天然氣發(fā)電機組起動故障原因分析

呂傳品 楊海英 王 鵬

（中原輸油氣分公司棗莊維搶修隊，山東 棗莊 277100）

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天然氣發(fā)電機組起動故障原因分析

呂傳品 楊海英 王 鵬

（中原輸油氣分公司棗莊維搶修隊，山東 棗莊 277100）

天然氣發(fā)電機作為天然氣長輸管道中重要的備用電源，在市電失效時，設備的安全可靠直接關系到天然氣輸氣站的正常生產(chǎn)工作。為確保天然氣發(fā)電機組能夠正常使用，應重視診斷并及時排除發(fā)電機存在的故障隱患。結(jié)合日常維護經(jīng)驗，本文以濟柴75GFZ-T型天然氣發(fā)電機為例，分別從起動系統(tǒng)、天然氣供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)以及環(huán)境因素等方面分析起動故障原因，并針對相應的故障，提出有效的解決措施。

天然氣發(fā)電機；故障；起動系統(tǒng)；天然氣供給系統(tǒng)；點火系統(tǒng)

1　天然氣發(fā)電機簡介

天然氣發(fā)電機是一種以天然氣為燃燒物，代替汽油、柴油作為發(fā)動機動力的新型，高效的新能源發(fā)電機。它由發(fā)動機、發(fā)電機兩部分組成，并配有電子控制管理系統(tǒng)；發(fā)動機部分主要有曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)和起動系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、天然氣供給系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)組成。

天然氣發(fā)電機工作原理為：天然氣經(jīng)閥門管線進入發(fā)動機內(nèi)部氣缸，經(jīng)吸氣、壓縮、做功、排氣工作循環(huán)，將熱能轉(zhuǎn)換為機械能，帶動內(nèi)部軸承的旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機與發(fā)動機同軸連接，通過電磁感應原理，將機械能轉(zhuǎn)換為電能，通過安裝在輸出端的電壓調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)電能的輸出。

天然氣發(fā)電機具有輸出功率范圍廣，發(fā)電質(zhì)量好、重量輕、體積小、維護簡單、操作方便、噪聲小、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，在石油天然氣長輸管道輸氣場站得到了廣泛應用。

2　發(fā)電機起動故障原因分析

天然氣發(fā)電機作為天然氣長輸管道輸氣場站中重要的生產(chǎn)后備電源，在市電失效時，其供電的安全可靠直接關系到天然氣輸氣場站的正常生產(chǎn)。但在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)天然氣發(fā)電機因發(fā)動機起動故障導致不能正常投用，從而影響了場站的正常生產(chǎn)，給企業(yè)造成巨大經(jīng)濟損失和不良社會影響。

本文將以天然氣長輸管道中輸氣場站常用的濟柴75GFZ-T天然氣發(fā)電機組發(fā)動機起動故障為例，分別從起動系統(tǒng)、天然氣供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)以及環(huán)境因素等方面來分析故障原因。

2.1起動系統(tǒng)原因分析

起動系統(tǒng)包括起動馬達、蓄電池、起動繼電器、起動開關和起動按鈕。如圖1所示，起動馬達通過導線依次與起動繼電器、蓄電池的正極相連；電源負極則與起動開關相連，以實現(xiàn)搭鐵；繼電器則由起動按鈕控制。由此，我們可以從以下部分進行故障排查。

圖1　起動系統(tǒng)圖示

1）檢查蓄電池電壓：濟柴發(fā)電機使用的是24V鉛酸起動蓄電池。使用萬用表測量蓄電池電壓，正常應保持在25～28V之間，如果電壓低于正常范圍，將導致發(fā)動機起動轉(zhuǎn)速低于 110～180r/min的正常標準，點火控制器不能發(fā)出點火指令，發(fā)動機就無法起動。如電壓低時，可使用充電機為蓄電池充電，如長時間充電仍不能解決，可更換蓄電池。

2）檢查連接導線緊固：濟柴天然氣發(fā)電機在運行時，機體本身產(chǎn)生震動，使蓄電池至起動馬達間連接線松動或脫落。如不能正常起動時，應檢查線路中連接點是否牢固。

3）檢查起動繼電器：使用萬用表測量繼電器線圈和接觸點，接觸不良應及時進行調(diào)整或修磨觸點；如線圈燒壞，則更換起動繼電器。

4）電動馬達：起動馬達本身故障機率較少，但也不能排除。判斷起動馬達的動作情況可在起動發(fā)動機的瞬間用手背試探起動馬達的外殼，如起動馬達無動靜且外殼冰冷，說明馬達未動作?；蚴瞧饎玉R達嚴重發(fā)燙，有股刺激的焦味，則馬達線圈已燒壞。修復馬達需較長時間建議直接更換。

2.2天然氣供給系統(tǒng)原因分析

天然氣供給系統(tǒng)功用是：經(jīng)分離、過濾后的天然氣通過電磁閥進入壓力調(diào)節(jié)閥，根據(jù)天然氣組分，調(diào)節(jié)到合適壓力，供入天然氣發(fā)動機。主要由電磁閥、壓力調(diào)節(jié)閥、天然氣進氣管和球閥、電動調(diào)節(jié)閥等相關部件組成。發(fā)動機起動故障時，主要檢查：

1）電磁閥。電磁閥線圈內(nèi)阻為35Ω，使用萬用表測量，如測量阻值過大或過小，則判斷電磁閥線圈損壞，需進行更換。另外電磁閥還通過壓力繼電器與潤滑油壓低、超速停車裝置相聯(lián)動，當超速或潤滑油壓過低時，能自動關閉電磁閥，實現(xiàn)發(fā)電機組的安全互鎖。因此判斷電磁閥是否正常，除檢查本身外，還需對相關安全聯(lián)鎖裝置進行檢查。

2）調(diào)節(jié)閥壓力。濟柴 75GFZ-T天然氣發(fā)電機進氣工作壓力為 7～9kPa。壓力過高或過低都將會導致發(fā)動機起動故障，因此主要檢查壓力調(diào)節(jié)閥出口壓力，檢查方法：先慢慢關上出口閥門，檢查出口閥至調(diào)壓閥間的壓力，如壓力穩(wěn)定，說明壓力調(diào)節(jié)閥正常。如壓力持續(xù)升高，則需對調(diào)節(jié)閥內(nèi)部膜片進行檢查更換。

3）燃料混合氣。經(jīng)空氣濾芯等進入的空氣經(jīng)燃氣混合器后按一定比例與天然氣形成可燃混合氣，進入燃燒室。如果濃度過濃或過稀，都會導致發(fā)動機無法起動，我們可以通過可燃混合氣調(diào)整螺釘來調(diào)整可燃混合氣的濃度。

2.3點火系統(tǒng)原因分析

點火系統(tǒng)工作原理：發(fā)動機正常工作時，系統(tǒng)通過傳感器分別從飛輪和凸輪軸上獲取信號，點火控制器按照點火順序，依次將信號通過低壓線、點火線圈、高壓線送至火花塞，實現(xiàn)氣缸內(nèi)點火。發(fā)動機飛輪上裝有一組定時螺釘，定時信號傳感器根據(jù)獲取的信號實現(xiàn)每缸點火。如圖2所示，從以下幾個部件查找故障原因。

1）檢查火花塞。濟柴燃氣發(fā)電機使用的是德國MOTORTECH5kΩ電阻型火花塞，標準間隙為0.5mm，隨著運行時間的增長，火花塞間隙會增大。使用塞尺檢查火花塞的間隙，最大不能超過0.89mm，否則就會出現(xiàn)失火。同時檢查火花塞積碳情況以及絕緣體絕緣。處理方法：如火花塞間隙過大，調(diào)整到正常范圍，如有積碳則進行清除。如絕緣體擊穿則更換。

圖2　點火系統(tǒng)接線示意圖

2）檢查低壓線。主要檢查接線是否有松動或脫落現(xiàn)象，必要時進行緊固。

3）檢查信號傳感器。點火系統(tǒng)中的定時信號傳感器和復位信號傳感器，采用有源信號傳感器，信號傳感器頂端與定時螺釘（復位螺釘）的間隙約為0.75mm，點火控制器通電時，信號傳感器上的綠燈亮起，正常工作時伴隨黃燈快速閃動，如果燈不亮，說明間隙值太大，應重新調(diào)整。

4）點火控制器。點火控制器一般不允許隨意調(diào)整。但如遇有故障，在點火控制器上蓋有一個發(fā)光二極管，可通過發(fā)光二極管的閃爍次數(shù)判斷故障狀態(tài)見表1。

表1　二極管閃爍次數(shù)及故障狀態(tài)

除以上原因外，濟柴天然氣發(fā)電機起動故障還與外界環(huán)境溫度存在很大關系，不能起動時間多數(shù)發(fā)生在冬季，由于冬季環(huán)境溫度低，潤滑油、冷卻水加熱器未供電或加熱器故障導致，未有效進行預熱，都會導致機體溫度過低而無法起動，因此，應檢查機油和冷卻水溫度，保證加熱裝置能夠正常運行。

3　結(jié)論

濟柴天然氣發(fā)電機組的使用，在天然氣長輸管道生產(chǎn)中雖然相對較少，但是其作為天然氣分輸站場生產(chǎn)中后備電源仍然特別重要。本文筆者以濟柴75GFZ-T型發(fā)電機組為例，對發(fā)動機起動故障的原因，結(jié)合日常故障處理經(jīng)驗，分別從起動系統(tǒng)、天然氣供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)以及環(huán)境因素等方面進行了詳細分析，并針對相應的故障原因，提出有效的解決措施，從而盡可能地避免因在市電停電時，發(fā)電機組起動故障造成工藝設備停電事故的發(fā)生，以保障天然氣場站的正常生產(chǎn)需求。

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呂傳品（1981-），男，山東棗莊人，本科，工程師，主要從事電氣自動化設計與電氣設備維修。