燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組故障分析及防范措施探討

張荷建

（山西蘭花大寧發(fā)電有限公司，山西 晉城 048000）

燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組作為一種新型發(fā)電機(jī)組，以天然氣和部分有害氣體作為燃料，具有節(jié)能環(huán)保、發(fā)電質(zhì)量高、噪聲低、發(fā)電成本低廉的優(yōu)勢，逐漸取代了傳統(tǒng)的燃油機(jī)組和燃煤機(jī)組，得到廣泛應(yīng)用。然而在機(jī)組運(yùn)行期間常出現(xiàn)故障問題，設(shè)備運(yùn)行管理水平和故障處理能力有待進(jìn)一步提升。

1 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的常見故障及產(chǎn)生原因

1.1 缸套水溫異常

缸套水溫異常故障的表現(xiàn)征兆為ECM控制模塊或是上位機(jī)在燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組運(yùn)行期間上報(bào)缸套水溫報(bào)警信號，主要包括“缸套水溫度高”“缸套水溫度低”2種信號，并在機(jī)組發(fā)出警告后的一段時(shí)間自動切換至停機(jī)狀態(tài)。

其中，缸套水溫過高故障的產(chǎn)生原因包括冷卻水管路結(jié)垢堵塞；冷卻風(fēng)扇電機(jī)損壞或停止運(yùn)行；水管路接頭部位滲漏；溫度傳感器故障或監(jiān)測精度下滑；節(jié)溫器故障失效；長時(shí)間未補(bǔ)注冷卻水，因冷卻水液位過低而影響冷卻效果。而缸套水溫過低故障的產(chǎn)生原因包括加熱器故障失效、溫度傳感器失效、未及時(shí)關(guān)閉節(jié)溫器裝置、電路故障等[1]。

1.2 啟動困難

啟動困難故障的表現(xiàn)征兆為下達(dá)機(jī)組啟動指令與通電運(yùn)行后，發(fā)動機(jī)無轉(zhuǎn)速、在電壓穩(wěn)定且存在盤車轉(zhuǎn)速情況下無法啟動設(shè)備。這一故障產(chǎn)生的主要原因包括電纜斷路、來氣壓力值未達(dá)到啟動標(biāo)準(zhǔn)、啟動馬達(dá)裝置故障失效、電池容量不足、火花塞受潮或端部孔隙堵塞、蓄電池電壓無法帶動馬達(dá)啟動（氣動馬達(dá)為壓縮空氣，壓力低無法帶動馬達(dá)）、高壓包短路和啟動電路不通等。例如，當(dāng)火花塞處于潮濕狀態(tài)下，無法有效將高壓電引入燃燒室內(nèi)產(chǎn)生火花，導(dǎo)致點(diǎn)火系統(tǒng)失效，電機(jī)無法正常啟動。

1.3 排氣溫度異常

排氣溫度異常故障的表現(xiàn)征兆為ECM控制模塊上報(bào)“排氣溫度過低”或是“排氣溫度過高”的故障代碼，表明燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組運(yùn)行期間的實(shí)時(shí)排氣溫度超過安全閾值，處于失控狀態(tài)。其中，排氣高溫故障產(chǎn)生原因包括氣缸活塞頂部與氣門座上部堆置過多沉積物、排氣阻力值超過允許上限、機(jī)組長時(shí)間處于滿載運(yùn)行或是過負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)、排氣管堵塞。而排氣低溫故障的產(chǎn)生原因包括火花塞與點(diǎn)火線束等點(diǎn)火系統(tǒng)裝置處于異常狀態(tài)、溫度傳感器連同配套線束失效、實(shí)時(shí)缸壓值較低。

1.4 爆震

爆震故障的表現(xiàn)征兆為控制模塊上報(bào)“單缸爆震故障”信號，或是在機(jī)組顯示屏、系統(tǒng)操作界面上彈出對應(yīng)故障代碼，且機(jī)組在出現(xiàn)爆震故障后將切換至停機(jī)狀態(tài)。故障原因包括實(shí)時(shí)進(jìn)氣溫度過高、機(jī)組未處于100%修正系數(shù)運(yùn)行狀況、氣缸燃燒室內(nèi)滯留過多積碳、點(diǎn)火提前角過大、爆震傳感器失效、冷卻水溫度超標(biāo)、空燃比失控。例如，因點(diǎn)火提前角過大，在機(jī)組運(yùn)行期間，在活塞抵達(dá)上止點(diǎn)前引燃燃?xì)?，致使活塞壓縮沖程期間產(chǎn)生過高壓力值，在壓力值作用下干擾活塞沖程，最終出現(xiàn)爆震故障[2]。

1.5 負(fù)荷帶不滿或擺動

負(fù)荷帶不滿與擺動故障表現(xiàn)征兆為向機(jī)組下達(dá)100%負(fù)荷運(yùn)行命令后，實(shí)際負(fù)荷并未達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，或是在油門開度調(diào)整至最大使得機(jī)組負(fù)荷擺動幅度超過±50 kW范圍。這一故障的主要成因包括油門卡澀與計(jì)量閥件卡澀、熱值修正系數(shù)未保持100%、排氣堵塞不暢與進(jìn)氣不暢、功率傳感器故障失效、因排氣溫度不達(dá)標(biāo)使得單缸或是多缸處于不點(diǎn)火狀態(tài)、產(chǎn)生過大進(jìn)氣歧管壓差值和燃濾異常等[3]。

2 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組故障問題的有效防范措施

2.1 做好日常巡檢維護(hù)工作

為維持燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的良好運(yùn)行工況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題和異常運(yùn)行狀況，需要建立長效的維護(hù)保養(yǎng)與巡檢制度，做好日常巡檢及維護(hù)工作，工作人員嚴(yán)格遵循廠家提供的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)手冊要求，按規(guī)定每日檢查機(jī)組運(yùn)行工況、清理殼體表面灰塵污漬、更換老化磨損部件、記錄機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、編制巡檢日志和上報(bào)機(jī)組故障問題。

一般情況下，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的巡檢維護(hù)內(nèi)容及流程步驟為目視觀察機(jī)組表面潔凈情況與運(yùn)行工況，擰緊地腳螺帽、飛輪螺釘?shù)染o固件，清理表面灰塵污漬，測量各處進(jìn)/排氣門間隙值是否達(dá)標(biāo)，利用盤車裝置轉(zhuǎn)動曲軸來檢聽各缸基件運(yùn)轉(zhuǎn)聲響和判斷曲軸轉(zhuǎn)動情況，在關(guān)閉減壓機(jī)構(gòu)后搖動曲軸檢查氣缸漏氣情況。其次，檢查全部管路的氣密性與燃?xì)?、冷卻液、廢氣、潤滑油和吸入空氣等種類介質(zhì)接口情況，檢查轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制桿是否靈活，測試監(jiān)控裝置、遙控器與關(guān)閉裝置功能，通過加注接頭加入冷卻液和添加劑，在冷卻泵運(yùn)行期間通過排氣管排出冷卻液容納腔內(nèi)空氣，重復(fù)檢查冷卻液液位。再次，在燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組內(nèi)添加潤滑油，使用量油尺來測量油位，配合TEM系統(tǒng)補(bǔ)充潤滑油，在油位過低時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)出不允許啟動、關(guān)閉發(fā)動機(jī)的指令。最后，在發(fā)動機(jī)啟動前，開展預(yù)潤滑作業(yè)，提前啟動預(yù)潤滑泵，在預(yù)潤滑過程完全結(jié)束后，再行啟動發(fā)動機(jī)。

2.2 組織預(yù)防性檢修

根據(jù)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組保養(yǎng)手冊要求，定期將燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組拆解為若干部件，逐項(xiàng)檢查各部件老化磨損程度，清理部件表面灰塵油污，更換磨損嚴(yán)重與變形扭曲的部件，在部件表面均勻涂抹防銹油，以及更換失效的水泵水封、缸套水溫度傳感器、節(jié)溫器、啟動馬達(dá)等裝置。確定無誤后，按順序?qū)⒉考M裝為完整的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，詳細(xì)檢查各部件安裝情況、相對位置與間隔距離，通電開展功能性試驗(yàn)，觀察機(jī)組在不同工況條件下的運(yùn)行狀態(tài)，在試驗(yàn)通過后，即可完成預(yù)防性檢修工作，將燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組投入使用。

此外，綜合分析燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組使用年限、歷史運(yùn)行工況、故障出現(xiàn)率等因素，實(shí)施分級技術(shù)保養(yǎng)制度，不同級別的拆機(jī)檢修內(nèi)容、流程步驟有所不同。在起到理想預(yù)防檢修效果的同時(shí)，減輕機(jī)組檢修工作量，避免因頻繁開展拆機(jī)檢修工作而干擾到燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。例如，以累計(jì)工作時(shí)間作為分級標(biāo)準(zhǔn)，在燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組累計(jì)工作時(shí)間到達(dá)100 h后，即開展一級技術(shù)保養(yǎng)工作，在機(jī)組累計(jì)工作時(shí)間到達(dá)500 h后，開展二級技術(shù)保養(yǎng)工作，在機(jī)組累計(jì)工作時(shí)間達(dá)到1 000 h或1 500 h后，則開展三級技術(shù)保養(yǎng)工作[4]。

2.3 采取多元化故障診斷方法

綜合運(yùn)用部分停止法、對比法、儀器診斷法、拆檢法、試探法等多項(xiàng)故障診斷方法，以此來突破單一診斷方法的局限性。其中，部分停止法是在機(jī)組運(yùn)行期間停止一處或多處裝置的運(yùn)行，觀察機(jī)組運(yùn)行狀況是否發(fā)生變化或是消失故障外在征兆，以此來確定故障大體位置。對比法是直接更換節(jié)溫器、溫度（轉(zhuǎn)速）傳感器、啟動馬達(dá)、電池等可能出現(xiàn)故障的部件裝置，對比裝置更換前后的機(jī)組運(yùn)行情況，如果機(jī)組恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，表明所更換裝置是主要故障點(diǎn)。儀器診斷法是使用壓力表、燃燒分析儀、機(jī)油檢測儀、測振儀等儀器設(shè)備來測量燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，對比測量值與對應(yīng)參數(shù)指標(biāo)，根據(jù)二者偏差情況來判斷故障類型、鎖定故障點(diǎn)，如使用測振儀來檢測機(jī)組各部位發(fā)出噪聲與扭振信號，使用機(jī)油檢測儀來檢測油樣中各類金屬元素的含量，在鐵元素含量超標(biāo)時(shí)大概率出現(xiàn)氣缸套過度磨損故障，在鋁元素含量超標(biāo)時(shí)大概率出現(xiàn)活塞拉上故障。拆檢法適用于常規(guī)診斷方法無法確定故障類型的情況下，由工作人員將斷電、停機(jī)的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組拆解為若干部件，逐項(xiàng)檢查各部件運(yùn)行工況，如油缸活塞環(huán)開口位置、氣缸活塞頂部沉積物、冷卻水管路、爆震線路及插頭等，以此來確定故障類型、鎖定全部故障點(diǎn)和發(fā)現(xiàn)其他隱性故障，此項(xiàng)方法的診斷效率較低，但診斷精度相對最高。而試探法是對燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，觀察調(diào)節(jié)前后機(jī)組整體工況和局部工況是否出現(xiàn)變化，從而判斷故障類型[5]。

2.4 制定燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組應(yīng)急檢修預(yù)案

針對缸套水溫過高故障，依次檢查散熱裝置電機(jī)、節(jié)溫器、溫度傳感器及電氣回路的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)更換轉(zhuǎn)動異常的風(fēng)扇電機(jī)、全新節(jié)溫器和溫度傳感器，如果一切正常，則對運(yùn)行負(fù)荷進(jìn)行下調(diào)處理。而對于缸套水溫過低故障，如果水溫低至機(jī)組無法正常啟動，則優(yōu)先檢查加熱器、停機(jī)繼電器和溫控開關(guān)裝置，更換異常裝置或部分配件，隨后，依次檢查傳感器、電氣回路和節(jié)溫器是否存在故障問題，更換失效裝置、配件。

針對機(jī)組啟動困難故障，檢查電瓶充電量是否充足，對電瓶進(jìn)行充電處理或更換足電電瓶，檢查與緊固電瓶線與插頭。而在存在中間繼電器失效、啟動按鈕與啟動回路接觸不良問題時(shí)，則更換全新的中間繼電器與啟動按鈕，處理啟動回路接觸不良部位。

針對排氣溫度異常故障，如果機(jī)組運(yùn)行期間的排氣溫度過低，則重點(diǎn)檢查火花塞和高壓包部件運(yùn)行工況是否正常，必要時(shí)更換全新點(diǎn)火線束，并采取互換接線試驗(yàn)法來檢測排溫線束和傳感器工況，根據(jù)檢測結(jié)果排除故障或是更換全新裝置。而在排氣溫度超標(biāo)時(shí)，重點(diǎn)檢查排氣壓力值，壓力值超標(biāo)則表明排氣系統(tǒng)被堵塞，疏通堵塞部件和下調(diào)發(fā)電機(jī)負(fù)荷至額定值即可。

針對爆震故障，率先測量進(jìn)氣溫度值，如果進(jìn)氣溫度遠(yuǎn)超出額定閾值，則按照燃?xì)鉁囟瘸瑯?biāo)故障進(jìn)行排查，依次檢查熱值和來氣濃度是否匹配、熱值修正系數(shù)、傳感器檢測數(shù)值是否準(zhǔn)確、觀察氣缸與氣門座部位是否分布積碳并加以清理、測量氣缸內(nèi)部泄漏量，根據(jù)檢查結(jié)果，將熱值修正系數(shù)調(diào)整至100%、更換失效傳感器與泄漏氣缸。

針對負(fù)荷帶不滿與擺動故障，率先檢查進(jìn)氣歧管壓差值是否超過額定值，根據(jù)檢查結(jié)果判斷是否存在油門卡澀、旁通閥卡澀與零點(diǎn)漂移問題，針對性采取活動油門、緊固閥瓣等處理措施。隨后，進(jìn)一步檢查排氣管路、三通閥的運(yùn)行工況，在管路堵塞和負(fù)荷異常擺動時(shí)則更換三通閥與疏通堵塞管道。最后，檢查燃濾、空濾情況與測量燃?xì)鈮翰钪担鼡Q堵塞部件與全新計(jì)量閥，再將熱值修正系數(shù)調(diào)整至100%。

2.5 搭建燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)

首先，在機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測方面，憑借系統(tǒng)強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理能力，定期開展燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組狀態(tài)預(yù)測試驗(yàn)，根據(jù)已掌握的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障檢修報(bào)告、設(shè)備運(yùn)行年限、各類故障出現(xiàn)率、故障出現(xiàn)前后參數(shù)波動幅度等資料，模擬未來一段時(shí)間的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組運(yùn)行工況。根據(jù)機(jī)組狀態(tài)預(yù)測結(jié)果，幫助工作人員提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的機(jī)組故障問題，依托預(yù)測報(bào)告來確定故障類型、深入分析故障成因、采取相應(yīng)措施規(guī)避故障出現(xiàn)。

其次，在故障診斷方面，系統(tǒng)有著大量自檢信號，在機(jī)組設(shè)備運(yùn)行期間出現(xiàn)參數(shù)大幅波動、參數(shù)超限、實(shí)時(shí)參數(shù)和預(yù)期值產(chǎn)生過大偏差等情況時(shí)，由系統(tǒng)自動發(fā)送報(bào)警信號，溯源分析異常情況出現(xiàn)前后的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，從而確定故障類型、鎖定故障點(diǎn)位置，在操作界面上顯示故障代碼和生成故障自診斷報(bào)告，便于后續(xù)人工診斷、現(xiàn)場檢修工作開展[6]。

2.6 做好運(yùn)行環(huán)境管理工作

外部環(huán)境是燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的重要影響因素，惡劣環(huán)境條件會干擾機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，這也是部分故障問題反復(fù)出現(xiàn)的主要誘因。因此，為保證燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行，必須做好運(yùn)行環(huán)境管理工作，為機(jī)組營造一個(gè)適宜、穩(wěn)定的工作環(huán)境。首先，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組車間嚴(yán)格按照防爆車間進(jìn)行管理，對照明燈具、開關(guān)裝置、線路等電力電器設(shè)備采取相應(yīng)的防爆措施，避免出現(xiàn)電氣火災(zāi)，如線路短路、絕緣失效而釋放熱量與形成電弧。其次，定期清理車間地面、墻面與頂棚等部位的灰塵雜物，要求車間環(huán)境寬敞明亮，安裝通風(fēng)換氣設(shè)備來改善車間條件。最后，在車間內(nèi)多點(diǎn)安裝可燃?xì)怏w報(bào)警裝置，對所使用燃?xì)馓崆斑M(jìn)行脫硫、脫水和除塵處理，確定燃?xì)夂蛄啃∮?.25 m3后，再將燃?xì)馔度胧褂谩?/p>

3 結(jié)語

綜上所述，為切實(shí)滿足日益提高的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組可靠性要求，避免在機(jī)組運(yùn)行期間頻繁出現(xiàn)各類故障問題和干擾運(yùn)行狀況。工作人員需要對燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組故障問題予以高度關(guān)注，全面掌握常見故障問題及產(chǎn)生原因，落實(shí)上述故障防范措施，在其基礎(chǔ)上制定完善的設(shè)備運(yùn)行管理模式和長效維護(hù)保養(yǎng)制度，掃清燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組大規(guī)模應(yīng)用推廣期間遇到的阻礙。