L5794GSI天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)意外停機(jī)故障分析及處理

徐先偉，楊程華，馬 云，張富新，白兆陽(yáng)

（中石油吐哈油田公司物資保障中心，新疆哈密 839009）

0 引言

L5794GSI 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)是美國(guó)瓦克夏公司生產(chǎn)的4 沖程12 缸V 型帶渦輪增壓型發(fā)動(dòng)機(jī)，該機(jī)組功率為858 kW,發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)使用ESM（Engine System Manager）控制系統(tǒng)[1]。

1 故障現(xiàn)象

L5794GSI 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)工區(qū)7 號(hào)機(jī)組運(yùn)行中多次突然停機(jī)且停機(jī)時(shí)間間隔不固定。停機(jī)后使用RS232 通信連接ESM后ESP（Engine Service Program）軟件顯示ESD232 故障，故障信息為ECU（Engine control unit）沒有接收到停機(jī)信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)與ECU 無(wú)關(guān)。機(jī)組重啟后缸溫、轉(zhuǎn)速、燃?xì)鈮毫?、空燃比等運(yùn)行參數(shù)正常。

2 故障分析與檢查

ESD232 故障說明發(fā)動(dòng)機(jī)在沒有接收到人為停機(jī)信號(hào)或機(jī)組故障信號(hào)后忽然停機(jī)。ESM 故障診斷系統(tǒng)針對(duì)此項(xiàng)故障的提示是動(dòng)力不足、急停按鈕被觸發(fā)、ECU 模塊失電。根據(jù)提示信息排除點(diǎn)火系統(tǒng)后重點(diǎn)應(yīng)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒密封、燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。燃?xì)夤?yīng)流程如圖1 所示。

2.1 缸壓檢查

圖1 燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)流程

圖2 ESM 急?？刂圃?/p>

缸壓是發(fā)動(dòng)機(jī)活塞到上止點(diǎn)、燃燒室密閉空間所具有的壓力。缸壓不足會(huì)影響燃燒狀況，造成的現(xiàn)象就是功率與扭力的不足，最終可導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。拆除缸蓋火花塞后安裝缸壓表，按動(dòng)啟動(dòng)馬達(dá)電磁閥測(cè)試按鈕將發(fā)動(dòng)機(jī)處于盤車狀態(tài)，經(jīng)測(cè)試12 個(gè)缸的缸壓在（130～150）PSI 范圍內(nèi)，缸壓正常。

2.2 燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)檢查

停機(jī)下，使用U 型管一端接調(diào)壓后的管線，另一端對(duì)大氣，將PDB（Power Date Border，電源數(shù)據(jù)板）板中的燃?xì)忾y線圈控制線直接接到PDB 板24 V 電源上，燃?xì)馇袛嚅y打開，U 型管的壓差應(yīng)在（5～6）英寸（0.05 kP 對(duì)應(yīng)12 英寸水柱，壓力表顯示0.02 kP，即4.8 英寸水柱）。拆解空燃比調(diào)壓閥膜片，膜片無(wú)損壞無(wú)雜質(zhì)，空燃比正常。

燃?xì)獠蛔慊驘o(wú)燃?xì)鈺?huì)導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。機(jī)組運(yùn)行過程燃?xì)馇袛嚅y意外的關(guān)斷或燃?xì)夥趴臻y意外的打開都會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獠蛔愣C(jī)。拆解切斷閥和放空閥，外觀檢查閥芯及密封面、線圈，用萬(wàn)用表測(cè)量線圈阻值正常，將PDB 板閥控制線安裝在24 V 端子上，兩閥均有開閉合動(dòng)作。

2.3 控制系統(tǒng)檢查

ESM 電源檢查。ESM 由PLC（Program logic Controler，可編程控制器）控制系統(tǒng)供電，使用萬(wàn)用表測(cè)量電壓為24.1 V，電壓數(shù)值正常，斷開電源接線，使用搖表檢查線束絕緣，經(jīng)檢查無(wú)漏電。測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)三處接地正常，電源故障排除。

ESM 急停檢查。通過急?？刂圃碇?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)左側(cè)急停按鈕（ESTOP RB）或右側(cè)急停按鈕常閉點(diǎn)虛接、斷開都會(huì)導(dǎo)致燃?xì)馇袛嚅y（GSV）斷開，斷開急停按鈕鏈接，測(cè)試急停按鈕常閉點(diǎn)通斷，經(jīng)測(cè)試常開點(diǎn)和常閉點(diǎn)，急停按鈕無(wú)故障，ESM 控制圖原理如圖2 所示。

PLC 控制系統(tǒng)檢查。PLC 向ESM 發(fā)出指令的開關(guān)量信號(hào)有停機(jī)（端號(hào)1611）、故障停機(jī)信號(hào)（端號(hào)1606）、啟機(jī)脈沖信號(hào)（端號(hào)1609）。其中停機(jī)、故障停機(jī)信號(hào)正常情況下為高電平，當(dāng)PLC 確定裝置有人為停機(jī)或故障時(shí)，PLC DO 模塊對(duì)應(yīng)端口輸出低電平至ESM，ESM 接收指令后切斷燃?xì)馇袛嚅y，機(jī)組停機(jī)，PLC 控制ESM 相序如圖3 所示。

圖3 PLC 控制ESM 停機(jī)相序圖

PLC 急停和停機(jī)輸出端口通過安全隔離柵連接至ESM 1611 和1606 接線端子上，檢查發(fā)現(xiàn)1606 安全隔離柵輸出端子螺絲松動(dòng)，1606 控制線處于虛接狀態(tài)。端子緊固后，重新啟機(jī)，經(jīng)半月測(cè)試，發(fā)動(dòng)機(jī)再無(wú)無(wú)規(guī)則意外停機(jī)故障。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過以上分析發(fā)現(xiàn)ESM 急停信號(hào)瞬時(shí)失電會(huì)觸發(fā)ESD232故障，機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，機(jī)組振動(dòng)通過撬傳遞至PLC 就地控制柜，當(dāng)ESM 1606 控制線松動(dòng)時(shí)，振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致1606 控制線電平信號(hào)發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。

本次故障診斷中，ESM 故障診斷系統(tǒng)為故障解決提供了可行的方案，縮短了故障診斷時(shí)間，減少了機(jī)組停機(jī)時(shí)間。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜、自動(dòng)化程度日益提高，故障判斷成為運(yùn)行管理中的難點(diǎn)，將ESM 故障診斷系統(tǒng)與經(jīng)驗(yàn)結(jié)合可提高機(jī)組的故障診斷成功率。