何青海 馬 云 郝崇志 魏養(yǎng)民 臧 偉

（1.吐哈油田公司機械廠；2.渤海石油裝備制造有限公司第一機械廠，新疆 鄯善 838202）

·監(jiān)測與診斷·

Waukesha天然氣發(fā)動機轉(zhuǎn)速波動故障診斷與處理

何青海1馬 云1郝崇志1魏養(yǎng)民1臧 偉2

（1.吐哈油田公司機械廠；2.渤海石油裝備制造有限公司第一機械廠，新疆 鄯善 838202）

根據(jù)機組運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動大的現(xiàn)象，分析和總結(jié)了導致停機的故障原因，運用故障排除法逐項排除、驗證，找出并解決了故障。

L7042GSI；天然氣發(fā)動機；轉(zhuǎn)速波動；排除法；故障診斷

丘東采氣工區(qū)4#壓縮機組是由美國德萊塞蘭公司成撬，驅(qū)動端選用美國瓦克夏公司生產(chǎn)的L7042GSI系列天然氣發(fā)動機，該發(fā)動機為帶渦輪增壓、中冷、V型12缸發(fā)動機，調(diào)速方式為機械調(diào)速，點火方式為磁電機點火，額定轉(zhuǎn)速1000r/min，功率1087kW。由于該型號機組為瓦克夏公司早期產(chǎn)品，使用時間長和控制系統(tǒng)落后導致機組故障診斷能力差，在運行過程出現(xiàn)故障后，大多情況需要多次排查才能找準原因所在。

自2015年6月以來，4#發(fā)動機空載時轉(zhuǎn)速波動范圍在30r/min內(nèi)，加載后轉(zhuǎn)速大幅度波動，振動加劇后轉(zhuǎn)速下降，進而停機，多次開機后，機組運行未見好轉(zhuǎn)，機組已經(jīng)無法正常運轉(zhuǎn)。

一、故障診斷

1.故障原因

（1）空氣/燃氣供給系統(tǒng)。空氣/燃氣供給系統(tǒng)的作用是將空氣和燃氣按一定的比例送入燃燒室中充分燃燒，其示意圖如圖1所示。進入混合器的空氣需經(jīng)過空氣濾清器、調(diào)壓閥等部件，而燃氣則需經(jīng)過減壓閥、燃氣切斷閥等部件進入混合器與燃氣混合后進入燃燒室。減壓閥損壞或者燃氣壓力波動大可能會導致功率不足，轉(zhuǎn)速波動大。空燃比系統(tǒng)故障會導致空燃比失調(diào)，過高過低的空燃比波動對發(fā)動機動力和轉(zhuǎn)速有著直接的影響。

圖1 空氣/燃氣供給系統(tǒng)示意圖

（2）點火系統(tǒng)。點火系統(tǒng)的是通過火花塞釋放高壓電流引燃混合氣，使混合氣燃燒對外做功，其構(gòu)成如圖2所示，磁電機按照一定的時序向各缸點火線圈供電，電流經(jīng)過高壓線圈包變?yōu)?0kV的高壓電流，此高壓電流經(jīng)過火花塞放電引燃混合氣，過低的高壓電流或者火花塞積碳都有可能導致缺火和間隙性點火，對于12缸發(fā)動機來說，缺火間隙性點火的缸數(shù)過多會導致發(fā)動機轉(zhuǎn)速波動比較大。

圖2 點火系統(tǒng)示意圖

（3）配氣機構(gòu)。配氣機構(gòu)的作用是按照一定的時序，開啟和閉合氣門，使混合氣和尾氣能夠有序進出燃燒室，氣構(gòu)成如圖3所示，進排氣門損壞或密封氣門、氣門座損壞、氣門與氣門座密封不嚴都有可能使氣體漏氣，導致發(fā)動機功率下降，在負荷不變的情況下，發(fā)動機會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動大的現(xiàn)象。

圖3 配氣機構(gòu)示意圖

（4）調(diào)速器故障。發(fā)動機的工況是隨著外界負荷及自身變化而不斷波動的，調(diào)速器的作用是自動地改變?nèi)細夤獾y的開度，以適應發(fā)動機工況的不斷變化，若調(diào)速器出現(xiàn)故障，發(fā)動機可能會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動現(xiàn)象。

2.故障排除

故障排除法是設(shè)備檢修最常用的方法之一，該方法遵循由易向難的方法，逐項排除，對以上敘述的故障點逐個排除，排除過程如下。

（1）檢查火花塞。將氣缸蓋中央安裝的12個火花塞全部拆下，火花塞表面干燥，清除表面積炭，用廠家提供塞尺（厚度為0.15in），檢查中心電極與側(cè)電極之間距離，塞尺恰能通過，證明間隙滿足要求，同時用萬能表測試電壓為95mV，屬于正常。通過外觀檢查，測量電極間間隙和電壓，可以初步判定火花塞應該能正常工作。

（2）檢查高壓線，在機組運轉(zhuǎn)過程中，斷火法分別檢查各缸高壓線是否有電，均有電火花噴出，說明點火線圈及高壓線圈正常。

（3）檢查增壓器。轉(zhuǎn)動增壓器中輪，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無卡阻、松曠，證明增壓器工作正常。

（4）檢查燃氣混合器。將燃氣混合氣拆開后，檢查膜片尚好，氣流流通通道暢通，燃氣和空氣在此處能很好的混合，可以排除燃氣混合器故障。

（5）檢查機械調(diào)速器，機械調(diào)速器油位在刻度范圍內(nèi)及內(nèi)部傳動機構(gòu)動作靈活，說明調(diào)速器工作正常。

（6）檢查燃氣調(diào)壓器機組啟動后，用“U”水柱測試，空氣與燃氣間壓差，范圍在5～1/2寸水銀柱左右，說明空燃比符合要求。

（7）缸壓測試。分別拆除氣缸蓋中央火花塞，將缸壓測試壓力表安裝在火花塞孔上，轉(zhuǎn)動馬達，逐缸測試，結(jié)果如表1所示。從缸壓上反應出R 4(右4缸)、L1（左1缸）、L5(左5缸)缸壓缸低，將缸蓋拆卸下來，發(fā)現(xiàn)氣門上積炭，存在泄露。可初步判斷積碳是導致轉(zhuǎn)速波動大的原因之一。

表1 左右排缸壓對比表

3.故障處理

完成上述檢查后，修復更換氣門、氣門座，重新研磨、試漏，合格安裝后，機組重新啟動，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，加載后運轉(zhuǎn)波動在10r/min內(nèi)，滿足使用要求，故障排除。

4.故障分析

此次故障是由于積碳導致多個氣缸的氣門與氣門座密封不嚴原因造成的，氣門在發(fā)動機工作時承受高溫高壓，在冷卻不良的條件下作往復運動，尤其是運轉(zhuǎn)到一定周期后，活塞環(huán)及缸套磨損，油底殼中潤滑油進行燃氣室，在高溫下形成積炭，積炭附著在氣門上，加速氣門氣門座磨損，導致氣門關(guān)閉不嚴?？蛰d時，機組維持怠速運轉(zhuǎn)所需要的燃氣和空氣量較小，轉(zhuǎn)速波動表現(xiàn)不明顯，加載后，空氣量和燃氣量增加，混合氣在缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生功率增加，由于氣體密封不嚴多個缸工作不良，發(fā)出功率不平衡，致使運轉(zhuǎn)不平衡，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速波動大。

5.預防措施

在高溫、高壓氣體作用力下，氣流可能會將氣門燒毀，造成重大機械事故。因此定期對發(fā)動機各部件進行檢查，及時提供維修保養(yǎng)，提前發(fā)現(xiàn)故障及時排除，可避免事故的發(fā)生，延長機組無故障使用時間。

二、結(jié)語

本文對瓦克夏L7042GSI發(fā)動機出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速波動大故障原因進行了分析，利用故障診斷排除法快速定位了故障源并排除了故障。為維護好發(fā)動機性能，應定期對發(fā)動機各部件進行檢查，保證發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)。

[1]馮顯欽.簡析空燃比對發(fā)動機性能的影響[J].科技致富向?qū)В?013，5：82-83.

[2]吳勤.發(fā)動機轉(zhuǎn)速波動原因的分析及解決方法[J].車用發(fā)動機，2001，6：36-37.

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1671-0711（2015）10-0067-02

2015-09-16）