＊王紹霞

（山西蘭花大寧發(fā)電有限公司 山西 048100）

1.引言

德國(guó)曼海姆（MWM）燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)由于其過硬的設(shè)備質(zhì)量及完善的控制和保護(hù)體系，目前在國(guó)內(nèi)瓦斯發(fā)電行業(yè)的各高濃電站內(nèi)裝機(jī)較多。山西蘭花大寧發(fā)電有限公司使用的是8 臺(tái)功率4 MW 的機(jī)型為TCG2032 的曼海姆（MWM）燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，從投產(chǎn)運(yùn)行到目前為止已運(yùn)行了14 年，作為較早使用此機(jī)型的且擁有較高技術(shù)人才的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電廠家，通過日常運(yùn)行情況總結(jié)、分析及燃機(jī)E50、E60、E65 等大修保養(yǎng)，積累了很多此類型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組的故障分析技術(shù)和日常運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)將TCG2032 型燃機(jī)運(yùn)行中常見的問題及處理方法進(jìn)行總結(jié)，希望能為其他同類型電廠的運(yùn)行提供一些技術(shù)支持和幫助。

2.項(xiàng)目概況

由山西蘭花煤炭實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司和山西華潤(rùn)大寧能源有限公司共同出資籌建山西蘭花大寧發(fā)電有限公司，是一座裝機(jī)總量為35MW 的瓦斯發(fā)電廠，采用燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)工藝。裝設(shè)8 臺(tái)4MW 德國(guó)進(jìn)口TCG2032 V16 型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組進(jìn)行做功發(fā)電，之后尾氣進(jìn)入余熱鍋爐產(chǎn)生過飽和蒸汽，經(jīng)主蒸汽母管輸送到蒸汽輪機(jī)進(jìn)入二次循環(huán)做功，蒸汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。自作者2008 年建廠開始就參與燃機(jī)及其輔助系統(tǒng)的調(diào)試和工藝優(yōu)化。2013年公司組建設(shè)備部，對(duì)燃機(jī)系統(tǒng)及設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)開始研究，優(yōu)化了燃機(jī)保養(yǎng)維護(hù)內(nèi)容及維護(hù)時(shí)間，減少了人工和材料消耗。2015 年9 月開始研究燃機(jī)及其附屬系統(tǒng)、氣體預(yù)處理系統(tǒng)等運(yùn)行操作和調(diào)整，保證了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)有效的減少了燃機(jī)保護(hù)跳機(jī)次數(shù)。目前對(duì)于日常運(yùn)行中燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)常出現(xiàn)的問題研究其出現(xiàn)原理的較多，而對(duì)于同樣問題不同情況如何解決、處理的論述較少，為此作者根據(jù)調(diào)試、檢修、運(yùn)行三個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的學(xué)習(xí)和研究，結(jié)合日常經(jīng)常出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析和總結(jié)，制定出燃機(jī)日常問題處理方法、操作控制流程和小指標(biāo)管控措施，在本單位進(jìn)行試行兩年有余，發(fā)現(xiàn)不僅提高了單機(jī)負(fù)荷率，有效減少了燃機(jī)保護(hù)調(diào)劑，還節(jié)約了日常問題處理時(shí)間，提高了發(fā)電量，保證了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.燃機(jī)運(yùn)行中常見問題和處理方法

(1)燃機(jī)無(wú)法啟動(dòng)

燃機(jī)無(wú)法啟動(dòng)的原因比較多[1]，具體有：①燃機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停放，氣缸內(nèi)火花塞受潮嚴(yán)重，無(wú)法點(diǎn)火。這種情況可將火花塞拆下烤干里面水分后回裝啟動(dòng)。②壓縮空氣不能滿足啟機(jī)要求。因壓縮空氣未調(diào)整好，燃機(jī)啟動(dòng)馬達(dá)壓力不足或太高，燃機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)間太短，還未點(diǎn)火就停轉(zhuǎn)。這需要調(diào)整啟動(dòng)馬達(dá)壓力（注意調(diào)整時(shí)確保壓力表無(wú)損壞或無(wú)漏氣）。③由于煤層氣供氣調(diào)整幅度過大，造成濃度變化較大，啟機(jī)時(shí)風(fēng)門開度不好掌握，造成氣缸內(nèi)空燃比不合適，不能點(diǎn)火，無(wú)法啟動(dòng)。這時(shí)需要將預(yù)處理出口濃度測(cè)試并調(diào)整到穩(wěn)定值，根據(jù)實(shí)測(cè)濃度找到合適的風(fēng)門開度，方可啟動(dòng)點(diǎn)火。④燃機(jī)進(jìn)氣管道上零壓力調(diào)節(jié)閥或電磁閥有損壞，造成漏氣或兩側(cè)進(jìn)氣量不均，可通過檢修或更換零壓力調(diào)節(jié)閥或電磁閥來(lái)解決。⑤點(diǎn)火裝置故障也會(huì)造成燃機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，檢修或更換點(diǎn)火裝置即可。⑥燃機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器損壞或有污垢，燃機(jī)沖轉(zhuǎn)點(diǎn)火正常，但轉(zhuǎn)速不正常導(dǎo)致無(wú)法并網(wǎng)，通過清理或更換轉(zhuǎn)速傳感器解決此故障。⑦燃濾、空濾堵塞或破損，軟連接破損、步進(jìn)電機(jī)連桿有污垢等也會(huì)引起燃機(jī)一側(cè)缸溫啟機(jī)后不正常燃機(jī)無(wú)法啟動(dòng)?？梢酝ㄟ^清理或更換相關(guān)配件解決問題。

(2)燃機(jī)節(jié)氣閥開度大，影響燃機(jī)負(fù)荷

對(duì)于TCG2032 V16 型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，在進(jìn)氣節(jié)氣閥開度超過90%時(shí)，燃機(jī)就會(huì)自動(dòng)保護(hù)降負(fù)荷，而節(jié)氣閥開度的大小會(huì)隨著瓦斯進(jìn)氣量及濃度的變化而變化。通過觀察、分析、總結(jié)發(fā)現(xiàn)進(jìn)入缸體的純瓦斯量的多少會(huì)直接影響節(jié)氣閥開度的大小，而影響進(jìn)入缸體內(nèi)純瓦斯量的因素有。

①接收器溫度偏高，即中冷器處換熱后混合氣溫度高，等體積下進(jìn)入氣缸的純瓦斯偏少。中冷水泵、中冷臺(tái)散、中冷器、變頻器或中冷三通閥故障都會(huì)引起接收器溫度偏高，可以通過檢修、調(diào)整或更換相關(guān)設(shè)備以提高中冷系統(tǒng)的換熱降溫效率來(lái)解決。②進(jìn)氣瓦斯?jié)舛鹊?，這種情況需要調(diào)整供氣濃度，使來(lái)氣濃度達(dá)到進(jìn)氣要求。③混合器處空氣溫度低，在混合器步進(jìn)數(shù)同等情況下進(jìn)入的空氣量偏大，稀釋了瓦斯氣。此時(shí)需要開啟空氣預(yù)熱等加熱設(shè)備，或者調(diào)整混合器步進(jìn)數(shù)，減少空氣的實(shí)際進(jìn)入量。④中冷器后端的輸氣管路密封或設(shè)備存在泄漏等情況，如增壓器出口軟連接破損、法蘭連接處漏氣等，此時(shí)需要更換相關(guān)設(shè)備或管路密封。⑤由于渦輪增壓器相關(guān)設(shè)備故障引起壓氣端工作異常的，如燃機(jī)本身煙道漏煙氣、增壓器排氣背壓高、增壓器葉片、噴嘴環(huán)等損壞。對(duì)于這些問題的處理可通過檢修封堵進(jìn)排氣管道的漏氣，更換破損葉片、噴嘴環(huán)等來(lái)保證渦輪增壓器工況，以及通過減小點(diǎn)火提前角，提高排煙溫度或者調(diào)整增壓器噴嘴環(huán)的角度，以增加增壓器轉(zhuǎn)速的辦法來(lái)解決。

(3)節(jié)氣閥卡澀問題

TCG2032 V16 型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)正常運(yùn)行時(shí)節(jié)氣閥會(huì)隨著負(fù)荷的變化自行調(diào)整。節(jié)氣閥卡澀是指在手動(dòng)加減燃機(jī)負(fù)荷時(shí)節(jié)氣閥的開度不發(fā)生變化，從而造成燃機(jī)負(fù)荷不能調(diào)整，如強(qiáng)行操作時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)燃機(jī)甩負(fù)荷現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可引起跳機(jī)。出現(xiàn)節(jié)氣閥卡澀時(shí)，燃機(jī)節(jié)氣閥出現(xiàn)“節(jié)氣閥電流減小”等報(bào)警，報(bào)警無(wú)法確認(rèn)，燃機(jī)負(fù)荷無(wú)法調(diào)整或者節(jié)氣閥開度保持在某個(gè)固定數(shù)值。

燃機(jī)長(zhǎng)期停運(yùn)時(shí)，啟動(dòng)前應(yīng)活動(dòng)節(jié)氣閥，防止其生銹卡澀燃機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)節(jié)氣閥卡澀故障的原因較多。

①機(jī)械原因引起的卡澀，此情況多發(fā)生在夏季高溫高濕環(huán)境。當(dāng)預(yù)處理后的燃?xì)鉂穸却笥?0%，同時(shí)混合器處的冷卻溫度設(shè)置較低，低于35 ℃時(shí)，進(jìn)氣管路上容易產(chǎn)生冷凝水，從而在設(shè)備內(nèi)壁出現(xiàn)鐵銹等，隨著進(jìn)氣附著到節(jié)氣閥表面，致使節(jié)氣閥轉(zhuǎn)動(dòng)受阻出現(xiàn)卡澀，在負(fù)荷波動(dòng)或變化時(shí)，執(zhí)行器執(zhí)電流增加但節(jié)氣閥卡死不動(dòng)，出現(xiàn)這種原因的故障，需進(jìn)行節(jié)氣閥清理、潤(rùn)滑等處理，并根據(jù)工藝設(shè)計(jì)降低燃?xì)鉂穸?，調(diào)整中冷器冷卻溫度等。②電氣、信號(hào)傳輸?shù)纫鸬墓?jié)氣閥卡澀，節(jié)氣門執(zhí)行器電機(jī)老化或受熱損壞造成出力不足及通訊或其元器件損壞導(dǎo)致節(jié)氣門卡澀，出現(xiàn)此種故障，需更換相應(yīng)的電氣控制原件或信號(hào)傳輸線等。③節(jié)氣閥周圍工作環(huán)境溫度過高引起的節(jié)氣閥卡澀，處理此種故障應(yīng)隔離熱源、改善通風(fēng)散熱條件。④燃機(jī)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定在一個(gè)運(yùn)行負(fù)荷，節(jié)氣閥的開度也長(zhǎng)期處于一個(gè)位置時(shí)容易出現(xiàn)卡澀情況，此時(shí)可在保證燃機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定的情況下，可以隔一段時(shí)間調(diào)整一下燃機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，從而調(diào)整節(jié)氣閥開度大小，避免節(jié)氣閥長(zhǎng)期處于一個(gè)位置造成卡澀。⑤來(lái)氣濃度偏高，節(jié)氣閥開度小于60%或者充氣壓力與接收器壓力差值大于0.6，容易發(fā)生卡澀。運(yùn)行過程中可以調(diào)低來(lái)氣濃度、調(diào)小步進(jìn)數(shù)或者開大空氣預(yù)熱，從而保證節(jié)氣閥變大，充氣壓力與接收器壓力差值變小，以解決節(jié)氣閥卡澀問題。

(4)濃度較低時(shí)燃機(jī)缸溫波動(dòng)導(dǎo)致混合器步進(jìn)數(shù)變大

在燃機(jī)正常運(yùn)行時(shí)混合器執(zhí)行器的步進(jìn)數(shù)應(yīng)控制在-400～300 steps，以保證濃度變化時(shí)有可調(diào)整的空間，從而降低跳機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)來(lái)氣濃度降低時(shí)，會(huì)引起燃機(jī)平均缸溫持續(xù)偏低導(dǎo)致混合器步進(jìn)數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)增大，直至達(dá)到混合器步進(jìn)數(shù)的上限無(wú)法自動(dòng)調(diào)整并引起燃機(jī)保護(hù)跳機(jī)。此時(shí)，如果直接調(diào)整空氣門可能會(huì)因濃度突變導(dǎo)致缸溫高跳機(jī)，所以需要先降低燃機(jī)負(fù)荷，并將下一級(jí)的空氣門設(shè)置小一些，觀察若缸溫沒有變化，繼續(xù)降低負(fù)荷，調(diào)整空氣門，在低負(fù)荷時(shí)調(diào)整空氣門，缸溫變化可能小一點(diǎn)。

(5)燃機(jī)振動(dòng)大

燃機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)組振動(dòng)均勻且有規(guī)律，每臺(tái)機(jī)組的振動(dòng)值各不相同，一般都在100μm 以內(nèi)，在燃機(jī)振動(dòng)突然增大時(shí)，需要及時(shí)檢查處理，以防止大的設(shè)備損壞或事故。燃機(jī)振動(dòng)大一般分為兩大類，一類是振動(dòng)異常，一類是燃機(jī)喘振。

①振動(dòng)異常的原因有：點(diǎn)火異常[2]，主要表現(xiàn)有單個(gè)或多個(gè)火花塞點(diǎn)火能量異常，或點(diǎn)火裝置故障或點(diǎn)火提前角異常，出現(xiàn)這種情況時(shí)，需要檢查點(diǎn)火能量、點(diǎn)火提前角及點(diǎn)火裝置，根據(jù)檢查結(jié)果更換相應(yīng)火花塞、點(diǎn)火裝置或調(diào)整點(diǎn)火提前角；發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)間的聯(lián)軸器出現(xiàn)裂紋，此時(shí)更換聯(lián)軸器即可；硅油減震器、渦輪增壓器異常、地腳減震器損壞，燃機(jī)基座不在一個(gè)水平面上時(shí)燃機(jī)振動(dòng)也會(huì)突然增大，此時(shí)，需要根據(jù)檢查情況更換硅油減震器、渦輪增壓器或地腳減震器等；中冷器堵塞或空濾、燃濾臟此時(shí)則需要清理或更換中冷器、空濾或燃濾等配件；發(fā)電機(jī)軸承故障，需要檢查發(fā)電機(jī)軸承并進(jìn)行更換；發(fā)動(dòng)機(jī)積碳過多，會(huì)在積碳表面產(chǎn)生高溫?zé)狳c(diǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)較大振動(dòng)，此情況需要清理缸內(nèi)積碳以解決振動(dòng)大問題[3]；發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過高也會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變大，此時(shí)需要檢查發(fā)動(dòng)機(jī)缸套水系統(tǒng)是否運(yùn)行正常，散熱風(fēng)扇是否都正常工作，散熱翅片是否堵塞需要清理，是否缺冷卻液等，根據(jù)檢查情況更換散熱風(fēng)扇、清理散熱翅片或補(bǔ)充冷卻液即可。

②TCG2032 V16 型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)喘振表現(xiàn)有：節(jié)氣門開度小于50%；渦輪增壓器轉(zhuǎn)速高；增壓器出口壓力大于3.5 bar?？赡芤鹑紮C(jī)喘振的原因有。

A.功率調(diào)節(jié)器故障，導(dǎo)致功率波動(dòng)引起喘振，此時(shí)更換功率調(diào)節(jié)器即可消除燃機(jī)喘振。

B.節(jié)氣閥執(zhí)行器故障，導(dǎo)致節(jié)氣門開關(guān)狀態(tài)出現(xiàn)問題所致，此種情況更換節(jié)氣閥執(zhí)行器后設(shè)備可運(yùn)行正常。

C.增壓器出口受阻所致，如中冷器污堵、阻火器堵塞等原因，則需清理中冷器、阻火器以解決此問題。

D.增壓器故障，可通過更換增壓器來(lái)解決。

E.燃?xì)?、空氣流量波?dòng)大，如供氣系統(tǒng)受阻，比如，管道內(nèi)有水或?yàn)V網(wǎng)臟污，可通過清理積水和濾網(wǎng)來(lái)解決。

總之，如因燃機(jī)或空氣流量波動(dòng)引起燃機(jī)喘振，可以通過在增壓器前后安裝直徑18 mm 的旁通管，以解決喘振問題。

(6)高濃供氣波動(dòng)，導(dǎo)致運(yùn)行燃機(jī)缸溫突變

TCG2032 V16 型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)正常運(yùn)行過程中，高濃供氣量突然增多或減少，導(dǎo)致來(lái)氣濃度變化較大時(shí)，會(huì)引起運(yùn)行機(jī)組缸溫突變，甚至跳機(jī)。這需要根據(jù)來(lái)氣濃度的變大變小分情況處理：當(dāng)高濃供氣突然增大時(shí)，來(lái)氣濃度會(huì)突升，使運(yùn)行燃機(jī)缸溫突升，運(yùn)行過程中需加強(qiáng)監(jiān)盤，發(fā)現(xiàn)缸溫有上升趨勢(shì)或煤層氣供氣壓力上升，立即開燃機(jī)放散，開燃機(jī)放散后缸溫仍然繼續(xù)上升，通知預(yù)處理開子系統(tǒng)出口放散，控制缸溫升高。同時(shí)聯(lián)系供氣情況，如果高濃供氣增量，調(diào)整增加燃機(jī)負(fù)荷，之后根據(jù)缸溫波動(dòng)情況緩慢關(guān)閉放散；當(dāng)高濃供氣突然減少時(shí)，來(lái)氣濃度突降，引起燃機(jī)缸溫突降，這時(shí)需要立即減低燃機(jī)負(fù)荷，燃機(jī)降負(fù)荷后缸溫恢復(fù)不明顯時(shí)，需要在HAS 室內(nèi)手動(dòng)點(diǎn)停一臺(tái)燃機(jī)，讓燃機(jī)總負(fù)荷快速下降，之后通過放散調(diào)整供氣壓力和缸溫，穩(wěn)定后再緩慢加負(fù)荷關(guān)閉放散。

(7)發(fā)動(dòng)機(jī)個(gè)別缸溫偏低

TCG2032 V16 型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)在正常運(yùn)行過程中，所有缸溫均在設(shè)置缸溫附近上下波動(dòng)。因單缸溫度低于平均值100 ℃，燃機(jī)就會(huì)跳機(jī)。引起單缸溫度偏低的因素有。

①火花塞損壞，即火花塞的點(diǎn)火出現(xiàn)異常，可以通過更換火花塞來(lái)解決；②缸溫傳感器損壞，顯示缸溫異常，檢修通過更換缸溫傳感器解決；③氣門間隙不正常，即進(jìn)氣門、排氣門氣門間隙偏離要求范圍，造成進(jìn)氣量偏少或排氣門關(guān)不嚴(yán)，燃燒做功不足造成缸溫偏低，此種情況需要停機(jī)進(jìn)行氣門間隙調(diào)整來(lái)處理；④燃機(jī)缸體內(nèi)部進(jìn)氣阻火器堵塞，影響單缸進(jìn)氣量，從而影響燃燒做功造成缸溫偏低，此時(shí)需要對(duì)進(jìn)氣阻火器進(jìn)行拆除清理以保證單缸進(jìn)氣量。

4.結(jié)論

本文將德國(guó)曼海姆TCG2032 型燃機(jī)比較常出現(xiàn)的控制問題進(jìn)行了匯總，并將現(xiàn)在運(yùn)用于生產(chǎn)運(yùn)行的調(diào)整、控制辦法進(jìn)行總結(jié)，在該廠試運(yùn)兩年有余取得了較好的效果。曼海姆的不同型號(hào)的內(nèi)燃機(jī)及其他廠家的燃機(jī)在控制原理和設(shè)備結(jié)構(gòu)上都是相通的，希望通過上述研究總結(jié)，能為其他內(nèi)燃機(jī)電廠的運(yùn)行控制提供一定的參考。