天然气发动机缸温温差大故障分析及处理

李耀产

（吐哈油田公司机械厂，新疆 哈密 839009）

天然气发动机缸温温差大故障分析及处理

李耀产

（吐哈油田公司机械厂，新疆 哈密 839009）

对油田公司16SGT/W74压缩机组动力端缸温温差大的原因进行了分析，使用故障排除法解决了问题。

天然气发动机；16SGT/W74；缸温温差大；故障诊断；排除法

鄯善采油厂丘陵联合站5台原料气增压装置采用美国库伯公司生产的16SGT/W74压缩机组，压缩端为W74型4缸整体对置往复式2级压缩机组，动力端为V型16缸带涡轮增压器和中冷器的天然气发动机，机组额定功率为1976kW，转速范围600～900r /min，单台机组日产25万m3天然气。该机组通过两级压缩将集输天然气压力由0.1MPa提高到3.2MPa，高压天然气为下游制冷机膨胀机工艺提压。

一、故障现象

自2014年11月以来3#机组在正常加载运行过程中出现缸温温差大报警，并伴有偶发性转速波动大及个别缸爆震现象，计算空气蝶阀输出波动大，输出值为0%～8%，机组已无法正常运行。

二、故障诊断

1.故障可能原因

（1）CPU90点火系统故障。若CPU90损坏或者线路虚接、接地会导致断火、点火顺序和点火时间紊乱，部分缸不工作或工作不正常，造成缸温温差大。

（2）进排气门损坏。

（3）进排气门间隙不当。

（4）燃气门间隙调节不当。

（5）空燃比控制系统故障。

（6）其他系统故障。如排温热电偶虚报参数；空气管线堵塞导致左右排空气流量不一致，都有可能导致发动机缸温温差大。

2.故障分析

通过观察FT50控制盘参数显示模块后发现，发动机缸温分布为左排缸缸温高，右排缸缸温低，属于整体温差大故障。可以排除进排气门、燃气门间隙调节不当、热电偶虚报缸温及CPU90故障造成的个别缸温温差大故障。

将拨码盘拨到81发现FT50计算的空气蝶阀开度输出值变化较大，变化范围为0%～8%，变化大可能空燃比系统出现故障。

空燃比控制系统是闭环PID控制系统，系统如图1所示。当负载、转速和空气汇管压力变化时，PID调节器根据程序设定的K2值和压力值，输出定空燃比的空气蝶阀开度值，从而保证进入燃烧室的空气压力和流量恒定。

图1 空燃比控制系统结构及控制图

若仪表风压力过低、调压阀调压过低，FT50控制系统PID模块根据工况会增大蝶阀开度，拨码盘80开度会变大，而现场计算开度却很小。通过此排除仪表风和调压阀的故障。

拨动FT50拨码盘54、55、30及31后发现左右排空气汇管压力和温度偏差较大，偏差如表1所示。通过表1可以看出右排空气汇管压力先对左排压力高，在发动机负载一定，燃气需求一定的情况下，右排空气压力小，进入左排缸的空气流量小，左排温会变高，同时左排空燃比降低，过低的空燃比会导致燃烧室发生爆震现象。若压力变送器出现故障，则FT50检测到的压力只能是0PSI，此时PID调节器输出的蝶阀开度只可能是100%，所以排除压力变送器故障。根据排除法，故障部件可能为I/P转换器、比例阀、蝶阀或者蝶阀执行器。

表1 左右排参数偏差对比表

三、故障处理

机组停机后，正常情况下FT50控制系统输出蝶阀开度为100%,检查空气蝶阀和蝶阀执行器，发现左排空气汇管蝶阀开度为100%，右排空气蝶阀开度为80%，若I/P转换器和比例阀出现故障，则左空气汇管蝶阀开度不可能是100%，所以排除I/P转换器和比例阀故障。机组停机后，正常情况下可以用力推动蝶阀执行器连杆，但用力推动右排蝶阀执行器连杆时，连杆没有动作，说明蝶阀失去调节空气流量的作用，拆解右空气碟阀后发现空气碟阀的活塞卡死并损坏，已无法继续使用。

更换右排蝶阀执行器和调整好蝶阀执行器连杆尺寸，机组加载0.5h后，发动机左右排缸温温差变小，控制面板温差大故障灯不再闪烁。

拨动FT50拨码盘显示左右排空气压差和温度进一步缩小，FT50空气蝶阀开度在40%左右，爆震现象消失，机组实现了平稳运行。

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