CAT3606發(fā)動(dòng)機(jī)失火及爆燃故障分析與排查

李耀產(chǎn) 楊春社 沈雁飛 姜 珍 徐先偉

（1.吐哈油田機(jī)械廠；2.吐哈油田丘東采油廠；3.吐哈油田鄯善采油廠，新疆 鄯善 838202）

CAT3606天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)是美國(guó)CAT公司生產(chǎn)的中速、四沖程、帶預(yù)燃燒室、稀薄燃燒、帶渦輪增壓、直列6缸天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，調(diào)速控制采用電子液壓調(diào)速控制系統(tǒng)，ICSM點(diǎn)火控制，ECM過程控制。在運(yùn)行過程中，特別容易出現(xiàn)失火、爆燃等現(xiàn)象，影響機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

一、故障現(xiàn)象

蘇丹六區(qū)JAKE油田3#CAT發(fā)動(dòng)機(jī)各缸不斷出現(xiàn)失火、爆燃等報(bào)警，機(jī)組轉(zhuǎn)速波動(dòng)大等故障，使得機(jī)組不能正常開啟，其主要表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)間、燃燒時(shí)間過長(zhǎng)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的運(yùn)行。

二、故障排查

1.檢查點(diǎn)火系統(tǒng)

點(diǎn)火系統(tǒng)故障最容易引起發(fā)動(dòng)機(jī)失火、爆燃的發(fā)生。點(diǎn)火系統(tǒng)主要包括火花塞、火花塞延伸桿、點(diǎn)火線圈、ICSM點(diǎn)火控制模塊等組件。

（1）檢查火花塞

在某些情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)停后，在火花塞上易形成冷凝水，冷凝水就會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)失火。火花塞間隙不正常也會(huì)引起失火，因此還需要檢查火花塞間隙，火花塞正常間隙為0.29mm。經(jīng)檢查屬正常。

（2）檢查點(diǎn)火線圈

點(diǎn)火線圈故障也會(huì)導(dǎo)致失火現(xiàn)象發(fā)生，檢查點(diǎn)火線圈有無松動(dòng)的連接、濕氣、短路和開路。檢查初級(jí)接線和次級(jí)電路連接。測(cè)量阻值1～4Ω屬于正常范圍。

（3）檢查燃燒傳感器

燃燒傳感器出現(xiàn)問題也會(huì)引起失火現(xiàn)象發(fā)生，燃燒傳感器用久后其頭部會(huì)產(chǎn)生積碳，積碳嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使燃燒時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致失火現(xiàn)象發(fā)生。因此可拆卸燃燒傳感器，清除頭部積碳來消除故障，正常阻值應(yīng)＜5Ω，檢查后阻值正常。

2.檢查空氣系統(tǒng)

（1）檢查空氣過濾器與空氣管路

空氣過濾器太臟或者相關(guān)管路堵塞，都會(huì)造成進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量減少，導(dǎo)致空燃比失調(diào)，從而引起發(fā)動(dòng)機(jī)失火或爆燃。因此，必須及時(shí)吹掃或更換空氣過濾器及相關(guān)管路，確?？諝膺M(jìn)氣暢通，檢查后沒有發(fā)現(xiàn)問題。

（2）檢查空氣阻風(fēng)門

如果阻風(fēng)門在無負(fù)載或低負(fù)載時(shí)完全打開，阻風(fēng)門不能為空氣進(jìn)氣歧管提供更高的壓力。廢氣門將開始控制空氣進(jìn)氣歧管壓力。因此需要對(duì)空氣阻風(fēng)門進(jìn)行檢查，檢查阻風(fēng)門有無卡阻，執(zhí)行器動(dòng)作是否靈活。以確保空氣阻風(fēng)門在不同工況下處于正確位置，檢查正常。

（3）檢查渦輪增壓器

渦輪增壓器實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過壓縮空氣來增加進(jìn)氣量。利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進(jìn)入汽缸。一旦渦輪增壓器出現(xiàn)故障，進(jìn)入汽缸的空氣量降低，空燃比就會(huì)發(fā)生改變，也會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)失火、爆燃發(fā)生，經(jīng)檢查沒有問題。

3.檢查燃?xì)庀到y(tǒng)

燃?xì)庀到y(tǒng)出現(xiàn)故障，就會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比發(fā)生變化，也會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)失火、爆燃發(fā)生。其主要組件包括針型閥、單流閥、預(yù)燃燒室、燃?xì)馇袛嚅y、燃?xì)夤艿取?/p>

（1）檢查針型閥

檢查預(yù)燃系統(tǒng)的針型閥。如果針型閥關(guān)閉，預(yù)燃燒室沒有燃?xì)夤┙o，將導(dǎo)致失火發(fā)生。如果針型閥打開太大，燃?xì)馓?，混合氣燃燒時(shí)將太濃，就會(huì)出現(xiàn)失火或爆燃狀況。如果懷疑針型閥調(diào)整有問題，可完全關(guān)閉針型閥后再打開4整圈。經(jīng)過調(diào)整，故障仍舊存在。

（2）檢查單流閥

單流閥必須運(yùn)動(dòng)自如，以使燃?xì)膺M(jìn)入預(yù)燃室。一旦出現(xiàn)故障，也能導(dǎo)致失火現(xiàn)象發(fā)生。工作時(shí)，檢查針型閥供氣管路的溫度。如果供氣管路溫度高于平均值，燃燒氣體可能泄漏到汽缸蓋，需要拆卸檢查。卸下單流閥，檢查單流閥體外側(cè)有無燃燒的跡象。若有燃燒痕跡，說明單流閥密封不嚴(yán)，汽缸內(nèi)燃燒后的廢氣倒流所致。如果燃?xì)鈳б海赡芤饐瘟鏖y彈子卡阻，無法正常工作?？捎们鍧崉┣逑磫瘟鏖y，拆解后發(fā)現(xiàn)正常。

（3）檢查預(yù)燃燒室燃?xì)夤夤芫€

燃?xì)獾筋A(yù)燃燒室單流閥的通路如果被異物堵塞，也會(huì)引起失火或爆燃。需要檢查針型閥和單流閥之間的燃?xì)夤┙o管路和通道。查找有無碎屑和積碳的跡象。檢查后發(fā)現(xiàn)均正常。

（4）檢查預(yù)燃燒室

預(yù)燃燒室的作用是將少量燃?xì)庖肫祝M(jìn)行初期燃燒，預(yù)燃燒室周圍有很多密封圈、墊。如果密封不好，就可能導(dǎo)致冷卻液進(jìn)入預(yù)燃室而引起失火現(xiàn)象發(fā)生。檢查了預(yù)燃燒室，發(fā)現(xiàn)墊片密封良好，無泄漏痕跡。

（5）燃?xì)赓|(zhì)量

燃?xì)赓|(zhì)量的好壞嚴(yán)重影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，一旦燃?xì)庵袔б夯蛘甙渌栊詺怏w太多，機(jī)組根本無法運(yùn)行。在帶液較多時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)也很容易出現(xiàn)爆燃、失火等現(xiàn)象。因此，必須確保燃?xì)赓|(zhì)量合格，經(jīng)詢問站外作業(yè)人員，JS-9氣井正在進(jìn)行注入N2增壓作業(yè)，燃?xì)饨M分發(fā)生了變化，引起燃?xì)赓|(zhì)量不佳，經(jīng)協(xié)調(diào)，先停止N2注入，對(duì)機(jī)組燃?xì)膺M(jìn)行了排空，正常開啟了機(jī)組，故障排除。

4.應(yīng)注意的問題

當(dāng)然引起機(jī)組失火、爆燃的故障還有其它方面的原因，以下兩個(gè)方面此次排除故障中雖沒有檢查，但也需要引起重視。

第一，電子液壓系統(tǒng)。電子液壓系統(tǒng)是通過液壓油的循環(huán)流動(dòng)來控制3個(gè)執(zhí)行器的動(dòng)作，從而控制燃?xì)狻⒖諝夂蛷U氣流量的，一旦出現(xiàn)問題，也會(huì)引起空燃比失調(diào)，造成發(fā)動(dòng)機(jī)失火或者爆燃。因此，應(yīng)確保液壓油沒有污染。確保電子液壓執(zhí)行器工作正確。負(fù)載<50%工作時(shí)，觀察阻風(fēng)門執(zhí)行器的工作。負(fù)載>50%工作時(shí)，觀察廢氣門執(zhí)行器的工作。如果懷疑執(zhí)行器電磁閥有問題，可更換新的電磁閥檢查。還應(yīng)確保執(zhí)行器控制拉桿運(yùn)動(dòng)自如。如果發(fā)現(xiàn)端桿磨損嚴(yán)重，應(yīng)更換端桿。

第二，缸蓋組件。缸蓋出現(xiàn)問題，尤其氣門、氣門座出現(xiàn)問題，也可能引起失火、爆燃，轉(zhuǎn)速波動(dòng)等現(xiàn)象，因此必須確保氣門、氣門座密封良好，搖臂機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈活，各零部件狀態(tài)完好?？赏ㄟ^觀察搖臂動(dòng)作情況，測(cè)試汽缸壓力等手段檢查缸蓋。