G3606發(fā)動機故障分析與排除

（吐哈油田丘東采油廠，新疆 鄯善 838202）

G3606發(fā)動機故障分析與排除

張國棟

（吐哈油田丘東采油廠，新疆 鄯善 838202）

從多個角度分析了丘東采油廠2臺卡美國特彼勒G3606燃氣發(fā)動機故障發(fā)生頻繁的原因，通過分析并采取多種措施進行處理，解決了影響機組正常運行的問題。

電子控制模塊（ECM）；空燃比模塊（AFR）；機組故障

丘東采油廠2臺G3606發(fā)動機是美國卡特公司生產(chǎn)帶渦輪增壓的天然氣發(fā)動機組，用于帶動ARIEL JGK-4型壓縮機運行。因生產(chǎn)的需要，機組的運行率較高，由于設備逐年老化，再加上氣候環(huán)境惡劣，造成發(fā)動機運行故障率偏高，影響生產(chǎn)正常運行。發(fā)動機在啟動階段和載荷運行中出現(xiàn)的主要故障為：無診斷編碼的關(guān)停、盤車時意外關(guān)停、可以啟動盤車但無法啟動起來、發(fā)動機在運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)缺火、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)和爆震停機。

一、故障分析

1．發(fā)動機啟動階段阻風門最大關(guān)閉點的設置

發(fā)動機啟動時, 發(fā)動機啟動阻風門位置（發(fā)動機啟動阻風門保持一固定位置）通常設定在75%～90%關(guān)閉點。直到發(fā)動機達到要求轉(zhuǎn)速10s為止。如果設定不合理關(guān)閉過大, 發(fā)動機轉(zhuǎn)速遲遲達不到設定轉(zhuǎn)速而導致啟動超時關(guān)停。如果阻風門最大關(guān)閉點設置不合理，會導致發(fā)動機盤車正常但無法啟動。

2．燃燒室單向閥以及管路

燃燒室單向閥管路應保持清潔暢通，鋼珠動作靈活；如果閥珠出現(xiàn)卡堵關(guān)閉不嚴，導致汽缸點火不好以及缺火或回火，產(chǎn)生爆燃停機；同時由于汽缸缺火，其它汽缸可能超載,這樣引起其它汽缸爆震。一個汽缸失火就可能使發(fā)動機超載，發(fā)動機負荷的計算，部分是基于燃氣的流量，當失火的情況出現(xiàn)時，這些未燃燒的流量就會相應增加。它導致沒有燃燒的氣體通過失火的汽缸被排走，剩余的汽缸通過增加燃氣消耗額來額外負擔多余負荷而增加耗然氣量，盡管發(fā)動機并不是真正的超載，但由于失火引起燃氣流量的增加從而使發(fā)動機顯示較高的載荷。

3．空燃比模塊

空然比模塊將檢測到的進氣歧管壓力和燃料壓差的PWM信號發(fā)送到電子ECM ，ECM使用該信息計算燃料氣流量。發(fā)動機在開始盤車時ECM 向燃氣切斷閥提供信號打開切斷閥，燃氣調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。 在燃氣切斷閥通電打開5s后，ECM接收來自空然比模塊檢測到數(shù)據(jù)，當燃料氣與空氣的壓差低于 0．5 kPa則允許啟動盤車。該模塊如果工作不正常，啟動階段中產(chǎn)生無診斷編碼的關(guān)停。

4．燃氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)

發(fā)動機在開始盤車時進行燃氣、空氣壓力檢測，如果燃氣調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏將會導致燃料氣與空氣的壓差大于0．5 kPa,將產(chǎn)生盤車關(guān)停。載荷運行中燃氣供量不平穩(wěn)產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速上下波動大，出現(xiàn)超速超載以及爆燃停機。

二、故障處理

1．合理設置阻風門的最大關(guān)閉點

通過實現(xiàn)了便攜機PC與發(fā)動機控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路的通信，優(yōu)化阻風門在發(fā)動機啟動過程中的關(guān)閉點在87%，解決了機組因阻風門關(guān)閉點設置不佳而無法啟動的問題。空氣進氣阻風門結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 空氣進氣阻風門

機組控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖2,該系統(tǒng)利用美國Opto 22公司SNAP-LCSX工業(yè)級實時控制器作嫁接橋梁,通過SNAP-LCSX提供的兩個串口RS-232將CAT通信模塊與PLC底板上的ProSoft公司生產(chǎn)的MVI46-MCM通信模塊進行通信互通．參數(shù)優(yōu)化過程中利用臺灣MOXA摩莎MOXA Uport- 1250/ RS-232/422/485USB轉(zhuǎn)換器與便攜式PC機采用Modbus 32 Simulator 3．4．0軟件進行參數(shù)配置，完成參數(shù)優(yōu)化。

2．定期清洗燃燒室單向閥以及通路

機組曾連續(xù)出現(xiàn)爆燃停機，對各參數(shù)進行分析判斷后，最后確定為燃燒室單向閥故障，通過解體檢查發(fā)現(xiàn)燃燒室單向閥鋼珠出現(xiàn)卡堵關(guān)閉不嚴，導致氣缸點火不好，產(chǎn)生爆燃。對燃燒室單向閥通路清潔、閥珠卡堵處理，解決發(fā)動機在運行過程中曾連續(xù)出現(xiàn)爆燃停機的問題。

3．定期檢測標定空燃比模塊

圖2 機組控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖

測試檢查。當模塊的兩個端口都與大氣相同時，燃料壓差的工作循環(huán)應介于15．9%與18．7%之間，信號頻率介于450～600Hz才能確?？杖槐饶K正常工作。如工作循環(huán)大于該數(shù)值將會導致機組無診斷編碼關(guān)停。定期檢測標定空燃比模塊，解決發(fā)動機在啟動階段中產(chǎn)生無診斷編碼的關(guān)停。

4．燃氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)

(1)確保燃氣調(diào)節(jié)閥不內(nèi)漏

發(fā)動機啟動盤車后出現(xiàn)報警為不明原因的故障停機。通過檢查分析最終判斷為燃氣調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏。對燃氣調(diào)解閥進行解體檢查時發(fā)現(xiàn)閥座墊片存在損壞導致燃氣內(nèi)漏，重新進行材料選型加工，解決了因燃氣調(diào)節(jié)閥閥座墊片故障無法開機的問題。

(2)調(diào)整燃氣調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器拉桿位置,保證拉桿到位時閥門關(guān)閉

燃氣調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉狀態(tài)時,執(zhí)行器拉桿伸長度應保證閥門關(guān)閉到位，燃氣不內(nèi)漏；執(zhí)行器控制拉桿調(diào)節(jié)長度不夠，導致燃氣流量控制閥關(guān)閉不嚴，ECM檢測到汽缸內(nèi)有過剩燃氣，停止機組正常啟動。通過對燃氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)漏的處理，解決了“盤車時存在燃氣壓力關(guān)?！钡膯栴}。

(3)燃氣調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)電磁閥故障處理

機組在載運行過程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，上下波動大，出現(xiàn)爆燃停機。對發(fā)動機的燃氣系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、速度傳感器、空燃比模塊等進行了詳細的檢查后，最后判斷為調(diào)節(jié)閥液壓執(zhí)行機構(gòu)電磁閥存在故障。對燃氣調(diào)節(jié)閥液壓執(zhí)行機構(gòu)進行解體檢查，液壓執(zhí)行機構(gòu)電磁閥線圈通過電流之后，閥芯動作不平穩(wěn)導致燃氣系統(tǒng)燃氣供量不平穩(wěn)。由于電磁閥閥芯前端長期磨損造成閥芯行程發(fā)生變化，閥芯液壓腔室機械密封部件產(chǎn)生變形導致液壓油泄漏，通過對電磁閥閥芯二次加工和對機械密封部件更換，解決了發(fā)動機因轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定導致停機的問題。

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1671-0711（2014）04-0048-02

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