外輸機(jī)冷卻水系統(tǒng)故障

韓福泉 翁乙友 文四名

(中國石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000)

牙哈外輸氣機(jī)組是從美國HANOVER公司引進(jìn)的，用于西氣東輸工程的供氣。單機(jī)輸氣排量200萬m3/d，機(jī)組配用的VHP4-L7044GSI天然氣發(fā)動機(jī)是WUAKESHA公司目前在控制上比較先進(jìn)的機(jī)型，也是油田引進(jìn)機(jī)組技術(shù)含量較高的壓縮機(jī)，四沖程V形12缸，功率1.25MW，轉(zhuǎn)速750～1 200r/min，其點火及空燃比控制等系統(tǒng)應(yīng)用了先進(jìn)的模塊技術(shù)，通過ESM(Engine system manage)自動控制。該機(jī)還采用了稀薄燃燒技術(shù)，對于節(jié)約能源，降低廢氣排放行之有效。投產(chǎn)初期，兩臺機(jī)組冷卻水系統(tǒng)的膨脹水箱經(jīng)常溢水造成機(jī)組停機(jī)，對西氣東輸供氣造成很大影響和損失。筆者對冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行分析，最終查明并解決了故障，提高了機(jī)組的運行效率。

1 故障分析①

由于造成水箱溢水的原因很多，筆者采用了排除法進(jìn)行分析，即結(jié)合溢水現(xiàn)象和機(jī)組運行參數(shù)逐個排除不可能的因素。

1.1 氣缸竄氣

氣缸墊裝配時在燃燒室附近有微小傷痕，在該缸的壓縮沖程中,高溫高壓的燃?xì)?空氣的混合氣體燃燒時產(chǎn)生強(qiáng)大的爆發(fā)力，致使部分高壓混合氣體通過小縫隙竄入冷卻水系統(tǒng)中，由氣體形成的氣泡攜帶冷卻水溢出水箱。

如果以上分析屬實，那么水系統(tǒng)的放空管線應(yīng)該有大量的燃?xì)?空氣混合氣體排出，并且溢水的情況應(yīng)該是在系統(tǒng)加載以后持續(xù)溢水，而且溢水量會隨著混合氣體的增加而越來越大。但是現(xiàn)場通過冷卻水系統(tǒng)的放空管線放空時卻沒有發(fā)現(xiàn)有氣大量竄出，而且現(xiàn)場溢水的情況是間斷性發(fā)生的，所以可以排除氣缸竄氣的可能性。

1.2 恒溫器故障

VHP4-L7044GSI天然氣發(fā)動機(jī)的冷卻水系統(tǒng)分為小循環(huán)和大循環(huán)兩個系統(tǒng)。在發(fā)動機(jī)啟動初期或者是冷卻水溫度低于81℃時，恒溫器處于關(guān)閉狀態(tài)，一旦冷卻水溫度超過恒溫器設(shè)定溫度值則恒溫器打開，使冷卻水同時經(jīng)過大、小兩個循環(huán)系統(tǒng)對機(jī)組進(jìn)行冷卻循環(huán)，同時伴隨著溫度的不同恒溫器的開度也不同，從而使循環(huán)水通過的流量也不同。如果因為恒溫器長時間處于開啟狀態(tài)而使得大循環(huán)冷卻水完全敞開；同時由于小循環(huán)系統(tǒng)的截面積較小，冷卻水循環(huán)阻力較大，會導(dǎo)致絕大部分水經(jīng)過大循環(huán)水系統(tǒng)從水箱中溢出。

如果是恒溫器故障，大循環(huán)水系統(tǒng)是完全敞開的，那么它的下游溫度就應(yīng)該相對比較低；相反小循環(huán)水系統(tǒng)由于冷卻水循環(huán)少，那么它的溫度就應(yīng)當(dāng)相對比較高。現(xiàn)場經(jīng)過連續(xù)數(shù)天每隔兩小時跟蹤檢測恒溫器前、后冷卻水的溫度，發(fā)現(xiàn)恒溫器工作溫度正常，排除恒溫器故障的可能性。

1.3 冷卻水開鍋

當(dāng)冷卻水溫度達(dá)到沸點時，水箱內(nèi)的冷卻水將析出大量氣泡，這些氣泡增大了冷卻液的體積,導(dǎo)致冷卻液向外溢出。如果水箱內(nèi)的散熱片損壞，管道中特別是管道的拐彎處有雜物堵塞容易造成冷卻水循環(huán)不良，風(fēng)扇角度太小、水箱距離太遠(yuǎn)、風(fēng)扇皮帶松弛(風(fēng)扇運行不暢)及冷卻水不足等都會造成冷卻效果不佳，從而導(dǎo)致冷卻水溫度升高開鍋溢水。

通過一段時間的連續(xù)跟蹤測溫，發(fā)現(xiàn)外輸機(jī)加載時冷卻水溫度在正常范圍內(nèi)比較平穩(wěn)，并沒有特別明顯的變化，又對冷卻水系統(tǒng)增設(shè)濾網(wǎng)進(jìn)行清潔時,發(fā)現(xiàn)冷卻水系統(tǒng)有大量的污物，低點放水處的小管線被堵塞，經(jīng)過清水沖洗，有大量的污物被沖洗出來。經(jīng)過一段時間的運行，機(jī)組溢水情況得到一定的好轉(zhuǎn)，但仍然有間歇性的溢水，由此可推斷水箱溢水與冷卻水系統(tǒng)管線過臟有一定的關(guān)系，冷卻水污物較多，堆積在管線的內(nèi)壁或是拐彎處，降低了冷卻效果，使得冷卻液沸騰汽化(冷卻液沸點116℃)，從而引起水箱溢水。

1.4 空冷器故障

在沖洗冷卻水系統(tǒng)中的雜物后，機(jī)組仍然不時有溢水的情況發(fā)生，這就說明溢水并不完全是由于冷卻水中的雜物所造成的。經(jīng)過分析最后將問題鎖定在了外輸機(jī)的空冷器上，外輸機(jī)組的空冷器換熱器是由翅片管束組成，水平進(jìn)風(fēng)，風(fēng)扇垂直安裝，垂直方向排風(fēng)，風(fēng)扇由電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)為雙速(高速和低速兩檔)，空冷器還設(shè)計有手動百頁窗，可以手動調(diào)整開度。通過水平儀檢測空冷器的水平狀況，發(fā)現(xiàn)機(jī)組空冷器有點傾斜，不在同一水平面上，這就可能使得高處的換熱管束中的氣泡無法正常從放空口排放，當(dāng)管束中積聚一定量的氣泡后，這些氣體強(qiáng)制從膨脹水箱的放空口排出，放空管線里的冷卻液便被這些氣體帶出來從而造成水箱溢水。

2 處理過程

根據(jù)以上對水箱溢水原因的分析，筆者在高處的換熱管束上加裝了冷卻液排氣管線，如圖1所示，使得管束內(nèi)的氣體能及時排出，從此以后冷卻水再也沒有從水箱中溢出，從根源上解決了外輸機(jī)水箱溢水的問題。

圖1 改進(jìn)后的水箱結(jié)構(gòu)示意圖

3 結(jié)束語

通過分析，不難看出外輸機(jī)水箱溢水是由于冷卻水中含有污物、冷卻液過熱汽化和空冷器傾斜造成的。一個故障的發(fā)生往往是由多個因素共同作用的結(jié)果，在處理時可以采用排除法，把可能的因素逐一進(jìn)行分析驗證，最終達(dá)到解決故障的目的。通過對溢水故障的排查和解決，有力地保障了機(jī)組的安全、平穩(wěn)運行，為以后的故障處理提供了寶貴的經(jīng)驗。