（吐哈油田丘東采油廠，新疆 鄯善 838202）

G3606發(fā)動機(jī)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?xì)獍l(fā)動機(jī)故障發(fā)生頻繁的原因，通過分析并采取多種措施進(jìn)行處理，解決了影響機(jī)組正常運(yùn)行的問題。

電子控制模塊（ECM）；空燃比模塊（AFR）；機(jī)組故障

丘東采油廠2臺G3606發(fā)動機(jī)是美國卡特公司生產(chǎn)帶渦輪增壓的天然氣發(fā)動機(jī)組，用于帶動ARIEL JGK-4型壓縮機(jī)運(yùn)行。因生產(chǎn)的需要，機(jī)組的運(yùn)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(jī)運(yùn)行故障率偏高，影響生產(chǎn)正常運(yùn)行。發(fā)動機(jī)在啟動階段和載荷運(yùn)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(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)缺火、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)和爆震停機(jī)。

一、故障分析

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

發(fā)動機(jī)啟動時, 發(fā)動機(jī)啟動阻風(fēng)門位置（發(fā)動機(jī)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(diǎn)。直到發(fā)動機(jī)達(dá)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(jī)轉(zhuǎn)速遲遲達(dá)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(diǎn)設(shè)置不合理，會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)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(yán)，導(dǎo)致汽缸點(diǎn)火不好以及缺火或回火，產(chǎn)生爆燃停機(jī)；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(jī)超載，發(fā)動機(jī)負(fù)荷的計(jì)算，部分是基于燃?xì)獾牧髁?，?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?xì)庀念~來額外負(fù)擔(dān)多余負(fù)荷而增加耗然氣量，盡管發(fā)動機(jī)并不是真正的超載，但由于失火引起燃?xì)饬髁康脑黾訌亩拱l(fā)動機(jī)顯示較高的載荷。

3．空燃比模塊

空然比模塊將檢測到的進(jìn)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(jì)算燃料氣流量。發(fā)動機(jī)在開始盤車時ECM 向燃?xì)馇袛嚅y提供信號打開切斷閥，燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥關(guān)閉。 在燃?xì)馇袛嚅y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?xì)庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)

發(fā)動機(jī)在開始盤車時進(jìn)行燃?xì)?、空氣壓力檢測，如果燃?xì)庹{(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(yùn)行中燃?xì)夤┝坎黄椒€(wěn)產(chǎn)生發(fā)動機(jī)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(jī)。

二、故障處理

1．合理設(shè)置阻風(fēng)門的最大關(guān)閉點(diǎn)

通過實(shí)現(xiàn)了便攜機(jī)PC與發(fā)動機(jī)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(jī)啟動過程中的關(guān)閉點(diǎn)在87%，解決了機(jī)組因阻風(fēng)門關(guān)閉點(diǎn)設(shè)置不佳而無法啟動的問題。空氣進(jìn)氣阻風(fēng)門結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 空氣進(jìn)氣阻風(fēng)門

機(jī)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(shí)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(jìn)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(jī)采用Modbus 32 Simulator 3．4．0軟件進(jìn)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(jī)組曾連續(xù)出現(xiàn)爆燃停機(jī)，對各參數(shù)進(jìn)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(yán)，導(dǎo)致氣缸點(diǎn)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(jī)在運(yùn)行過程中曾連續(xù)出現(xiàn)爆燃停機(jī)的問題。

3．定期檢測標(biāo)定空燃比模塊

圖2 機(jī)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(jī)組無診斷編碼關(guān)停。定期檢測標(biāo)定空燃比模塊，解決發(fā)動機(jī)在啟動階段中產(chǎn)生無診斷編碼的關(guān)停。

4．燃?xì)庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)

(1)確保燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥不內(nèi)漏

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

(2)調(diào)整燃?xì)庹{(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?xì)庹{(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?xì)獠粌?nèi)漏；執(zhí)行器控制拉桿調(diào)節(jié)長度不夠，導(dǎo)致燃?xì)饬髁靠刂崎y關(guān)閉不嚴(yán)，ECM檢測到汽缸內(nèi)有過剩燃?xì)?，停止機(jī)組正常啟動。通過對燃?xì)庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)漏的處理，解決了“盤車時存在燃?xì)鈮毫﹃P(guān)?！钡膯栴}。

(3)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁閥故障處理

機(jī)組在載運(yùn)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(jī)。對發(fā)動機(jī)的燃?xì)庀到y(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、速度傳感器、空燃比模塊等進(jìn)行了詳細(xì)的檢查后，最后判斷為調(diào)節(jié)閥液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁閥存在故障。對燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行解體檢查，液壓執(zhí)行機(jī)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?xì)庀到y(tǒng)燃?xì)夤┝坎黄椒€(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(jī)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(jī)械密封部件更換，解決了發(fā)動機(jī)因轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定導(dǎo)致停機(jī)的問題。

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