天然氣發(fā)動機(jī)缸溫溫差大故障分析及處理

李耀產(chǎn)

（吐哈油田公司機(jī)械廠，新疆 哈密 839009）

天然氣發(fā)動機(jī)缸溫溫差大故障分析及處理

李耀產(chǎn)

（吐哈油田公司機(jī)械廠，新疆 哈密 839009）

對油田公司16SGT/W74壓縮機(jī)組動力端缸溫溫差大的原因進(jìn)行了分析，使用故障排除法解決了問題。

天然氣發(fā)動機(jī)；16SGT/W74；缸溫溫差大；故障診斷；排除法

鄯善采油廠丘陵聯(lián)合站5臺原料氣增壓裝置采用美國庫伯公司生產(chǎn)的16SGT/W74壓縮機(jī)組，壓縮端為W74型4缸整體對置往復(fù)式2級壓縮機(jī)組，動力端為V型16缸帶渦輪增壓器和中冷器的天然氣發(fā)動機(jī)，機(jī)組額定功率為1976kW，轉(zhuǎn)速范圍600～900r /min，單臺機(jī)組日產(chǎn)25萬m3天然氣。該機(jī)組通過兩級壓縮將集輸天然氣壓力由0.1MPa提高到3.2MPa，高壓天然氣為下游制冷機(jī)膨脹機(jī)工藝提壓。

一、故障現(xiàn)象

自2014年11月以來3#機(jī)組在正常加載運(yùn)行過程中出現(xiàn)缸溫溫差大報(bào)警，并伴有偶發(fā)性轉(zhuǎn)速波動大及個(gè)別缸爆震現(xiàn)象，計(jì)算空氣蝶閥輸出波動大，輸出值為0%～8%，機(jī)組已無法正常運(yùn)行。

二、故障診斷

1.故障可能原因

（1）CPU90點(diǎn)火系統(tǒng)故障。若CPU90損壞或者線路虛接、接地會導(dǎo)致斷火、點(diǎn)火順序和點(diǎn)火時(shí)間紊亂，部分缸不工作或工作不正常，造成缸溫溫差大。

（2）進(jìn)排氣門損壞。

（3）進(jìn)排氣門間隙不當(dāng)。

（4）燃?xì)忾T間隙調(diào)節(jié)不當(dāng)。

（5）空燃比控制系統(tǒng)故障。

（6）其他系統(tǒng)故障。如排溫?zé)犭娕继搱?bào)參數(shù)；空氣管線堵塞導(dǎo)致左右排空氣流量不一致，都有可能導(dǎo)致發(fā)動機(jī)缸溫溫差大。

2.故障分析

通過觀察FT50控制盤參數(shù)顯示模塊后發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機(jī)缸溫分布為左排缸缸溫高，右排缸缸溫低，屬于整體溫差大故障?？梢耘懦M(jìn)排氣門、燃?xì)忾T間隙調(diào)節(jié)不當(dāng)、熱電偶虛報(bào)缸溫及CPU90故障造成的個(gè)別缸溫溫差大故障。

將撥碼盤撥到81發(fā)現(xiàn)FT50計(jì)算的空氣蝶閥開度輸出值變化較大，變化范圍為0%～8%，變化大可能空燃比系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

空燃比控制系統(tǒng)是閉環(huán)PID控制系統(tǒng)，系統(tǒng)如圖1所示。當(dāng)負(fù)載、轉(zhuǎn)速和空氣匯管壓力變化時(shí)，PID調(diào)節(jié)器根據(jù)程序設(shè)定的K2值和壓力值，輸出定空燃比的空氣蝶閥開度值，從而保證進(jìn)入燃燒室的空氣壓力和流量恒定。

圖1 空燃比控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制圖

若儀表風(fēng)壓力過低、調(diào)壓閥調(diào)壓過低，F(xiàn)T50控制系統(tǒng)PID模塊根據(jù)工況會增大蝶閥開度，撥碼盤80開度會變大，而現(xiàn)場計(jì)算開度卻很小。通過此排除儀表風(fēng)和調(diào)壓閥的故障。

撥動FT50撥碼盤54、55、30及31后發(fā)現(xiàn)左右排空氣匯管壓力和溫度偏差較大，偏差如表1所示。通過表1可以看出右排空氣匯管壓力先對左排壓力高，在發(fā)動機(jī)負(fù)載一定，燃?xì)庑枨笠欢ǖ那闆r下，右排空氣壓力小，進(jìn)入左排缸的空氣流量小，左排溫會變高，同時(shí)左排空燃比降低，過低的空燃比會導(dǎo)致燃燒室發(fā)生爆震現(xiàn)象。若壓力變送器出現(xiàn)故障，則FT50檢測到的壓力只能是0PSI，此時(shí)PID調(diào)節(jié)器輸出的蝶閥開度只可能是100%，所以排除壓力變送器故障。根據(jù)排除法，故障部件可能為I/P轉(zhuǎn)換器、比例閥、蝶閥或者蝶閥執(zhí)行器。

表1 左右排參數(shù)偏差對比表

三、故障處理

機(jī)組停機(jī)后，正常情況下FT50控制系統(tǒng)輸出蝶閥開度為100%,檢查空氣蝶閥和蝶閥執(zhí)行器，發(fā)現(xiàn)左排空氣匯管蝶閥開度為100%，右排空氣蝶閥開度為80%，若I/P轉(zhuǎn)換器和比例閥出現(xiàn)故障，則左空氣匯管蝶閥開度不可能是100%，所以排除I/P轉(zhuǎn)換器和比例閥故障。機(jī)組停機(jī)后，正常情況下可以用力推動蝶閥執(zhí)行器連桿，但用力推動右排蝶閥執(zhí)行器連桿時(shí)，連桿沒有動作，說明蝶閥失去調(diào)節(jié)空氣流量的作用，拆解右空氣碟閥后發(fā)現(xiàn)空氣碟閥的活塞卡死并損壞，已無法繼續(xù)使用。

更換右排蝶閥執(zhí)行器和調(diào)整好蝶閥執(zhí)行器連桿尺寸，機(jī)組加載0.5h后，發(fā)動機(jī)左右排缸溫溫差變小，控制面板溫差大故障燈不再閃爍。

撥動FT50撥碼盤顯示左右排空氣壓差和溫度進(jìn)一步縮小，F(xiàn)T50空氣蝶閥開度在40%左右，爆震現(xiàn)象消失，機(jī)組實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)運(yùn)行。

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