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        G3606發(fā)動機故障分析與排除

        2014-03-21 06:13:24
        中國設(shè)備工程 2014年4期
        關(guān)鍵詞:單向閥風(fēng)門汽缸

        (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。

        TK438

        B

        1671-0711(2014)04-0048-02

        2014-02-28)

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