàn)閥座墊片存在損壞導(dǎo)致燃氣內(nèi)漏，重新進行材料選型加工，解決了因燃氣調(diào)節(jié)閥閥座墊片故障無法開機的問題。

(2)調(diào)整燃氣調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器拉桿位置,保證拉桿到位時閥門關(guān)閉

燃氣調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉狀態(tài)時,執(zhí)行器拉桿伸長度應(yīng)保證閥門關(guān)閉到位，燃氣不內(nèi)漏；執(zhí)行器控制拉桿調(diào)節(jié)長度不夠，導(dǎo)致燃氣流量控制閥關(guān)閉不嚴，ECM檢測到汽缸內(nèi)有過剩燃氣，停止機組正常啟動。通過對燃氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)漏的處理，解決了“盤車時存在燃氣壓力關(guān)?！钡膯栴}。

(3)燃氣調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)電磁閥故障處理

機組在載運行過程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，上下波動大，出現(xiàn)爆燃停機。對發(fā)動機的燃氣系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、速度傳感器、空燃比模塊等進行了詳細的檢查后，最后判斷為調(diào)節(jié)閥液壓執(zhí)行機構(gòu)電磁閥存在故障。對燃氣調(diào)節(jié)閥液壓執(zhí)行機構(gòu)進行解體檢查，液壓執(zhí)行機構(gòu)電磁閥線圈通過電流之后，閥芯動作不平穩(wěn)導(dǎo)致燃氣系統(tǒng)燃氣供量不平穩(wěn)。由于電磁閥閥芯前端長期磨損造成閥芯行程發(fā)生變化，閥芯液壓腔室機械密封部件產(chǎn)生變形導(dǎo)致液壓油泄漏，通過對電磁閥閥芯二次加工和對機械密封部件更換，解決了發(fā)動機因轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定導(dǎo)致停機的問題。

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