瓦斯發(fā)動機(jī)故障超前綜合防控技術(shù)措施分析

殷 帥

（晉煤集團(tuán)金駒股份公司，山西晉城048006）

0 引言

晉煤集團(tuán)瓦斯利用總量和利用率一直排在全國首位，目前有三種瓦斯發(fā)電系統(tǒng)，第一種是30%≤CH4≤45%，第二種是12%≤CH4≤30%，第三種是8%≤CH4≤12%。隨著瓦斯利用技術(shù)水平的不斷提高，甲烷含量低于8%的瓦斯，除乏風(fēng)利用系統(tǒng)外，利用更經(jīng)濟(jì)的直接燃燒技術(shù)或低溫催化燃燒技術(shù)產(chǎn)生熱源進(jìn)行供熱和發(fā)電，項(xiàng)目正在進(jìn)入可研立項(xiàng)實(shí)施階段。

為了縮短篇幅，本文不具體針對哪一種系統(tǒng)或針對具體的設(shè)備型號，不對一些由于設(shè)備及配件壽命、目前工藝技術(shù)水平/制造水平所限、安裝質(zhì)量所引起的故障原因作描述分析，運(yùn)行管理過程中可參考廠家發(fā)動機(jī)使用維護(hù)手冊進(jìn)行各項(xiàng)工作。

1 問題的提出

不管是發(fā)動機(jī)設(shè)備廠家，還是大多數(shù)專業(yè)書籍或刊物，對發(fā)動機(jī)的運(yùn)行故障，一般都是列出所有故障名稱，然后描述如何全面查找、如何排除故障，即針對的是被動性的工作習(xí)慣，很少根據(jù)故障出現(xiàn)的概率追根溯源提出根本性的解決辦法。現(xiàn)在，隨著與發(fā)動機(jī)相關(guān)的技術(shù)水平的提高，以及系統(tǒng)、設(shè)備、材料的先進(jìn)性和質(zhì)量不斷提高，很多故障都可以得到有效的超前防范，甚至在實(shí)施可靠的技術(shù)措施后可從根本上消滅事故隱患。本文筆者將根據(jù)自己的現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及多方學(xué)習(xí)總結(jié)一些故障超前防范的技術(shù)措施，不當(dāng)甚至錯(cuò)誤之處請不吝賜教。

2 瓦斯發(fā)動機(jī)可防控故障、主要故障原因及防控技術(shù)措施

（1）發(fā)動機(jī)不能啟動、啟動困難或工作不均勻。

主要故障原因：燃料氣質(zhì)量差，表現(xiàn)在含水量高、粉塵等雜質(zhì)量大，或瓦斯含量不穩(wěn)定，超出發(fā)動機(jī)適用范圍，除直接影響發(fā)動機(jī)工作外，還會使前面的進(jìn)氣過濾器、調(diào)壓閥、阻火器等發(fā)生故障，間接導(dǎo)致燃料氣流量不足，造成發(fā)動機(jī)運(yùn)行故障。

防控技術(shù)措施：源頭利用先進(jìn)的系統(tǒng)和設(shè)備實(shí)現(xiàn)降溫、除塵、脫水等凈化處理、穩(wěn)定濃度的摻混工藝。目前我們采用溴化鋰機(jī)組+吸附脫水，為了節(jié)能，冬天溴化鋰機(jī)組停運(yùn)，利用機(jī)組冷卻塔直接降溫，夏天可以停運(yùn)吸附脫水設(shè)備。脫水凈化處理后，可與壓縮后瓦斯本身高溫進(jìn)行熱交換升溫，以盡量實(shí)現(xiàn)輸送途中瓦斯氣溫度在露點(diǎn)以下；而一些老礦井建設(shè)時(shí)沒有這些系統(tǒng)，或多氣源匯集直供電廠，可在電廠內(nèi)加脫水除塵為一體的設(shè)備，并在總管加設(shè)簡易節(jié)能的摻混系統(tǒng)（如文丘里摻混）。

（2）發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不足（失速）。

主要故障原因：負(fù)荷過大，或存在引起故障（1）的原因。

防控技術(shù)措施：除采取處理第一種故障的措施外，對負(fù)荷大、不穩(wěn)定的設(shè)備，可在電動機(jī)和負(fù)荷之間用液力耦合聯(lián)軸器連接，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)出力自動控制，保證輸出功率基本恒定。

（3）發(fā)動機(jī)啟動轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或不升速，運(yùn)行中發(fā)動機(jī)功率不足。

主要故障原因：除存在造成故障（1）的原因之外，可能的故障原因還有轉(zhuǎn)速傳感器被飛輪掃壞、調(diào)速器連接杠桿連接點(diǎn)移位、氣門間隙變化等。

防控技術(shù)措施：傳感器與飛輪間隙要調(diào)整在規(guī)定范圍的上限值，避免飛輪齒飛邊毛刺將傳感器感應(yīng)頭掃壞，盡量將傳感器安裝在發(fā)電機(jī)側(cè)；重新調(diào)整調(diào)速器，調(diào)整杠桿使其動作靈活；重新調(diào)整氣門間隙。關(guān)鍵點(diǎn)是連接或固定螺絲件型式要選用能可靠自鎖的。

（4）瓦斯氣消耗量大。

主要故障原因：有氣缸火花塞不跳火、點(diǎn)火提前角錯(cuò)誤。

防控技術(shù)措施：在實(shí)時(shí)監(jiān)測氣源各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)是否正常的情況下，重點(diǎn)監(jiān)測缸溫和排氣溫度是否正常，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)、消除故障。

（5）發(fā)動機(jī)聲音異常。

主要故障原因：氣質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)差，中冷器進(jìn)水溫度及中冷器后的空氣溫度過高，點(diǎn)火提前角、空燃比數(shù)值漂移偏差，出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象。

防控技術(shù)措施：除采取處理故障（1）的措施外，設(shè)計(jì)和設(shè)備招標(biāo)時(shí)要選擇可靠的冷卻系統(tǒng)，保證水溫度滿足要求；要實(shí)時(shí)監(jiān)測、判斷中冷器、點(diǎn)火提前角、空燃比是否正常。防控關(guān)鍵點(diǎn)除了采取先進(jìn)可靠的實(shí)時(shí)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)外，對影響點(diǎn)火提前角、空燃比的相關(guān)部件，一定要嚴(yán)格控制質(zhì)量，保證其材料的耐磨性、自鎖功能的可靠性。

（6）氣缸橫橋、中軸斷裂及觸頭斷裂。

這種情況在國產(chǎn)發(fā)動機(jī)上較為易發(fā)，也是多年來沒有得到很好的解決的問題。

主要故障原因：組件配套、連接螺絲螺母選型設(shè)計(jì)不科學(xué)合理，螺母易松動，部件材質(zhì)選取不當(dāng)。

防控技術(shù)措施：選取剛性好、韌性好的材料，雙鎖螺母選用帶牙面、帶彈性墊的鎖緊螺母組件。

3 其他超前綜合防控措施

3.1 采用目前最先進(jìn)的智能管理系統(tǒng)

管理系統(tǒng)至少應(yīng)具備的功能：

（1）采集所有的系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如：1）發(fā)動機(jī)及系統(tǒng)各點(diǎn)溫度、壓力；2）發(fā)動機(jī)的振動數(shù)據(jù)、位移部件的移動數(shù)據(jù)；3）點(diǎn)火相關(guān)數(shù)據(jù)、空燃比數(shù)據(jù)；4）氣源數(shù)據(jù)、尾氣數(shù)據(jù)；5）潤滑系統(tǒng)數(shù)據(jù)、水循環(huán)系統(tǒng)數(shù)據(jù)；6）發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、出力數(shù)據(jù)；7）一些與維修保養(yǎng)相關(guān)的數(shù)據(jù)。

（2）具備預(yù)警、報(bào)警、極限自動停車功能，如：1）發(fā)動機(jī)各種停車報(bào)警（如超速、傳感器故障、電源故障、控制器故障、超溫、振動超限、氣源指標(biāo)超限等等）；2）發(fā)動機(jī)一般報(bào)警和預(yù)警（如空燃比、壓力、溫度、流量、液位、氣源、尾氣、傳感器、電源等）；3）濕式水封水位低報(bào)警和保護(hù)；4）濕式水封水位低自動補(bǔ)水；5）管道瓦斯?jié)舛冗B續(xù)自動檢測和瓦斯?jié)舛鹊蛨?bào)警；6）環(huán)境瓦斯?jié)舛冗B續(xù)自動檢測和瓦斯?jié)舛雀邎?bào)警；7）瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)斷電保護(hù)；8）主、備用水泵故障報(bào)警及自動切換保護(hù)；9）循環(huán)水池水位低報(bào)警。

（3）具備各式兼容和遠(yuǎn)傳功能，必要時(shí)可進(jìn)行遠(yuǎn)程緊急操作。

目的是使發(fā)動機(jī)的監(jiān)控狀態(tài)實(shí)時(shí)地傳到需要的固定和移動設(shè)備上，以便隨時(shí)掌握發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀況，提前防范，把一切故障和事故消滅在萌芽狀態(tài)。

3.2 嚴(yán)格按照使用說明書進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)

這是保證發(fā)動機(jī)安全正常運(yùn)行、延長使用壽命的最基本手段，主要包括以下內(nèi)容：

（1）按照保養(yǎng)內(nèi)容及間隔時(shí)間進(jìn)行保養(yǎng)，就像愛護(hù)自己的愛車一樣。

（2）易損件嚴(yán)格按照規(guī)定的更換時(shí)間進(jìn)行更換。（3）盡量采購原廠的零部件。

3.3 像對待人一樣建立詳細(xì)的檔案資料

給發(fā)動機(jī)建立檔案資料，就像人有了戶籍資料、工作檔案資料、病歷資料等一樣，不但有利于經(jīng)營管理，更是掌握發(fā)動機(jī)“健康”狀況的必要手段，對保障發(fā)動機(jī)的安全正常運(yùn)行、預(yù)防故障與事故的發(fā)生、延長使用年限有著不可或缺的作用。

（1）基本信息檔案，包括規(guī)格型號、廠家、到貨及使用日期、轉(zhuǎn)移調(diào)撥等信息。

（2）運(yùn)行信息檔案，包括詳細(xì)的實(shí)際正常運(yùn)行時(shí)間、故障停車時(shí)間、維修保養(yǎng)時(shí)間、完好備用時(shí)間、發(fā)生的各類故障和事故詳細(xì)信息等。

（3）維修和保養(yǎng)詳細(xì)信息，包括維修保養(yǎng)日期、維修保養(yǎng)部位、更換的零部件情況、維修保養(yǎng)后發(fā)動機(jī)恢復(fù)狀況等。

4 結(jié)語

以上所述瓦斯發(fā)動機(jī)的一些故障及防控技術(shù)措施，僅僅是筆者在現(xiàn)場實(shí)踐中積累的一點(diǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，是日常所發(fā)生的全部故障中很少的一部分，何況影響整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的因素更加繁雜。不過，隨著瓦斯利用技術(shù)的飛速發(fā)展，我國的瓦斯發(fā)電會越來越先進(jìn)、安全、可靠。在監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)不斷完善的今天，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)智能管理系統(tǒng)正日益成熟，具備了“聽”（聲音）、“摸”（溫度、振動等）、“看”（內(nèi)部的運(yùn)行狀況）、“檢”（各種數(shù)據(jù)等）等功能，將來還能實(shí)現(xiàn)人工智能，形成智能化的綜合管理系統(tǒng)，而且可遠(yuǎn)傳到任何所需要的地方，能確保燃?xì)獍l(fā)動機(jī)及整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)更智能、安全、高效地運(yùn)行。