燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)不能正常啟動(dòng)及加載失速故障分析

林 波，向清林，陳維志，黃 平，馬庭紅

（中國石油西南油氣田公司蜀南氣礦，四川瀘州 646000）

0 引言

某油田現(xiàn)有一臺(tái)分體式CRTY300 型車載壓縮機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)為卡特G34 系列V 型8 缸燃?xì)鈾C(jī)組，額定轉(zhuǎn)速1800 r/min 額定功率298 kW；壓縮機(jī)為卡麥隆C-FORCE34 雙列臥式四級(jí)增壓機(jī)組，最高排壓25 MPa。其作用主要是為氣田后期生產(chǎn)提供氣舉排水作業(yè)，保證氣井正常生產(chǎn)。

2019 年11 月，該機(jī)組在某氣井平臺(tái)氣舉作業(yè)時(shí)頻繁出現(xiàn)機(jī)組不能正常啟動(dòng)，啟動(dòng)電機(jī)在啟機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)速較低無明顯點(diǎn)火跡象。經(jīng)維修人員檢查后按照操作規(guī)程啟機(jī)成功，正常跑溫加載卻發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)不定時(shí)失速停車現(xiàn)象，無法正常連續(xù)作業(yè)，隨即對該機(jī)組進(jìn)行停機(jī)檢查。

1 系統(tǒng)簡介

針對機(jī)組故障現(xiàn)狀，初步判斷機(jī)組點(diǎn)火系統(tǒng)存在故障及空燃比失調(diào)，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的主要功用是保證發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況和使用條件下，氣缸內(nèi)都能適時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的產(chǎn)出電火花，點(diǎn)燃可燃混合氣體使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并對外輸出動(dòng)力?？杖急仁强諝夂腿剂系幕旌媳?，它是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的一個(gè)重要參數(shù)，對尾氣排放、發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性均有很大影響。

發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的三要素：良好的可燃混合氣空燃比，較高的壓縮壓力，正確的點(diǎn)火正時(shí)和強(qiáng)烈的火花。工作流程：點(diǎn)火系統(tǒng)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈的火花在最佳點(diǎn)火正時(shí)點(diǎn)燃可燃混合氣，點(diǎn)火系統(tǒng)通過點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電來產(chǎn)生火花，點(diǎn)燃已經(jīng)被壓縮的可燃混合氣，可燃混合氣在氣缸內(nèi)被壓縮、點(diǎn)燃并燃燒，從而產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)力（圖1）。

圖1 點(diǎn)火系統(tǒng)

2 故障分析

就該機(jī)組在啟機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)速較低并無明顯點(diǎn)火跡象、啟機(jī)后加載失速，認(rèn)為機(jī)組啟動(dòng)系統(tǒng)及動(dòng)力部分存在問題。根據(jù)系統(tǒng)分析，故障類型主要有以下3 個(gè)。

（1）點(diǎn)火系統(tǒng)故障。根據(jù)點(diǎn)火系統(tǒng)組成分析，點(diǎn)火系統(tǒng)存在以下故障：①低壓電路故障，主要原因有蓄電池存電不足、搭鐵不良，連接線連接不良或錯(cuò)亂，點(diǎn)火開關(guān)損壞或接線不良，點(diǎn)火控制單元損壞或接線不良等；②高壓電路故障，主要原因有高壓線脫落或漏電，火頭燒蝕破裂擊穿，火花塞電極間隙過大或過小，火花塞絕緣體損壞，點(diǎn)火線圈損壞或接線脫落等；③點(diǎn)火正時(shí)不對，點(diǎn)火時(shí)間過早造成怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)易熄火，點(diǎn)火過遲則易造成回火且動(dòng)力不足以及冷卻系統(tǒng)溫度高；④火花塞故障，主要現(xiàn)象有火花塞積碳、油污、受潮或過熱等，造成點(diǎn)火不良。由于燃?xì)饨M分不同的影響，混合氣配比不均勻、點(diǎn)火線圈不正常工作以及密封件損壞造成機(jī)油燃燒等因素極易造成火花塞積碳嚴(yán)重，當(dāng)積碳位于電極部位時(shí)，將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，且積碳會(huì)將電極上的電流分流而無法集中點(diǎn)火影響火花塞點(diǎn)火性能，當(dāng)積碳產(chǎn)生于火花塞陶瓷體時(shí)將嚴(yán)重影響火花塞點(diǎn)火性能，還會(huì)導(dǎo)致火花塞點(diǎn)火異常甚至失火；加之氣候進(jìn)入冬季，氣溫降低、空氣濕度增大，點(diǎn)火線圈、火花塞受潮，嚴(yán)重影響火花塞點(diǎn)火性能。

（2）空燃比失調(diào)。該機(jī)組空燃比失調(diào)的原因主要有兩個(gè)：①空氣通道不暢，主要有空氣濾清器堵塞、渦輪增壓器故障、以及氣溫降低造成空氣進(jìn)氣溫度低等原因；②燃?xì)馔ǖ啦粫?，主要有燃料氣濾芯堵塞、燃料氣壓力調(diào)節(jié)閥故障、汽化器故障等原因。

（3）進(jìn)氣系統(tǒng)及調(diào)速系統(tǒng)故障。主要原因有進(jìn)氣節(jié)氣門開啟不靈活、調(diào)速器拉桿連接卡阻、轉(zhuǎn)動(dòng)失靈等。

3 故障檢查

通過對故障現(xiàn)象的了解和對故障原因的分析，完畢后將根據(jù)原因分析對機(jī)組進(jìn)行系統(tǒng)檢查，對故障進(jìn)行徹底解決。

（1）對現(xiàn)有故障現(xiàn)象原因分析后進(jìn)行深入仔細(xì)的全面檢查，排查故障。主要措施有5個(gè)：①對低壓電路進(jìn)行檢查，檢查發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)電瓶有效，啟動(dòng)馬達(dá)正常，發(fā)動(dòng)機(jī)電路正常，同時(shí)對連接線路進(jìn)行再次緊固確認(rèn)；②檢查高壓電路及火花塞，檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)4#、6#、7#缸點(diǎn)火線圈工作不良、1#缸火花塞電極間隙過大、4#和6#缸火花塞電極磨損嚴(yán)重，因此對上述點(diǎn)火線圈及火花塞進(jìn)行更換，電極間隙進(jìn)行調(diào)整，并按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行回裝；③檢查發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火模塊運(yùn)行情況，檢查模塊控制的點(diǎn)火提前角，點(diǎn)火提前角正常；④檢查空氣及燃?xì)馔ǖ?、清洗過濾器，渦輪增壓器轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，燃料氣壓力調(diào)節(jié)閥開啟靈活、薄膜完好，汽化器彈簧以及薄膜發(fā)現(xiàn)一處薄膜損壞，對其進(jìn)行更換；⑤檢查進(jìn)氣節(jié)氣門開啟靈活，調(diào)速器拉桿連接部位無卡阻，檢查轉(zhuǎn)速傳感器（磁性傳感器）并清理其端頭及與齒輪接觸表面（圖2～圖4）。

（2）健全設(shè)備管理制度，完善管理手段，強(qiáng)化現(xiàn)場設(shè)備管理，提升現(xiàn)場管理水平，保證運(yùn)行設(shè)備處于受控狀態(tài)，備用設(shè)備處于完好狀態(tài)，檢修設(shè)備處于計(jì)劃狀態(tài)。采取的措施主要有兩個(gè)：①編制完善機(jī)機(jī)組定期檢查制度，梳理定期檢查內(nèi)容，查漏補(bǔ)缺，對機(jī)組電瓶電壓、點(diǎn)火系統(tǒng)及附屬部件等系統(tǒng)增加定期檢查，對設(shè)備進(jìn)行精細(xì)操作、精心巡檢、精準(zhǔn)維護(hù)，確保設(shè)備安穩(wěn)長滿優(yōu)運(yùn)轉(zhuǎn)；②改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)，對機(jī)組增設(shè)一套油水循環(huán)加熱系統(tǒng)，在低溫環(huán)境啟用，積極消除潤滑油，冷卻水以及機(jī)體溫度低對機(jī)組啟動(dòng)的影響，確保機(jī)組安全平穩(wěn)運(yùn)行。

通過上述檢查工作后，機(jī)組恢復(fù)正常，確保了氣井的正常生產(chǎn)，同時(shí)鍛煉了現(xiàn)場人員的動(dòng)手能力和問題分析能力。

圖2 火花塞電極間隙過大

圖3 點(diǎn)火線圈

圖4 汽化器