呂傳品 楊海英 王 鵬

（中原輸油氣分公司棗莊維搶修隊(duì)，山東 棗莊 277100）

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天然氣發(fā)電機(jī)組起動(dòng)故障原因分析

呂傳品 楊海英 王 鵬

（中原輸油氣分公司棗莊維搶修隊(duì)，山東 棗莊 277100）

天然氣發(fā)電機(jī)作為天然氣長(zhǎng)輸管道中重要的備用電源，在市電失效時(shí)，設(shè)備的安全可靠直接關(guān)系到天然氣輸氣站的正常生產(chǎn)工作。為確保天然氣發(fā)電機(jī)組能夠正常使用，應(yīng)重視診斷并及時(shí)排除發(fā)電機(jī)存在的故障隱患。結(jié)合日常維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，本文以濟(jì)柴75GFZ-T型天然氣發(fā)電機(jī)為例，分別從起動(dòng)系統(tǒng)、天然氣供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)以及環(huán)境因素等方面分析起動(dòng)故障原因，并針對(duì)相應(yīng)的故障，提出有效的解決措施。

天然氣發(fā)電機(jī)；故障；起動(dòng)系統(tǒng)；天然氣供給系統(tǒng)；點(diǎn)火系統(tǒng)

1　天然氣發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介

天然氣發(fā)電機(jī)是一種以天然氣為燃燒物，代替汽油、柴油作為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的新型，高效的新能源發(fā)電機(jī)。它由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)兩部分組成，并配有電子控制管理系統(tǒng)；發(fā)動(dòng)機(jī)部分主要有曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)和起動(dòng)系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、天然氣供給系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)組成。

天然氣發(fā)電機(jī)工作原理為：天然氣經(jīng)閥門管線進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部氣缸，經(jīng)吸氣、壓縮、做功、排氣工作循環(huán)，將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng)內(nèi)部軸承的旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)同軸連接，通過(guò)電磁感應(yīng)原理，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，通過(guò)安裝在輸出端的電壓調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)電能的輸出。

天然氣發(fā)電機(jī)具有輸出功率范圍廣，發(fā)電質(zhì)量好、重量輕、體積小、維護(hù)簡(jiǎn)單、操作方便、噪聲小、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在石油天然氣長(zhǎng)輸管道輸氣場(chǎng)站得到了廣泛應(yīng)用。

2　發(fā)電機(jī)起動(dòng)故障原因分析

天然氣發(fā)電機(jī)作為天然氣長(zhǎng)輸管道輸氣場(chǎng)站中重要的生產(chǎn)后備電源，在市電失效時(shí)，其供電的安全可靠直接關(guān)系到天然氣輸氣場(chǎng)站的正常生產(chǎn)。但在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)天然氣發(fā)電機(jī)因發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)故障導(dǎo)致不能正常投用，從而影響了場(chǎng)站的正常生產(chǎn)，給企業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和不良社會(huì)影響。

本文將以天然氣長(zhǎng)輸管道中輸氣場(chǎng)站常用的濟(jì)柴75GFZ-T天然氣發(fā)電機(jī)組發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)故障為例，分別從起動(dòng)系統(tǒng)、天然氣供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)以及環(huán)境因素等方面來(lái)分析故障原因。

2.1起動(dòng)系統(tǒng)原因分析

起動(dòng)系統(tǒng)包括起動(dòng)馬達(dá)、蓄電池、起動(dòng)繼電器、起動(dòng)開關(guān)和起動(dòng)按鈕。如圖1所示，起動(dòng)馬達(dá)通過(guò)導(dǎo)線依次與起動(dòng)繼電器、蓄電池的正極相連；電源負(fù)極則與起動(dòng)開關(guān)相連，以實(shí)現(xiàn)搭鐵；繼電器則由起動(dòng)按鈕控制。由此，我們可以從以下部分進(jìn)行故障排查。

圖1　起動(dòng)系統(tǒng)圖示

1）檢查蓄電池電壓：濟(jì)柴發(fā)電機(jī)使用的是24V鉛酸起動(dòng)蓄電池。使用萬(wàn)用表測(cè)量蓄電池電壓，正常應(yīng)保持在25～28V之間，如果電壓低于正常范圍，將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)速低于 110～180r/min的正常標(biāo)準(zhǔn)，點(diǎn)火控制器不能發(fā)出點(diǎn)火指令，發(fā)動(dòng)機(jī)就無(wú)法起動(dòng)。如電壓低時(shí)，可使用充電機(jī)為蓄電池充電，如長(zhǎng)時(shí)間充電仍不能解決，可更換蓄電池。

2）檢查連接導(dǎo)線緊固：濟(jì)柴天然氣發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，機(jī)體本身產(chǎn)生震動(dòng)，使蓄電池至起動(dòng)馬達(dá)間連接線松動(dòng)或脫落。如不能正常起動(dòng)時(shí)，應(yīng)檢查線路中連接點(diǎn)是否牢固。

3）檢查起動(dòng)繼電器：使用萬(wàn)用表測(cè)量繼電器線圈和接觸點(diǎn)，接觸不良應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整或修磨觸點(diǎn)；如線圈燒壞，則更換起動(dòng)繼電器。

4）電動(dòng)馬達(dá)：起動(dòng)馬達(dá)本身故障機(jī)率較少，但也不能排除。判斷起動(dòng)馬達(dá)的動(dòng)作情況可在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬間用手背試探起動(dòng)馬達(dá)的外殼，如起動(dòng)馬達(dá)無(wú)動(dòng)靜且外殼冰冷，說(shuō)明馬達(dá)未動(dòng)作?；蚴瞧饎?dòng)馬達(dá)嚴(yán)重發(fā)燙，有股刺激的焦味，則馬達(dá)線圈已燒壞。修復(fù)馬達(dá)需較長(zhǎng)時(shí)間建議直接更換。

2.2天然氣供給系統(tǒng)原因分析

天然氣供給系統(tǒng)功用是：經(jīng)分離、過(guò)濾后的天然氣通過(guò)電磁閥進(jìn)入壓力調(diào)節(jié)閥，根據(jù)天然氣組分，調(diào)節(jié)到合適壓力，供入天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。主要由電磁閥、壓力調(diào)節(jié)閥、天然氣進(jìn)氣管和球閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等相關(guān)部件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)故障時(shí)，主要檢查：

1）電磁閥。電磁閥線圈內(nèi)阻為35Ω，使用萬(wàn)用表測(cè)量，如測(cè)量阻值過(guò)大或過(guò)小，則判斷電磁閥線圈損壞，需進(jìn)行更換。另外電磁閥還通過(guò)壓力繼電器與潤(rùn)滑油壓低、超速停車裝置相聯(lián)動(dòng)，當(dāng)超速或潤(rùn)滑油壓過(guò)低時(shí)，能自動(dòng)關(guān)閉電磁閥，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的安全互鎖。因此判斷電磁閥是否正常，除檢查本身外，還需對(duì)相關(guān)安全聯(lián)鎖裝置進(jìn)行檢查。

2）調(diào)節(jié)閥壓力。濟(jì)柴 75GFZ-T天然氣發(fā)電機(jī)進(jìn)氣工作壓力為 7～9kPa。壓力過(guò)高或過(guò)低都將會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)故障，因此主要檢查壓力調(diào)節(jié)閥出口壓力，檢查方法：先慢慢關(guān)上出口閥門，檢查出口閥至調(diào)壓閥間的壓力，如壓力穩(wěn)定，說(shuō)明壓力調(diào)節(jié)閥正常。如壓力持續(xù)升高，則需對(duì)調(diào)節(jié)閥內(nèi)部膜片進(jìn)行檢查更換。

3）燃料混合氣。經(jīng)空氣濾芯等進(jìn)入的空氣經(jīng)燃?xì)饣旌掀骱蟀匆欢ū壤c天然氣形成可燃混合氣，進(jìn)入燃燒室。如果濃度過(guò)濃或過(guò)稀，都會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)，我們可以通過(guò)可燃混合氣調(diào)整螺釘來(lái)調(diào)整可燃混合氣的濃度。

2.3點(diǎn)火系統(tǒng)原因分析

點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理：發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)傳感器分別從飛輪和凸輪軸上獲取信號(hào)，點(diǎn)火控制器按照點(diǎn)火順序，依次將信號(hào)通過(guò)低壓線、點(diǎn)火線圈、高壓線送至火花塞，實(shí)現(xiàn)氣缸內(nèi)點(diǎn)火。發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上裝有一組定時(shí)螺釘，定時(shí)信號(hào)傳感器根據(jù)獲取的信號(hào)實(shí)現(xiàn)每缸點(diǎn)火。如圖2所示，從以下幾個(gè)部件查找故障原因。

1）檢查火花塞。濟(jì)柴燃?xì)獍l(fā)電機(jī)使用的是德國(guó)MOTORTECH5kΩ電阻型火花塞，標(biāo)準(zhǔn)間隙為0.5mm，隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，火花塞間隙會(huì)增大。使用塞尺檢查火花塞的間隙，最大不能超過(guò)0.89mm，否則就會(huì)出現(xiàn)失火。同時(shí)檢查火花塞積碳情況以及絕緣體絕緣。處理方法：如火花塞間隙過(guò)大，調(diào)整到正常范圍，如有積碳則進(jìn)行清除。如絕緣體擊穿則更換。

圖2　點(diǎn)火系統(tǒng)接線示意圖

2）檢查低壓線。主要檢查接線是否有松動(dòng)或脫落現(xiàn)象，必要時(shí)進(jìn)行緊固。

3）檢查信號(hào)傳感器。點(diǎn)火系統(tǒng)中的定時(shí)信號(hào)傳感器和復(fù)位信號(hào)傳感器，采用有源信號(hào)傳感器，信號(hào)傳感器頂端與定時(shí)螺釘（復(fù)位螺釘）的間隙約為0.75mm，點(diǎn)火控制器通電時(shí)，信號(hào)傳感器上的綠燈亮起，正常工作時(shí)伴隨黃燈快速閃動(dòng)，如果燈不亮，說(shuō)明間隙值太大，應(yīng)重新調(diào)整。

4）點(diǎn)火控制器。點(diǎn)火控制器一般不允許隨意調(diào)整。但如遇有故障，在點(diǎn)火控制器上蓋有一個(gè)發(fā)光二極管，可通過(guò)發(fā)光二極管的閃爍次數(shù)判斷故障狀態(tài)見(jiàn)表1。

表1　二極管閃爍次數(shù)及故障狀態(tài)

除以上原因外，濟(jì)柴天然氣發(fā)電機(jī)起動(dòng)故障還與外界環(huán)境溫度存在很大關(guān)系，不能起動(dòng)時(shí)間多數(shù)發(fā)生在冬季，由于冬季環(huán)境溫度低，潤(rùn)滑油、冷卻水加熱器未供電或加熱器故障導(dǎo)致，未有效進(jìn)行預(yù)熱，都會(huì)導(dǎo)致機(jī)體溫度過(guò)低而無(wú)法起動(dòng)，因此，應(yīng)檢查機(jī)油和冷卻水溫度，保證加熱裝置能夠正常運(yùn)行。

3　結(jié)論

濟(jì)柴天然氣發(fā)電機(jī)組的使用，在天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)中雖然相對(duì)較少，但是其作為天然氣分輸站場(chǎng)生產(chǎn)中后備電源仍然特別重要。本文筆者以濟(jì)柴75GFZ-T型發(fā)電機(jī)組為例，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)故障的原因，結(jié)合日常故障處理經(jīng)驗(yàn)，分別從起動(dòng)系統(tǒng)、天然氣供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)以及環(huán)境因素等方面進(jìn)行了詳細(xì)分析，并針對(duì)相應(yīng)的故障原因，提出有效的解決措施，從而盡可能地避免因在市電停電時(shí)，發(fā)電機(jī)組起動(dòng)故障造成工藝設(shè)備停電事故的發(fā)生，以保障天然氣場(chǎng)站的正常生產(chǎn)需求。

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呂傳品（1981-），男，山東棗莊人，本科，工程師，主要從事電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)與電氣設(shè)備維修。