卡特彼勒天然氣發(fā)動機(jī)熱備系統(tǒng)常見故障解析

徐遍強(qiáng)，呂艷輝

（中國石油大港油田儲備氣公司，天津 300270）

0 引言

大張坨儲氣庫于2000年建成投產(chǎn)，主要功能是在天然氣供氣淡季將集輸管線的多余天然氣利用注氣壓縮機(jī)注入到地下儲存起來，在用氣高峰時將天然氣采出，用以補(bǔ)充集輸管網(wǎng)供氣的不足。目前站內(nèi)配置PROPAK整體成橇的三級往復(fù)式注氣壓縮機(jī)組4臺套，壓縮機(jī)為德萊賽蘭6HOS-6型三級往復(fù)式壓縮機(jī)，驅(qū)動機(jī)為卡特彼勒G3616天然氣發(fā)動機(jī)，而發(fā)動機(jī)熱備系統(tǒng)是發(fā)動機(jī)停產(chǎn)備用期間重要的輔助設(shè)備之一。

1 發(fā)動機(jī)熱備系統(tǒng)組成及功能

卡特彼勒發(fā)動機(jī)熱備系統(tǒng)分為潤滑油循環(huán)加熱系統(tǒng)和冷卻液循環(huán)加熱系統(tǒng)，兩者均采用電加熱盤管加熱，介質(zhì)循環(huán)采用油（水）泵強(qiáng)制循環(huán)。2套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本相同，主要由介質(zhì)管路、手動球閥、加熱器、電氣控制箱、電機(jī)、水泵（油泵）、流量檢測開關(guān)和Y型過濾器等組成。熱備系統(tǒng)主要功能如下。

（1）通過對油（水）介質(zhì)加熱循環(huán)，保證發(fā)動機(jī)隨時處于暖機(jī)狀態(tài)，提高發(fā)動機(jī)在低溫環(huán)境下的起動性能。

（2）保證發(fā)動機(jī)在停機(jī)狀態(tài)下保持恒定的機(jī)體溫度，提高機(jī)體各密封件的密封性能，避免因密封不良出現(xiàn)的跑冒滴漏現(xiàn)象。

（3）減少因發(fā)動機(jī)潤滑不良、跑冒滴漏等問題導(dǎo)致的維修維護(hù)工作量。

2 發(fā)動機(jī)熱備系統(tǒng)常見故障分析

2.1 熱備系統(tǒng)運行過程中自動停止運行

熱備系統(tǒng)長時間運行后偶爾會出現(xiàn)自動停止運行的情況，問題產(chǎn)生的原因一般有2點。

（1）系統(tǒng)循環(huán)管路堵塞。系統(tǒng)長時間運行后，介質(zhì)中產(chǎn)生的大量沉淀物或雜質(zhì)等堵塞管路，致使介質(zhì)流速放緩或者停止流動，流量檢測開關(guān)檢測到介質(zhì)無流量，出于對加熱器和循環(huán)泵的保護(hù)作用，流量檢測開關(guān)自動復(fù)位斷開電機(jī)和加熱器控制回路，循環(huán)泵和加熱器停止運行。

（2）流量檢測開關(guān)故障。在已經(jīng)確認(rèn)管路無堵塞，介質(zhì)循環(huán)暢通的情況下，重新啟動系統(tǒng)，循環(huán)泵開始運轉(zhuǎn)，當(dāng)運行時間達(dá)到延時繼電器設(shè)定的保護(hù)定值時，循環(huán)泵電機(jī)停止運行。經(jīng)現(xiàn)場對流量檢測開關(guān)進(jìn)行拆檢發(fā)現(xiàn)，介質(zhì)內(nèi)的雜質(zhì)將流量檢測開關(guān)滑桿卡死，導(dǎo)致介質(zhì)壓力無法使流量開關(guān)動作，造成系統(tǒng)管路無流量停運。

針對以上問題，采取以下應(yīng)對措施。

（1）嚴(yán)格按照維護(hù)保養(yǎng)計劃對防凍液或者潤滑油進(jìn)行更換，避免因介質(zhì)乳化或變質(zhì)產(chǎn)生沉淀物對管路造成堵塞。

（2）定期對熱備系統(tǒng)管路的Y形過濾器、加熱器內(nèi)部等進(jìn)行清理，保證介質(zhì)流動暢通無阻。

（3）定期對流量檢測開關(guān)進(jìn)行拆檢，對開關(guān)滑桿進(jìn)行清洗，保證開關(guān)動作順暢，無卡阻。對流量檢測開關(guān)觸點電阻進(jìn)行測量，保證開關(guān)觸點通斷正常。

2.2 熱備系統(tǒng)加熱器故障

（1）加熱器電源接線柱燒毀。加熱器撬塊整體安裝在發(fā)動機(jī)本體上，發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時的劇烈振動，容易引起加熱器電源接線柱螺母松動，導(dǎo)致接線柱過熱燒毀。

（2）加熱器加熱盤管損壞。經(jīng)現(xiàn)場對加熱盤管進(jìn)行拆檢，發(fā)現(xiàn)加熱盤管管壁局部熔化，且加熱管三相間電阻不平衡，存在斷線情況。分析電氣控制回路（圖1），并對流量檢測開關(guān)進(jìn)行通斷測量，確認(rèn)流量檢測開關(guān)兩組觸點均處于常閉狀態(tài)，導(dǎo)致在循環(huán)泵未工作的情況下，加熱器控制回路處于接通狀態(tài)，致使加熱器干燒損壞。

針對以上問題，采取以下應(yīng)對措施。

（1）在接線柱上安裝防松墊片，并將原來的單螺母緊固改為雙螺母緊固，防止因發(fā)動機(jī)振動導(dǎo)致的螺母松動。

（2）定期對流量檢測開關(guān)觸點電阻進(jìn)行測量，保證開關(guān)觸點通斷正常，避免因開關(guān)故障導(dǎo)致電氣控制系統(tǒng)誤動作。

3 發(fā)動機(jī)熱備系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)措施

針對發(fā)動機(jī)熱備系統(tǒng)在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題以及存在的設(shè)計缺陷，降低熱備系統(tǒng)故障率，制定以下優(yōu)化改進(jìn)措施。

（1）將加熱器撬塊整體脫離發(fā)動機(jī)本體。首先潤滑油加熱器和冷卻液加熱器整體成橇均安裝在發(fā)動機(jī)曲軸箱箱體上，發(fā)動機(jī)的劇烈振動不僅會對電氣控制系統(tǒng)造成影響，亦容易造成管路介質(zhì)泄漏。再者加熱器成橇安裝位置的維修空間過于狹小，且曲軸箱溫度過高，在對加熱器進(jìn)行檢維修作業(yè)時，給維修人員帶來很大困難。

圖1 電氣控制回路

基于以上原因，在不影響加熱器正常運行的情況下，將加熱器成橇與發(fā)動機(jī)本體進(jìn)行分離，加熱器成橇管路與發(fā)動機(jī)管路之間實現(xiàn)軟連接，以消除機(jī)組振動對加熱器成撬造成的影響。經(jīng)過長時間運行驗證，徹底消除了因振動引發(fā)的電氣故障和管路介質(zhì)泄漏現(xiàn)象。

（2）電氣控制箱內(nèi)安裝末級電源保護(hù)開關(guān)。加熱器電氣控制箱內(nèi)未安裝末級電源保護(hù)開關(guān)，在電氣設(shè)備出現(xiàn)短路或過載的情況下，無法對電氣設(shè)備進(jìn)行有效保護(hù)。因此在電氣主回路中安裝與電氣系統(tǒng)容量匹配的斷路器（圖1中電源主回路QF），以達(dá)到故障保護(hù)的目的。

（3）優(yōu)化加熱器電氣控制回路，實現(xiàn)加熱器盤管雙重保護(hù)。在介質(zhì)管路沒有流量或者流量檢測開關(guān)異常的情況下，容易造成加熱器干燒損壞。將循環(huán)泵接觸器一組常開觸點（圖1中加熱器接觸器控制回路KM2）串接到加熱器控制回路中，實現(xiàn)加熱器的順序啟動，即在循環(huán)泵未啟動，介質(zhì)管路沒有流量的情況下，禁止加熱器工作，從而有效避免加熱器干燒損壞。

4 結(jié)語

卡特彼勒天然氣發(fā)動機(jī)屬于美國原裝進(jìn)口設(shè)備，由于設(shè)備價格昂貴，零部件采購周期長，所以降低設(shè)備故障率，提高設(shè)備可靠性對正常的安全生產(chǎn)運行顯得尤為重要。通過對發(fā)動機(jī)熱備系統(tǒng)故障原因分析及處理，以及采取的一系列優(yōu)化改進(jìn)措施，實現(xiàn)了熱備系統(tǒng)的可靠運行，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。