G3606发动机故障分析与排除

（吐哈油田丘东采油厂，新疆 鄯善 838202）

G3606发动机故障分析与排除

张国栋

（吐哈油田丘东采油厂，新疆 鄯善 838202）

从多个角度分析了丘东采油厂2台卡美国特彼勒G3606燃气发动机故障发生频繁的原因，通过分析并采取多种措施进行处理，解决了影响机组正常运行的问题。

电子控制模块（ECM）；空燃比模块（AFR）；机组故障

丘东采油厂2台G3606发动机是美国卡特公司生产带涡轮增压的天然气发动机组，用于带动ARIEL JGK-4型压缩机运行。因生产的需要，机组的运行率较高，由于设备逐年老化，再加上气候环境恶劣，造成发动机运行故障率偏高，影响生产正常运行。发动机在启动阶段和载荷运行中出现的主要故障为：无诊断编码的关停、盘车时意外关停、可以启动盘车但无法启动起来、发动机在运转过程中出现缺火、转速不稳和爆震停机。

一、故障分析

1．发动机启动阶段阻风门最大关闭点的设置

发动机启动时, 发动机启动阻风门位置（发动机启动阻风门保持一固定位置）通常设定在75%～90%关闭点。直到发动机达到要求转速10s为止。如果设定不合理关闭过大, 发动机转速迟迟达不到设定转速而导致启动超时关停。如果阻风门最大关闭点设置不合理，会导致发动机盘车正常但无法启动。

2．燃烧室单向阀以及管路

燃烧室单向阀管路应保持清洁畅通，钢珠动作灵活；如果阀珠出现卡堵关闭不严，导致汽缸点火不好以及缺火或回火，产生爆燃停机；同时由于汽缸缺火，其它汽缸可能超载,这样引起其它汽缸爆震。一个汽缸失火就可能使发动机超载，发动机负荷的计算，部分是基于燃气的流量，当失火的情况出现时，这些未燃烧的流量就会相应增加。它导致没有燃烧的气体通过失火的汽缸被排走，剩余的汽缸通过增加燃气消耗额来额外负担多余负荷而增加耗然气量，尽管发动机并不是真正的超载，但由于失火引起燃气流量的增加从而使发动机显示较高的载荷。

3．空燃比模块

空然比模块将检测到的进气歧管压力和燃料压差的PWM信号发送到电子ECM ，ECM使用该信息计算燃料气流量。发动机在开始盘车时ECM 向燃气切断阀提供信号打开切断阀，燃气调节阀关闭。 在燃气切断阀通电打开5s后，ECM接收来自空然比模块检测到数据，当燃料气与空气的压差低于 0．5 kPa则允许启动盘车。该模块如果工作不正常，启动阶段中产生无诊断编码的关停。

4．燃气调节系统

发动机在开始盘车时进行燃气、空气压力检测，如果燃气调节阀内漏将会导致燃料气与空气的压差大于0．5 kPa,将产生盘车关停。载荷运行中燃气供量不平稳产生发动机转速不稳定，转速上下波动大，出现超速超载以及爆燃停机。

二、故障处理

1．合理设置阻风门的最大关闭点

通过实现了便携机PC与发动机控制系统数据链路的通信，优化阻风门在发动机启动过程中的关闭点在87%，解决了机组因阻风门关闭点设置不佳而无法启动的问题。空气进气阻风门结构如图1所示。

图1 空气进气阻风门

机组控制系统通信网络结构如图2,该系统利用美国Opto 22公司SNAP-LCSX工业级实时控制器作嫁接桥梁,通过SNAP-LCSX提供的两个串口RS-232将CAT通信模块与PLC底板上的ProSoft公司生产的MVI46-MCM通信模块进行通信互通．参数优化过程中利用台湾MOXA摩莎MOXA Uport- 1250/ RS-232/422/485USB转换器与便携式PC机采用Modbus 32 Simulator 3．4．0软件进行参数配置，完成参数优化。

2．定期清洗燃烧室单向阀以及通路

机组曾连续出现爆燃停机，对各参数进行分析判断后，最后确定为燃烧室单向阀故障，通过解体检查发现燃烧室单向阀钢珠出现卡堵关闭不严，导致气缸点火不好，产生爆燃。对燃烧室单向阀通路清洁、阀珠卡堵处理，解决发动机在运行过程中曾连续出现爆燃停机的问题。

3．定期检测标定空燃比模块

图2 机组控制系统通信网络结构图

测试检查。当模块的两个端口都与大气相同时，燃料压差的工作循环应介于15．9%与18．7%之间，信号频率介于450～600Hz才能确保空然比模块正常工作。如工作循环大于该数值将会导致机组无诊断编码关停。定期检测标定空燃比模块，解决发动机在启动阶段中产生无诊断编码的关停。

4．燃气调节系统

(1)确保燃气调节阀不内漏

发动机启动盘车后出现报警为不明原因的故障停机。通过检查分析最终判断为燃气调节阀内漏。对燃气调解阀进行解体检查时发现阀座垫片存在损坏导致燃气内漏，重新进行材料选型加工，解决了因燃气调节阀阀座垫片故障无法开机的问题。

(2)调整燃气调节阀执行器拉杆位置,保证拉杆到位时阀门关闭

燃气调节阀处于关闭状态时,执行器拉杆伸长度应保证阀门关闭到位，燃气不内漏；执行器控制拉杆调节长度不够，导致燃气流量控制阀关闭不严，ECM检测到汽缸内有过剩燃气，停止机组正常启动。通过对燃气调节系统内漏的处理，解决了“盘车时存在燃气压力关停”的问题。

(3)燃气调节阀执行机构电磁阀故障处理

机组在载运行过程中出现转速不稳定，上下波动大，出现爆燃停机。对发动机的燃气系统、液压控制系统、速度传感器、空燃比模块等进行了详细的检查后，最后判断为调节阀液压执行机构电磁阀存在故障。对燃气调节阀液压执行机构进行解体检查，液压执行机构电磁阀线圈通过电流之后，阀芯动作不平稳导致燃气系统燃气供量不平稳。由于电磁阀阀芯前端长期磨损造成阀芯行程发生变化，阀芯液压腔室机械密封部件产生变形导致液压油泄漏，通过对电磁阀阀芯二次加工和对机械密封部件更换，解决了发动机因转速不稳定导致停机的问题。

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