徐太貴

（中油國際管道有限公司，北京 100028）

0 引言

中緬原油管道緬甸段全長750.8 km，沿線共設(shè)置4 座輸油站場和1 座計(jì)量站場。由于緬甸電力資源匱乏，且輸油站場又位于較偏僻的山區(qū)及海島，故在設(shè)計(jì)時(shí)采用卡特彼勒G3616 型燃?xì)獍l(fā)動機(jī)作為輸油泵的驅(qū)動方式，天然氣來源于鄰近的中緬天然氣管道沿線各分輸氣閥室或輸氣站場[1]。G3616 型燃?xì)獍l(fā)動機(jī)是美國卡特彼勒公司生產(chǎn)制造的16 缸V 形排列發(fā)動機(jī)，該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性高、監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)達(dá)[2]。

1 燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的故障類型及原因分析

1.1 爆燃

ECM（Engine Ccontrol Module，發(fā)動機(jī)控制模塊）是G3616型燃?xì)獍l(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，該型發(fā)動機(jī)的大部分功能均由ECM 控制。在該型發(fā)動機(jī)每相鄰兩個(gè)缸之間有一個(gè)爆燃傳感器，該傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)ECM 處理，通過調(diào)整點(diǎn)火時(shí)刻來調(diào)整缸內(nèi)的爆燃水平，一旦點(diǎn)火時(shí)刻無法繼續(xù)調(diào)整爆燃水平降至一個(gè)正?？山邮芊秶?，則會引起發(fā)動機(jī)自動停機(jī)[3]。

引起發(fā)動機(jī)產(chǎn)生爆燃現(xiàn)象的原因主要有：①超載運(yùn)行。發(fā)動機(jī)負(fù)載過高或者負(fù)載增加幅度過快，導(dǎo)致氣缸內(nèi)燃燒加劇直致爆燃現(xiàn)象發(fā)生。在發(fā)動機(jī)加載過程中，應(yīng)注意緩慢進(jìn)行加載，同時(shí)應(yīng)保持機(jī)組的負(fù)載始終處于額定負(fù)載范圍內(nèi)；②氣缸積碳嚴(yán)重。積碳的增加通常伴隨著機(jī)油消耗過量現(xiàn)象，氣缸內(nèi)的積碳極易成為高溫?zé)狳c(diǎn)源，導(dǎo)致氣缸燃燒室燃燒不均勻引起爆燃現(xiàn)象；③空燃比不正確。過稀的混合燃?xì)鈺谷紵郎囟忍嵘?，從而提升機(jī)體的溫度，導(dǎo)致爆燃現(xiàn)象的產(chǎn)生；④點(diǎn)火提前角不正確。點(diǎn)火角過于提前提早地點(diǎn)火會使得活塞還處于壓縮沖程時(shí)，大部分混合燃?xì)饩鸵驯稽c(diǎn)燃，此時(shí)未燃燒的混合燃?xì)獬惺芩查g高壓而產(chǎn)生自燃引發(fā)爆燃；⑤冷卻系統(tǒng)異常。G3616 型燃?xì)獍l(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)有兩路冷卻，一路稱為EJW，主要用于活塞和氣缸等部件的冷卻；另一路稱為TAW，主要用于壓縮空氣的冷卻。如果冷卻系統(tǒng)管路泄漏、堵塞，或冷卻風(fēng)扇電機(jī)損壞，冷卻液不能正常發(fā)揮冷卻作用，則發(fā)動機(jī)機(jī)體溫度和壓縮空氣溫度都有可能提升，導(dǎo)致爆燃現(xiàn)象的發(fā)生；⑥部分氣缸點(diǎn)火不正常。不點(diǎn)火的氣缸會加劇其他缸的燃燒超載導(dǎo)致爆燃。氣缸不點(diǎn)火，重點(diǎn)檢查火花塞點(diǎn)火間隙和預(yù)燃室針型閥；⑦爆燃傳感器故障。故障的爆燃傳感器或電路問題會觸發(fā)錯(cuò)誤的爆燃報(bào)警。

1.2 缸頭異響

在發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中，出現(xiàn)某部分氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)聲音較其他缸聲音大或者異常響動等現(xiàn)象。

引起氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)聲音偏大的原因：①氣門間隙不正常，卡特彼勒G3600 系列燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的氣門間隙標(biāo)準(zhǔn)為進(jìn)氣門0.50±0.08 mm，排氣門1.27±0.08 mm，注氣門0.64±0.08 mm；②閥橋或閥門間隙不適當(dāng)；③氣缸潤滑不足；④氣缸蓋或相關(guān)元件（閥門、閥簧、閥門鎖和閥門旋轉(zhuǎn)器）存在故障；⑤預(yù)燃室螺栓有斷裂或者松動；⑥活塞環(huán)處有故障，通過測量缸壓可以確定；⑦凸輪軸磨損。

1.3 點(diǎn)火系統(tǒng)故障

在發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中，出現(xiàn)某個(gè)氣缸缸溫降低或者不點(diǎn)火現(xiàn)象，導(dǎo)致故障停機(jī)。

引起此現(xiàn)象的原因主要有：①火花塞點(diǎn)火間隙異常。G3616型燃?xì)獍l(fā)動機(jī)火花塞點(diǎn)火間隙標(biāo)準(zhǔn)為0.29±0.03 mm?；鸹ㄈ狞c(diǎn)火間隙隨著運(yùn)行時(shí)間的推移會逐漸增大，導(dǎo)致點(diǎn)火電壓需求提高，從而點(diǎn)火困難；②火花塞潮濕?；鸹ㄈ睗竦闹饕蚴穷A(yù)燃室進(jìn)油或者進(jìn)冷卻液；③火花塞電極熔化[4]。未擰緊的火花塞造成螺紋松動使火花塞無法有效散熱，同時(shí)燃燒室的混合燃?xì)饪赡苄孤?，對火花塞和缸頭螺紋進(jìn)行切割；④火花塞積碳。空燃比不正確導(dǎo)致燃燒不完全，或者空氣過濾器未能有效干凈地過濾空氣，導(dǎo)致燃燒質(zhì)量下降[5]；⑤預(yù)燃室單向閥松動。發(fā)動機(jī)經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行，預(yù)燃室單向閥底端螺栓可能松動，導(dǎo)致該氣缸熄火。

1.4 控制系統(tǒng)故障

ECM 作為G3616 型燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的核心控制部件，由于ECM的故障均會引起發(fā)動機(jī)停機(jī)。該型發(fā)動機(jī)配備一組電機(jī)控制中心（MCC），MCC 內(nèi)電氣元件故障同樣導(dǎo)致發(fā)動機(jī)停機(jī)。該型發(fā)動機(jī)除現(xiàn)場RemoteI/O 控制柜外，還有UCP 控制，UCP 自帶UPS 供電，當(dāng)UPS 電路出現(xiàn)問題，UCP 停止工作，發(fā)動機(jī)也面臨著停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，該型發(fā)動機(jī)具有數(shù)量眾多的溫度傳感器、壓力傳感器、振動傳感器以及爆燃傳感器等，在時(shí)刻監(jiān)控著發(fā)動機(jī)的運(yùn)行，當(dāng)監(jiān)控的參數(shù)一旦超過額定范圍值，發(fā)動機(jī)就自動保護(hù)停機(jī)，需要重點(diǎn)關(guān)注液壓油壓力開關(guān)探頭。當(dāng)設(shè)備長期運(yùn)行后，會出現(xiàn)電導(dǎo)體、儀表質(zhì)量老化以及電纜接線、儀表接線松動等問題。

1.5 機(jī)械故障

燃?xì)獍l(fā)動機(jī)出現(xiàn)機(jī)械故障的主要原因有：①人為操作不當(dāng)及維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)；②各油品及冷卻液的質(zhì)量不合格；③發(fā)動機(jī)零部件質(zhì)量不過關(guān)；④設(shè)備長期運(yùn)行各緊固件因振動、熱脹冷縮造成松動。

2 防范措施

2.1 完善巡檢制度

制定并完善日常巡檢制度。由于卡特彼勒G3616 型燃?xì)獍l(fā)動機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完善、監(jiān)測數(shù)據(jù)眾多，故在日常巡檢過程中需要嚴(yán)格執(zhí)行巡檢制度。數(shù)據(jù)方面重點(diǎn)查看發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)載、點(diǎn)火燃燒時(shí)間、振動數(shù)據(jù)、燃?xì)鈮毫?、缸溫、進(jìn)排氣溫度、冷卻液溫度及機(jī)油壓力等。機(jī)械方面重點(diǎn)查看各缸頭有無異常聲響，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，渦輪增壓器運(yùn)轉(zhuǎn)聲響及螺栓有無松動情況，勵(lì)磁充電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，查看機(jī)油液位和冷卻液液位?？刂品矫娌榭船F(xiàn)場RemoteI/O 面板數(shù)據(jù)是否正常，CAT Advisor 面板有無報(bào)警信息，UCP 控制面板有無報(bào)警信息，MCC 控制中心冷卻風(fēng)扇軸承輸出電流數(shù)據(jù)等。

2.2 維護(hù)保養(yǎng)

按照卡特彼勒提供的廠商維保手冊嚴(yán)格執(zhí)行維保相關(guān)要求，可結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)靈活完善維保方案。維保過程做到全面且專業(yè)，配備各項(xiàng)專業(yè)工具，以防止意外情況發(fā)生時(shí)不能及時(shí)有效地進(jìn)行處理。同時(shí)，做好相關(guān)備品備件的申請及供應(yīng)工作，減少長時(shí)間不使用備件的堆疊，增加易耗備件的庫存，提高備件的有效使用率。

2.3 加強(qiáng)人員培訓(xùn)

合理安排相關(guān)人員的培訓(xùn)，熟悉燃?xì)獍l(fā)動機(jī)各項(xiàng)系統(tǒng)，熟識各項(xiàng)參數(shù)的額定范圍。定期舉辦人員培訓(xùn)交流，分享各自經(jīng)驗(yàn)，做到信息交互共享。

2.4 故障原因分析總結(jié)

定期匯總?cè)細(xì)獍l(fā)動機(jī)遇到的故障問題及解決方案，將故障類型進(jìn)行分類歸整。通過長期積累，形成一本故障問題匯總及對應(yīng)解決方案匯總，用于培訓(xùn)加強(qiáng)人員的專業(yè)技能水平和故障處理能力。同時(shí)，總結(jié)歷次故障原因，可以有針對性地安排各項(xiàng)維保和視情維修，減少突發(fā)性故障的發(fā)生。

2.5 加強(qiáng)設(shè)備信息化管理

由于卡特彼勒G3616 型燃?xì)獍l(fā)動機(jī)部件眾多、維保頻繁，常規(guī)辦公軟件記錄相關(guān)數(shù)據(jù)的表格難以快速精確地應(yīng)對突發(fā)問題。站場可以組織相關(guān)人員開發(fā)專用軟件，用于監(jiān)測部分在原有的電子表格或者上位機(jī)系統(tǒng)上難以快速查找或者缺失的數(shù)據(jù)，包含但不限于核心部件的使用壽命，下次維保時(shí)刻的提醒及保養(yǎng)級別和所需的備件數(shù)量和庫存等。通過專用軟件的輔助，可以有效提升燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的設(shè)備管理水平，還可以減少故障的發(fā)生，保障生產(chǎn)安全。

3 結(jié)束語

卡特彼勒G3616 型燃?xì)獍l(fā)動機(jī)故障的產(chǎn)生有多種方面的原因。為減少故障的發(fā)生，要加強(qiáng)相關(guān)專業(yè)人員對該設(shè)備的熟識程度，嚴(yán)格執(zhí)行維保規(guī)程和巡檢制度。同時(shí)，不斷完善常見故障問題的分析總結(jié)，加強(qiáng)相關(guān)人員的故障處置能力，才能更好地保證燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。