12V 190型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組啟動(dòng)困難成因及對(duì)策研究

耿勝平

中國(guó)石油集團(tuán)電能有限公司

大慶油田第九采油廠現(xiàn)有服役燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組10臺(tái)（龍一聯(lián)電站兩臺(tái)勝動(dòng)500GF-PT型及兩臺(tái)濟(jì)柴600GF-TK1 機(jī)組，葡西電站三臺(tái)勝動(dòng)500GFPT 型機(jī)組，新店電站一臺(tái)勝動(dòng)500GF-PT 型機(jī)組，齊家北電站兩臺(tái)濟(jì)柴600GF-TK1機(jī)組），機(jī)組均由12V 190 型燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)1FC6 發(fā)電機(jī)發(fā)電，中國(guó)石油集團(tuán)電能有限公司氣電公司油田外圍燃機(jī)分公司作為乙方已經(jīng)為其機(jī)組運(yùn)維十二年，面對(duì)生產(chǎn)過(guò)程遇到的各種問(wèn)題，均圓滿解決。為能更好的讓相關(guān)技術(shù)人員深入了解燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)啟動(dòng)困難的成因，確保發(fā)電機(jī)組安全平穩(wěn)發(fā)電，外圍燃機(jī)分公司專(zhuān)業(yè)人員結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的組成原理、啟機(jī)流程及故障進(jìn)行分析歸納，并總結(jié)出啟機(jī)困維的應(yīng)對(duì)對(duì)策。

1 啟動(dòng)系統(tǒng)概況

1.1 機(jī)組組成及啟動(dòng)原理

機(jī)組啟動(dòng)系統(tǒng)是由電氣啟動(dòng)系統(tǒng)、可燃?xì)夤┙o系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、電子調(diào)速系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)組成[1-2]。機(jī)組憑借外部能量源拖帶發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)將可燃?xì)馀c空氣混合，有序輸入到各氣缸內(nèi)部，經(jīng)高電壓點(diǎn)火混合氣，促使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，機(jī)組從低速狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)[3]。

1.2 機(jī)組成功啟動(dòng)必備條件

（1）具備提供短時(shí)足夠大的啟動(dòng)力矩及啟動(dòng)轉(zhuǎn)速。

（2）燃燒室內(nèi)可燃?xì)怏w和空氣混合比例調(diào)整適中，燃燒時(shí)熱效率足夠大。

（3）點(diǎn)火系統(tǒng)終端各路輸出電壓足夠大。

（4）控制柜內(nèi)電控系統(tǒng)及保護(hù)回路工作正常，機(jī)組不存在缺油、斷水情況，且盤(pán)車(chē)正常。

（5）環(huán)境溫度適于機(jī)組啟動(dòng)。

1.3 機(jī)組啟機(jī)流程

1.3.1 勝動(dòng)500GF-PT型機(jī)組

（1）發(fā)電機(jī)組控制屏（PLT－500 型）送電。將盤(pán)面“直流啟動(dòng)電源開(kāi)關(guān)”“調(diào)速器電源開(kāi)關(guān)”“電磁閥電源開(kāi)關(guān)”“緊急停機(jī)開(kāi)關(guān)”旋至開(kāi)啟位置，“怠速/額定開(kāi)關(guān)”旋至怠速位置[4]。

（2）連接發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)動(dòng)力線，合閘送電。開(kāi)啟預(yù)供油泵向發(fā)動(dòng)機(jī)供油，踩下腳踏開(kāi)關(guān)，按“預(yù)供油開(kāi)關(guān)”按鈕或往復(fù)扳動(dòng)“手動(dòng)預(yù)供油泵”扳手向機(jī)組供油，使機(jī)油壓力大于1 bar。

（3）啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組。按下發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)按鈕。機(jī)組啟動(dòng)點(diǎn)火，按時(shí)不應(yīng)超過(guò)5 s，迅速松開(kāi)啟動(dòng)按鈕，隨即踢開(kāi)腳踏開(kāi)關(guān)鎖扣。機(jī)組啟動(dòng)成功后，先進(jìn)行暖機(jī)，運(yùn)行轉(zhuǎn)速保持在700 r/min，就地觀察J12VT監(jiān)控儀及兩側(cè)缸溫控制器指示參數(shù)是否達(dá)到規(guī)定值，運(yùn)行平穩(wěn)后將“怠速/額定開(kāi)關(guān)”旋至額定位置[5]。

（4）機(jī)組空載運(yùn)行時(shí)，水溫及油溫均達(dá)到40 ℃以上，方可帶負(fù)荷運(yùn)行。并網(wǎng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)高溫回水溫度保持在70～80 ℃之間，水溫及油溫均不大于90 ℃，機(jī)油壓力應(yīng)在3.92～7.84 bar之間。

1.3.2 濟(jì)柴600GF-TK1型機(jī)組

（1）發(fā)電機(jī)控制屏（PLT－600 型）送電。將盤(pán)面“直流啟動(dòng)電源開(kāi)關(guān)”“調(diào)速器電源開(kāi)關(guān)”“電磁閥電源開(kāi)關(guān)”“緊急停機(jī)開(kāi)關(guān)”旋至開(kāi)啟位置，“怠速/額定開(kāi)關(guān)”旋至怠速位置。

（2）連接機(jī)組啟動(dòng)動(dòng)力線，合閘送電。開(kāi)啟預(yù)供油泵向發(fā)動(dòng)機(jī)供油，踩下腳踏開(kāi)關(guān)，按“預(yù)供油開(kāi)關(guān)”按鈕或往復(fù)扳動(dòng)“手動(dòng)預(yù)供油泵”扳手向機(jī)組供油，使機(jī)油壓力大于1 bar。

（3）啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組。按下發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)按鈕，機(jī)組啟動(dòng)點(diǎn)火，按時(shí)不超過(guò)5 s，迅速松開(kāi)啟動(dòng)按鈕，隨即踢開(kāi)腳踏開(kāi)關(guān)鎖扣。機(jī)組啟動(dòng)成功后，進(jìn)行暖機(jī)，運(yùn)行轉(zhuǎn)速保持在700 r/min，觀察儀表盤(pán)及排溫儀指示參數(shù)是否達(dá)到規(guī)定值，運(yùn)行平穩(wěn)后將“怠速/額定開(kāi)關(guān)”旋至額定位置。

（4）機(jī)組空載運(yùn)行，水溫及油溫均達(dá)到40 ℃以上，方可帶負(fù)荷運(yùn)行。并網(wǎng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)高溫循環(huán)水水溫保持在75～85 ℃之間，水溫及油溫均不大于90 ℃，機(jī)油壓力應(yīng)在4～8 bar之間。

2 啟動(dòng)系統(tǒng)故障及分析

2.1 故障現(xiàn)象

（1）啟動(dòng)力矩異常，拖帶機(jī)組時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)速低于90 r/min。

（2）啟動(dòng)力矩正常，拖帶機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)正常，但發(fā)動(dòng)機(jī)不著車(chē)。

（3）啟動(dòng)轉(zhuǎn)速在300～600 r/min 之間時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作失速，當(dāng)松開(kāi)機(jī)組啟動(dòng)按鈕，發(fā)動(dòng)機(jī)快速停車(chē)。

2.2 啟動(dòng)困難成因

通過(guò)對(duì)12V 190 型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組故障的匯總，從電氣啟動(dòng)系統(tǒng)、可燃?xì)夤┙o系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、環(huán)境溫度、進(jìn)排氣系統(tǒng)及機(jī)組內(nèi)部條件六方面闡述機(jī)組啟動(dòng)困難的成因[6-10]。

2.2.1 電氣啟動(dòng)系統(tǒng)

（1）蓄電池饋電。當(dāng)蓄電池組維護(hù)保養(yǎng)不及時(shí)，電壓低于18 V(DC)，會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行器、控制器、電磁閥等無(wú)法正常工作[11]。

（2）啟動(dòng)柜輸出直流電過(guò)低。啟動(dòng)柜工作原理是將三相380 V(AC)動(dòng)力電源，經(jīng)過(guò)變壓器及橋式全波整流轉(zhuǎn)換成低電壓、大電流的直流電輸出給啟動(dòng)馬達(dá)。故障多為柜內(nèi)元器件（三相變壓器、二極管、熔斷器、交流接觸器等）長(zhǎng)期使用損壞所致。

（3）電氣元件接觸不良。主要包括控制屏上各轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)或啟動(dòng)按鈕因積碳接觸不良、損壞等。

（4）啟動(dòng)馬達(dá)破損。按規(guī)定啟動(dòng)馬達(dá)單次運(yùn)行時(shí)間不得超出5 s，短時(shí)間內(nèi)連續(xù)啟動(dòng)不能超過(guò)三次。當(dāng)未按規(guī)定連續(xù)啟動(dòng)機(jī)組次數(shù)過(guò)多時(shí)，啟動(dòng)馬達(dá)熱量無(wú)法散失，導(dǎo)致燒毀。

（5）保護(hù)回路動(dòng)作。雖然機(jī)組控制屏“電磁閥”已送電，但熱控回路若收到停機(jī)信號(hào)（勝動(dòng)機(jī)組由J12VT監(jiān)控儀發(fā)出；濟(jì)柴機(jī)組就地由壓力開(kāi)關(guān)發(fā)出）會(huì)將電磁閥電壓降至0，電磁閥因失電阻斷可燃?xì)怏w進(jìn)入燃燒室。

（6）控制回路故障。勝動(dòng)500GF-PT 機(jī)組采用2301A電子調(diào)速系統(tǒng)，常見(jiàn)的故障原因：轉(zhuǎn)速傳感器破損或執(zhí)行器數(shù)據(jù)線絕緣老化導(dǎo)致執(zhí)行器鎖定在全關(guān)位置，引起節(jié)氣門(mén)關(guān)閉，可燃?xì)怏w無(wú)法進(jìn)入燃燒室；啟動(dòng)燃料極限設(shè)置過(guò)低，轉(zhuǎn)速微調(diào)；電位器斷路；控制器燒損；前驅(qū)器故障；啟機(jī)怠速設(shè)置過(guò)低；執(zhí)行器卡頓。濟(jì)柴600GF-TK1采用EGS-02調(diào)速系統(tǒng)，常見(jiàn)故障原因：進(jìn)氣歧管壓力傳感器全部損壞導(dǎo)致執(zhí)行器失電，引起節(jié)氣門(mén)關(guān)閉，可燃?xì)怏w無(wú)法進(jìn)入燃燒室；ECU故障；執(zhí)行器卡頓；燃料閥故障；轉(zhuǎn)速傳感器破損等造成啟機(jī)困難。

2.2.2 可燃?xì)夤┙o系統(tǒng)

（1）當(dāng)啟機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到要求，無(wú)著車(chē)跡象時(shí)，若混合氣沒(méi)有進(jìn)入氣缸內(nèi)，此時(shí)執(zhí)行器開(kāi)度全開(kāi)位，機(jī)組難啟動(dòng)的成因?yàn)橥獠繗庠磯毫^(guò)低、電磁閥不開(kāi)啟、調(diào)壓閥損壞導(dǎo)致其后側(cè)氣源壓力過(guò)低，節(jié)氣門(mén)總成機(jī)械卡頓等。

（2）當(dāng)機(jī)組剛啟動(dòng)轉(zhuǎn)速在100 r/min 左右時(shí)，僅部分氣缸工作，無(wú)法啟機(jī)著車(chē)，多是混合比調(diào)整不合適，進(jìn)入機(jī)組各缸燃燒室內(nèi)的混合氣空燃比超出預(yù)期范圍。

2.2.3 點(diǎn)火系統(tǒng)

（1）勝動(dòng)500GF-PT 機(jī)組。點(diǎn)火系統(tǒng)（圖1）異常導(dǎo)致啟動(dòng)困難的成因如下：①點(diǎn)火桿長(zhǎng)期使用或產(chǎn)品質(zhì)量差，點(diǎn)火能量小，出現(xiàn)弱火或斷火；②點(diǎn)火桿長(zhǎng)期使用或存放不當(dāng)，電極間的間隙變小，點(diǎn)火桿受潮、絕緣差、內(nèi)阻過(guò)大；③高壓線破損或接觸不良；④高壓點(diǎn)火線圈破損，日常維護(hù)不當(dāng)，造成線圈匝間短路、內(nèi)部氧化、觸點(diǎn)接觸不良；⑤機(jī)組中磁電機(jī)點(diǎn)火電壓低、點(diǎn)火脈沖弱。

（2）濟(jì)柴600GF-TK1 機(jī)組。點(diǎn)火系統(tǒng)異常導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)困難的成因如下：①電源電壓超出10～32 V(DC)，MIC 500 點(diǎn)火控制器損壞；②信號(hào)傳感器破損；③點(diǎn)火系統(tǒng)中線路絕緣性能差，點(diǎn)火能量小。

2.2.4 環(huán)境溫度

發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)、長(zhǎng)期停運(yùn)及環(huán)境溫度過(guò)低會(huì)造成機(jī)油黏稠度增大，運(yùn)轉(zhuǎn)阻力變大，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)低而很難著車(chē)。

2.2.5 進(jìn)排氣系統(tǒng)

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管尾部防爆門(mén)損壞，進(jìn)氣系統(tǒng)中進(jìn)氣歧管漏氣嚴(yán)重。

（2）空氣濾清器中濾芯堵塞嚴(yán)重（保養(yǎng)不及時(shí)、沙塵天氣多），只有可燃?xì)膺M(jìn)入氣缸內(nèi)。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管總成堵塞，氣道流通不暢致使氣缸內(nèi)進(jìn)入的混合氣受阻。

（4）配氣正時(shí)漂移，造成點(diǎn)火時(shí)限偏差嚴(yán)重而著車(chē)?yán)щy。

2.2.6 機(jī)組內(nèi)部條件

（1）機(jī)組因缺油、斷水非正常停機(jī)后，致使軸承燒死、抱軸及活塞熔化嚴(yán)重阻礙機(jī)組啟動(dòng)。

（2）氣缸蓋內(nèi)下護(hù)套膠圈老化致使密封不嚴(yán)滲水，造成頂缸。

（3）氣缸內(nèi)有異物（如進(jìn)排氣門(mén)破損或座圈掉茬）。

3 啟動(dòng)困難的應(yīng)對(duì)對(duì)策

3.1 電控系統(tǒng)

（1）技術(shù)人員首先要掌握12V 190 型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組電控系統(tǒng)各部件結(jié)構(gòu)及其工作原理，和常用表（萬(wàn)用表、兆歐表、數(shù)字鉗形表等）的使用方法。

（2）確保人和設(shè)備安全，不擴(kuò)大故障范圍，掌握元器件特性及回路組成。步驟為：科學(xué)分析故障成因→合理校驗(yàn)元器件→確認(rèn)并修復(fù)故障點(diǎn)→定期復(fù)查。

（3）對(duì)勝動(dòng)500GF-PT 型燃?xì)鈾C(jī)組，以執(zhí)行器（圖2）在啟機(jī)時(shí)的開(kāi)度作為分界線，按下啟動(dòng)按鈕，執(zhí)行器正常動(dòng)作為全開(kāi)后迅速關(guān)到最小位置。當(dāng)執(zhí)行器不動(dòng)作則依次查控制回路、元器件（如：2301A電子調(diào)速器、轉(zhuǎn)速探頭、相關(guān)數(shù)據(jù)線、前驅(qū)動(dòng)器等）、直流電源回路及熱控保護(hù)回路；當(dāng)執(zhí)行器處于全開(kāi)位置并保持時(shí)，說(shuō)明進(jìn)氣不足，應(yīng)排查可燃?xì)夤┙o系統(tǒng)。

圖2 執(zhí)行器Fig.2 Actuator

（4）對(duì)濟(jì)柴600GF-TK1 型燃?xì)鈾C(jī)組，以執(zhí)行器在啟機(jī)時(shí)的開(kāi)度作為分界線，按下啟動(dòng)按鈕，執(zhí)行器正常動(dòng)作為全開(kāi)后迅速關(guān)到最小位置。當(dāng)執(zhí)行器不動(dòng)作或失電首先刷機(jī)（通過(guò)電腦將程序重新寫(xiě)入ECU 中），然后依次查找壓力模塊、轉(zhuǎn)速探頭、相關(guān)數(shù)據(jù)線、直流供電回路、保護(hù)回路是否誤動(dòng)，各轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等是否正常；當(dāng)執(zhí)行器處于全開(kāi)位置并保持時(shí)，說(shuō)明進(jìn)氣不足，應(yīng)排查可燃?xì)夤┙o系統(tǒng)。

3.2 可燃?xì)夤┙o系統(tǒng)

（1）電磁閥的排查。電磁閥工作電壓是24 V(DC)，接通電源應(yīng)聽(tīng)到“咔”的聲響，無(wú)聲則查供電或更換電磁閥。

（2）調(diào)壓閥的排查。用壓力校驗(yàn)儀測(cè)量調(diào)壓閥進(jìn)出壓力，混合增壓前的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組調(diào)壓閥后壓力應(yīng)為0.000 8～0.001 2 bar，調(diào)壓閥前壓力應(yīng)為0.01～0.05 bar，超差則更換。

（3）節(jié)氣門(mén)拒動(dòng)的排查。節(jié)氣門(mén)的動(dòng)作是由調(diào)速系統(tǒng)控制的。若節(jié)氣門(mén)拒動(dòng)，首先應(yīng)檢查調(diào)速控制器供電電源，測(cè)量調(diào)速器電壓是否為24 V(DC)。再檢查轉(zhuǎn)速微調(diào)電位器是否觸點(diǎn)接觸不良、損壞或者開(kāi)路，將萬(wàn)用表調(diào)至電阻當(dāng)，測(cè)量電位器阻值應(yīng)在0～100 Ω范圍內(nèi)線性變化。轉(zhuǎn)速傳感器與機(jī)組飛輪齒圈間隙應(yīng)在0.5～1.0 mm之間，轉(zhuǎn)速傳感器的直流電阻為194～224 Ω。

（4）節(jié)氣門(mén)小幅度動(dòng)作的排查。檢查機(jī)組兩側(cè)節(jié)氣門(mén)是否同步且能完全打開(kāi)、關(guān)閉，如節(jié)氣門(mén)動(dòng)作幅度小，應(yīng)調(diào)整調(diào)速控制器上的燃料極限電位器至刻度10，至少調(diào)至7。

（5）混合器的排查。手動(dòng)調(diào)節(jié)混合氣無(wú)法使可燃?xì)馀c空氣混合均勻。勝動(dòng)500GF-PT 機(jī)組混合器位于節(jié)氣門(mén)前，應(yīng)檢查內(nèi)部膜片是否損壞及各膜片運(yùn)動(dòng)軌跡；濟(jì)柴600GF-TK1 機(jī)組混合器位于渦輪增壓器前，應(yīng)檢查其內(nèi)側(cè)是否發(fā)生形變。

3.3 點(diǎn)火系統(tǒng)

（1）將高壓點(diǎn)火線連點(diǎn)火桿一端處拔出約10 mm，關(guān)閉氣源，啟動(dòng)機(jī)組，觀察間隙處有無(wú)火花及火花的強(qiáng)弱?；鸹☉?yīng)強(qiáng)且伴有“啪啪”聲響。

（2）如火花弱，檢查高壓點(diǎn)火線和低壓線是否破損。用萬(wàn)用表測(cè)量高壓點(diǎn)火線和低壓線的電阻均應(yīng)小于1 Ω。

（3）高壓包排查。高壓包內(nèi)部應(yīng)無(wú)氧化，高壓包的初級(jí)線圈電阻為11～12 Ω，次級(jí)繞組電阻為6.3 kΩ，超差則更換。

（4）磁電機(jī)的排查。啟機(jī)前，旋轉(zhuǎn)磁電機(jī)的航空插頭。將數(shù)字萬(wàn)用表打到250 V(DC)檔，表紅筆接磁電機(jī)插針G，表黑筆接磁電機(jī)殼體。手動(dòng)盤(pán)車(chē)，插針G 與地之間的電壓顯示180～200 V(DC)為正常。

（5）MIC500 點(diǎn)火控制器的排查。技術(shù)人員可通過(guò)點(diǎn)火控制器上蓋頂部發(fā)光二極管的閃爍次數(shù)判斷故障狀態(tài)。

（6）點(diǎn)火桿的檢查。點(diǎn)火桿的電極處無(wú)油污，點(diǎn)火桿的間隙應(yīng)為0.5～0.8 mm（圖3），電阻不大于25 kΩ，中心電極對(duì)外殼絕緣電阻不小于50 MΩ。當(dāng)點(diǎn)火桿電阻大于25 KΩ或間隙超差時(shí)，易導(dǎo)致點(diǎn)火弱或斷火，應(yīng)及時(shí)更換。

圖3 檢測(cè)點(diǎn)火桿Fig.3 Testing the ignition rod

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)12V 190 型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)機(jī)組啟動(dòng)困難的成因分析，從電控系統(tǒng)、可燃?xì)夤┙o系統(tǒng)及點(diǎn)火系統(tǒng)三個(gè)方面制定對(duì)策，能及時(shí)排除12V 190型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)啟機(jī)困難故障，并在很大程度上為機(jī)組檢修方案提供了依據(jù)，為后期解決機(jī)組故障積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)可極大地提高生產(chǎn)效率，確保機(jī)組安全、平穩(wěn)運(yùn)行。