瓦斯发动机故障超前综合防控技术措施分析

殷 帅

（晋煤集团金驹股份公司，山西晋城048006）

0 引言

晋煤集团瓦斯利用总量和利用率一直排在全国首位，目前有三种瓦斯发电系统，第一种是30%≤CH4≤45%，第二种是12%≤CH4≤30%，第三种是8%≤CH4≤12%。随着瓦斯利用技术水平的不断提高，甲烷含量低于8%的瓦斯，除乏风利用系统外，利用更经济的直接燃烧技术或低温催化燃烧技术产生热源进行供热和发电，项目正在进入可研立项实施阶段。

为了缩短篇幅，本文不具体针对哪一种系统或针对具体的设备型号，不对一些由于设备及配件寿命、目前工艺技术水平/制造水平所限、安装质量所引起的故障原因作描述分析，运行管理过程中可参考厂家发动机使用维护手册进行各项工作。

1 问题的提出

不管是发动机设备厂家，还是大多数专业书籍或刊物，对发动机的运行故障，一般都是列出所有故障名称，然后描述如何全面查找、如何排除故障，即针对的是被动性的工作习惯，很少根据故障出现的概率追根溯源提出根本性的解决办法。现在，随着与发动机相关的技术水平的提高，以及系统、设备、材料的先进性和质量不断提高，很多故障都可以得到有效的超前防范，甚至在实施可靠的技术措施后可从根本上消灭事故隐患。本文笔者将根据自己的现场实践经验及多方学习总结一些故障超前防范的技术措施，不当甚至错误之处请不吝赐教。

2 瓦斯发动机可防控故障、主要故障原因及防控技术措施

（1）发动机不能启动、启动困难或工作不均匀。

主要故障原因：燃料气质量差，表现在含水量高、粉尘等杂质量大，或瓦斯含量不稳定，超出发动机适用范围，除直接影响发动机工作外，还会使前面的进气过滤器、调压阀、阻火器等发生故障，间接导致燃料气流量不足，造成发动机运行故障。

防控技术措施：源头利用先进的系统和设备实现降温、除尘、脱水等净化处理、稳定浓度的掺混工艺。目前我们采用溴化锂机组+吸附脱水，为了节能，冬天溴化锂机组停运，利用机组冷却塔直接降温，夏天可以停运吸附脱水设备。脱水净化处理后，可与压缩后瓦斯本身高温进行热交换升温，以尽量实现输送途中瓦斯气温度在露点以下；而一些老矿井建设时没有这些系统，或多气源汇集直供电厂，可在电厂内加脱水除尘为一体的设备，并在总管加设简易节能的掺混系统（如文丘里掺混）。

（2）发动机转速不足（失速）。

主要故障原因：负荷过大，或存在引起故障（1）的原因。

防控技术措施：除采取处理第一种故障的措施外，对负荷大、不稳定的设备，可在电动机和负荷之间用液力耦合联轴器连接，实现发动机出力自动控制，保证输出功率基本恒定。

（3）发动机启动转速不稳定或不升速，运行中发动机功率不足。

主要故障原因：除存在造成故障（1）的原因之外，可能的故障原因还有转速传感器被飞轮扫坏、调速器连接杠杆连接点移位、气门间隙变化等。

防控技术措施：传感器与飞轮间隙要调整在规定范围的上限值，避免飞轮齿飞边毛刺将传感器感应头扫坏，尽量将传感器安装在发电机侧；重新调整调速器，调整杠杆使其动作灵活；重新调整气门间隙。关键点是连接或固定螺丝件型式要选用能可靠自锁的。

（4）瓦斯气消耗量大。

主要故障原因：有气缸火花塞不跳火、点火提前角错误。

防控技术措施：在实时监测气源各项指标参数是否正常的情况下，重点监测缸温和排气温度是否正常，确保及时发现、消除故障。

（5）发动机声音异常。

主要故障原因：气质各项指标差，中冷器进水温度及中冷器后的空气温度过高，点火提前角、空燃比数值漂移偏差，出现爆燃现象。

防控技术措施：除采取处理故障（1）的措施外，设计和设备招标时要选择可靠的冷却系统，保证水温度满足要求；要实时监测、判断中冷器、点火提前角、空燃比是否正常。防控关键点除了采取先进可靠的实时监测监控系统外，对影响点火提前角、空燃比的相关部件，一定要严格控制质量，保证其材料的耐磨性、自锁功能的可靠性。

（6）气缸横桥、中轴断裂及触头断裂。

这种情况在国产发动机上较为易发，也是多年来没有得到很好的解决的问题。

主要故障原因：组件配套、连接螺丝螺母选型设计不科学合理，螺母易松动，部件材质选取不当。

防控技术措施：选取刚性好、韧性好的材料，双锁螺母选用带牙面、带弹性垫的锁紧螺母组件。

3 其他超前综合防控措施

3.1 采用目前最先进的智能管理系统

管理系统至少应具备的功能：

（1）采集所有的系统运行的关键数据，如：1）发动机及系统各点温度、压力；2）发动机的振动数据、位移部件的移动数据；3）点火相关数据、空燃比数据；4）气源数据、尾气数据；5）润滑系统数据、水循环系统数据；6）发动机的转速、出力数据；7）一些与维修保养相关的数据。

（2）具备预警、报警、极限自动停车功能，如：1）发动机各种停车报警（如超速、传感器故障、电源故障、控制器故障、超温、振动超限、气源指标超限等等）；2）发动机一般报警和预警（如空燃比、压力、温度、流量、液位、气源、尾气、传感器、电源等）；3）湿式水封水位低报警和保护；4）湿式水封水位低自动补水；5）管道瓦斯浓度连续自动检测和瓦斯浓度低报警；6）环境瓦斯浓度连续自动检测和瓦斯浓度高报警；7）瓦斯浓度超标断电保护；8）主、备用水泵故障报警及自动切换保护；9）循环水池水位低报警。

（3）具备各式兼容和远传功能，必要时可进行远程紧急操作。

目的是使发动机的监控状态实时地传到需要的固定和移动设备上，以便随时掌握发动机运行状况，提前防范，把一切故障和事故消灭在萌芽状态。

3.2 严格按照使用说明书进行定期维护保养

这是保证发动机安全正常运行、延长使用寿命的最基本手段，主要包括以下内容：

（1）按照保养内容及间隔时间进行保养，就像爱护自己的爱车一样。

（2）易损件严格按照规定的更换时间进行更换。（3）尽量采购原厂的零部件。

3.3 像对待人一样建立详细的档案资料

给发动机建立档案资料，就像人有了户籍资料、工作档案资料、病历资料等一样，不但有利于经营管理，更是掌握发动机“健康”状况的必要手段，对保障发动机的安全正常运行、预防故障与事故的发生、延长使用年限有着不可或缺的作用。

（1）基本信息档案，包括规格型号、厂家、到货及使用日期、转移调拨等信息。

（2）运行信息档案，包括详细的实际正常运行时间、故障停车时间、维修保养时间、完好备用时间、发生的各类故障和事故详细信息等。

（3）维修和保养详细信息，包括维修保养日期、维修保养部位、更换的零部件情况、维修保养后发动机恢复状况等。

4 结语

以上所述瓦斯发动机的一些故障及防控技术措施，仅仅是笔者在现场实践中积累的一点技术经验，是日常所发生的全部故障中很少的一部分，何况影响整个发电系统的因素更加繁杂。不过，随着瓦斯利用技术的飞速发展，我国的瓦斯发电会越来越先进、安全、可靠。在监测监控技术不断完善的今天，燃气发动机智能管理系统正日益成熟，具备了“听”（声音）、“摸”（温度、振动等）、“看”（内部的运行状况）、“检”（各种数据等）等功能，将来还能实现人工智能，形成智能化的综合管理系统，而且可远传到任何所需要的地方，能确保燃气发动机及整个发电系统更智能、安全、高效地运行。