張荷建

（山西蘭花大寧發(fā)電有限公司，山西 晉城 048000）

燃氣發(fā)電機組作為一種新型發(fā)電機組，以天然氣和部分有害氣體作為燃料，具有節(jié)能環(huán)保、發(fā)電質(zhì)量高、噪聲低、發(fā)電成本低廉的優(yōu)勢，逐漸取代了傳統(tǒng)的燃油機組和燃煤機組，得到廣泛應(yīng)用。然而在機組運行期間常出現(xiàn)故障問題，設(shè)備運行管理水平和故障處理能力有待進一步提升。

1 燃氣發(fā)電機組的常見故障及產(chǎn)生原因

1.1 缸套水溫異常

缸套水溫異常故障的表現(xiàn)征兆為ECM控制模塊或是上位機在燃氣發(fā)電機組運行期間上報缸套水溫報警信號，主要包括“缸套水溫度高”“缸套水溫度低”2種信號，并在機組發(fā)出警告后的一段時間自動切換至停機狀態(tài)。

其中，缸套水溫過高故障的產(chǎn)生原因包括冷卻水管路結(jié)垢堵塞；冷卻風(fēng)扇電機損壞或停止運行；水管路接頭部位滲漏；溫度傳感器故障或監(jiān)測精度下滑；節(jié)溫器故障失效；長時間未補注冷卻水，因冷卻水液位過低而影響冷卻效果。而缸套水溫過低故障的產(chǎn)生原因包括加熱器故障失效、溫度傳感器失效、未及時關(guān)閉節(jié)溫器裝置、電路故障等[1]。

1.2 啟動困難

啟動困難故障的表現(xiàn)征兆為下達機組啟動指令與通電運行后，發(fā)動機無轉(zhuǎn)速、在電壓穩(wěn)定且存在盤車轉(zhuǎn)速情況下無法啟動設(shè)備。這一故障產(chǎn)生的主要原因包括電纜斷路、來氣壓力值未達到啟動標準、啟動馬達裝置故障失效、電池容量不足、火花塞受潮或端部孔隙堵塞、蓄電池電壓無法帶動馬達啟動（氣動馬達為壓縮空氣，壓力低無法帶動馬達）、高壓包短路和啟動電路不通等。例如，當(dāng)火花塞處于潮濕狀態(tài)下，無法有效將高壓電引入燃燒室內(nèi)產(chǎn)生火花，導(dǎo)致點火系統(tǒng)失效，電機無法正常啟動。

1.3 排氣溫度異常

排氣溫度異常故障的表現(xiàn)征兆為ECM控制模塊上報“排氣溫度過低”或是“排氣溫度過高”的故障代碼，表明燃氣發(fā)電機組運行期間的實時排氣溫度超過安全閾值，處于失控狀態(tài)。其中，排氣高溫故障產(chǎn)生原因包括氣缸活塞頂部與氣門座上部堆置過多沉積物、排氣阻力值超過允許上限、機組長時間處于滿載運行或是過負荷運行狀態(tài)、排氣管堵塞。而排氣低溫故障的產(chǎn)生原因包括火花塞與點火線束等點火系統(tǒng)裝置處于異常狀態(tài)、溫度傳感器連同配套線束失效、實時缸壓值較低。

1.4 爆震

爆震故障的表現(xiàn)征兆為控制模塊上報“單缸爆震故障”信號，或是在機組顯示屏、系統(tǒng)操作界面上彈出對應(yīng)故障代碼，且機組在出現(xiàn)爆震故障后將切換至停機狀態(tài)。故障原因包括實時進氣溫度過高、機組未處于100%修正系數(shù)運行狀況、氣缸燃燒室內(nèi)滯留過多積碳、點火提前角過大、爆震傳感器失效、冷卻水溫度超標、空燃比失控。例如，因點火提前角過大，在機組運行期間，在活塞抵達上止點前引燃燃氣，致使活塞壓縮沖程期間產(chǎn)生過高壓力值，在壓力值作用下干擾活塞沖程，最終出現(xiàn)爆震故障[2]。

1.5 負荷帶不滿或擺動

負荷帶不滿與擺動故障表現(xiàn)征兆為向機組下達100%負荷運行命令后，實際負荷并未達到這一標準，或是在油門開度調(diào)整至最大使得機組負荷擺動幅度超過±50 kW范圍。這一故障的主要成因包括油門卡澀與計量閥件卡澀、熱值修正系數(shù)未保持100%、排氣堵塞不暢與進氣不暢、功率傳感器故障失效、因排氣溫度不達標使得單缸或是多缸處于不點火狀態(tài)、產(chǎn)生過大進氣歧管壓差值和燃濾異常等[3]。

2 燃氣發(fā)電機組故障問題的有效防范措施

2.1 做好日常巡檢維護工作

為維持燃氣發(fā)電機組的良好運行工況，及時發(fā)現(xiàn)故障問題和異常運行狀況，需要建立長效的維護保養(yǎng)與巡檢制度，做好日常巡檢及維護工作，工作人員嚴格遵循廠家提供的燃氣發(fā)電機組維護保養(yǎng)手冊要求，按規(guī)定每日檢查機組運行工況、清理殼體表面灰塵污漬、更換老化磨損部件、記錄機組運行參數(shù)、編制巡檢日志和上報機組故障問題。

一般情況下，燃氣發(fā)電機組的巡檢維護內(nèi)容及流程步驟為目視觀察機組表面潔凈情況與運行工況，擰緊地腳螺帽、飛輪螺釘?shù)染o固件，清理表面灰塵污漬，測量各處進/排氣門間隙值是否達標，利用盤車裝置轉(zhuǎn)動曲軸來檢聽各缸基件運轉(zhuǎn)聲響和判斷曲軸轉(zhuǎn)動情況，在關(guān)閉減壓機構(gòu)后搖動曲軸檢查氣缸漏氣情況。其次，檢查全部管路的氣密性與燃氣、冷卻液、廢氣、潤滑油和吸入空氣等種類介質(zhì)接口情況，檢查轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制桿是否靈活，測試監(jiān)控裝置、遙控器與關(guān)閉裝置功能，通過加注接頭加入冷卻液和添加劑，在冷卻泵運行期間通過排氣管排出冷卻液容納腔內(nèi)空氣，重復(fù)檢查冷卻液液位。再次，在燃氣發(fā)電機組內(nèi)添加潤滑油，使用量油尺來測量油位，配合TEM系統(tǒng)補充潤滑油，在油位過低時，監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)出不允許啟動、關(guān)閉發(fā)動機的指令。最后，在發(fā)動機啟動前，開展預(yù)潤滑作業(yè)，提前啟動預(yù)潤滑泵，在預(yù)潤滑過程完全結(jié)束后，再行啟動發(fā)動機。

2.2 組織預(yù)防性檢修

根據(jù)燃氣發(fā)電機組保養(yǎng)手冊要求，定期將燃氣發(fā)電機組拆解為若干部件，逐項檢查各部件老化磨損程度，清理部件表面灰塵油污，更換磨損嚴重與變形扭曲的部件，在部件表面均勻涂抹防銹油，以及更換失效的水泵水封、缸套水溫度傳感器、節(jié)溫器、啟動馬達等裝置。確定無誤后，按順序?qū)⒉考M裝為完整的燃氣發(fā)電機組，詳細檢查各部件安裝情況、相對位置與間隔距離，通電開展功能性試驗，觀察機組在不同工況條件下的運行狀態(tài)，在試驗通過后，即可完成預(yù)防性檢修工作，將燃氣發(fā)電機組投入使用。

此外，綜合分析燃氣發(fā)電機組使用年限、歷史運行工況、故障出現(xiàn)率等因素，實施分級技術(shù)保養(yǎng)制度，不同級別的拆機檢修內(nèi)容、流程步驟有所不同。在起到理想預(yù)防檢修效果的同時，減輕機組檢修工作量，避免因頻繁開展拆機檢修工作而干擾到燃氣發(fā)電機組的正常運行。例如，以累計工作時間作為分級標準，在燃氣發(fā)電機組累計工作時間到達100 h后，即開展一級技術(shù)保養(yǎng)工作，在機組累計工作時間到達500 h后，開展二級技術(shù)保養(yǎng)工作，在機組累計工作時間達到1 000 h或1 500 h后，則開展三級技術(shù)保養(yǎng)工作[4]。

2.3 采取多元化故障診斷方法

綜合運用部分停止法、對比法、儀器診斷法、拆檢法、試探法等多項故障診斷方法，以此來突破單一診斷方法的局限性。其中，部分停止法是在機組運行期間停止一處或多處裝置的運行，觀察機組運行狀況是否發(fā)生變化或是消失故障外在征兆，以此來確定故障大體位置。對比法是直接更換節(jié)溫器、溫度（轉(zhuǎn)速）傳感器、啟動馬達、電池等可能出現(xiàn)故障的部件裝置，對比裝置更換前后的機組運行情況，如果機組恢復(fù)正常運行狀態(tài)，表明所更換裝置是主要故障點。儀器診斷法是使用壓力表、燃燒分析儀、機油檢測儀、測振儀等儀器設(shè)備來測量燃氣發(fā)電機組運行參數(shù)，對比測量值與對應(yīng)參數(shù)指標，根據(jù)二者偏差情況來判斷故障類型、鎖定故障點，如使用測振儀來檢測機組各部位發(fā)出噪聲與扭振信號，使用機油檢測儀來檢測油樣中各類金屬元素的含量，在鐵元素含量超標時大概率出現(xiàn)氣缸套過度磨損故障，在鋁元素含量超標時大概率出現(xiàn)活塞拉上故障。拆檢法適用于常規(guī)診斷方法無法確定故障類型的情況下，由工作人員將斷電、停機的燃氣發(fā)電機組拆解為若干部件，逐項檢查各部件運行工況，如油缸活塞環(huán)開口位置、氣缸活塞頂部沉積物、冷卻水管路、爆震線路及插頭等，以此來確定故障類型、鎖定全部故障點和發(fā)現(xiàn)其他隱性故障，此項方法的診斷效率較低，但診斷精度相對最高。而試探法是對燃氣發(fā)電機組運行狀態(tài)和參數(shù)進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，觀察調(diào)節(jié)前后機組整體工況和局部工況是否出現(xiàn)變化，從而判斷故障類型[5]。

2.4 制定燃氣發(fā)電機組應(yīng)急檢修預(yù)案

針對缸套水溫過高故障，依次檢查散熱裝置電機、節(jié)溫器、溫度傳感器及電氣回路的運行狀態(tài)，及時更換轉(zhuǎn)動異常的風(fēng)扇電機、全新節(jié)溫器和溫度傳感器，如果一切正常，則對運行負荷進行下調(diào)處理。而對于缸套水溫過低故障，如果水溫低至機組無法正常啟動，則優(yōu)先檢查加熱器、停機繼電器和溫控開關(guān)裝置，更換異常裝置或部分配件，隨后，依次檢查傳感器、電氣回路和節(jié)溫器是否存在故障問題，更換失效裝置、配件。

針對機組啟動困難故障，檢查電瓶充電量是否充足，對電瓶進行充電處理或更換足電電瓶，檢查與緊固電瓶線與插頭。而在存在中間繼電器失效、啟動按鈕與啟動回路接觸不良問題時，則更換全新的中間繼電器與啟動按鈕，處理啟動回路接觸不良部位。

針對排氣溫度異常故障，如果機組運行期間的排氣溫度過低，則重點檢查火花塞和高壓包部件運行工況是否正常，必要時更換全新點火線束，并采取互換接線試驗法來檢測排溫線束和傳感器工況，根據(jù)檢測結(jié)果排除故障或是更換全新裝置。而在排氣溫度超標時，重點檢查排氣壓力值，壓力值超標則表明排氣系統(tǒng)被堵塞，疏通堵塞部件和下調(diào)發(fā)電機負荷至額定值即可。

針對爆震故障，率先測量進氣溫度值，如果進氣溫度遠超出額定閾值，則按照燃氣溫度超標故障進行排查，依次檢查熱值和來氣濃度是否匹配、熱值修正系數(shù)、傳感器檢測數(shù)值是否準確、觀察氣缸與氣門座部位是否分布積碳并加以清理、測量氣缸內(nèi)部泄漏量，根據(jù)檢查結(jié)果，將熱值修正系數(shù)調(diào)整至100%、更換失效傳感器與泄漏氣缸。

針對負荷帶不滿與擺動故障，率先檢查進氣歧管壓差值是否超過額定值，根據(jù)檢查結(jié)果判斷是否存在油門卡澀、旁通閥卡澀與零點漂移問題，針對性采取活動油門、緊固閥瓣等處理措施。隨后，進一步檢查排氣管路、三通閥的運行工況，在管路堵塞和負荷異常擺動時則更換三通閥與疏通堵塞管道。最后，檢查燃濾、空濾情況與測量燃氣壓差值，更換堵塞部件與全新計量閥，再將熱值修正系數(shù)調(diào)整至100%。

2.5 搭建燃氣發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)

首先，在機組狀態(tài)監(jiān)測方面，憑借系統(tǒng)強大的邏輯運算和數(shù)據(jù)處理能力，定期開展燃氣發(fā)電機組狀態(tài)預(yù)測試驗，根據(jù)已掌握的歷史運行數(shù)據(jù)、故障檢修報告、設(shè)備運行年限、各類故障出現(xiàn)率、故障出現(xiàn)前后參數(shù)波動幅度等資料，模擬未來一段時間的燃氣發(fā)電機組運行工況。根據(jù)機組狀態(tài)預(yù)測結(jié)果，幫助工作人員提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的機組故障問題，依托預(yù)測報告來確定故障類型、深入分析故障成因、采取相應(yīng)措施規(guī)避故障出現(xiàn)。

其次，在故障診斷方面，系統(tǒng)有著大量自檢信號，在機組設(shè)備運行期間出現(xiàn)參數(shù)大幅波動、參數(shù)超限、實時參數(shù)和預(yù)期值產(chǎn)生過大偏差等情況時，由系統(tǒng)自動發(fā)送報警信號，溯源分析異常情況出現(xiàn)前后的機組運行參數(shù)，從而確定故障類型、鎖定故障點位置，在操作界面上顯示故障代碼和生成故障自診斷報告，便于后續(xù)人工診斷、現(xiàn)場檢修工作開展[6]。

2.6 做好運行環(huán)境管理工作

外部環(huán)境是燃氣發(fā)電機組運行狀態(tài)的重要影響因素，惡劣環(huán)境條件會干擾機組運行狀態(tài)，這也是部分故障問題反復(fù)出現(xiàn)的主要誘因。因此，為保證燃氣發(fā)電機組安全、穩(wěn)定運行，必須做好運行環(huán)境管理工作，為機組營造一個適宜、穩(wěn)定的工作環(huán)境。首先，燃氣發(fā)電機組車間嚴格按照防爆車間進行管理，對照明燈具、開關(guān)裝置、線路等電力電器設(shè)備采取相應(yīng)的防爆措施，避免出現(xiàn)電氣火災(zāi)，如線路短路、絕緣失效而釋放熱量與形成電弧。其次，定期清理車間地面、墻面與頂棚等部位的灰塵雜物，要求車間環(huán)境寬敞明亮，安裝通風(fēng)換氣設(shè)備來改善車間條件。最后，在車間內(nèi)多點安裝可燃氣體報警裝置，對所使用燃氣提前進行脫硫、脫水和除塵處理，確定燃氣含硫量小于0.25 m3后，再將燃氣投入使用。

3 結(jié)語

綜上所述，為切實滿足日益提高的燃氣發(fā)電機組可靠性要求，避免在機組運行期間頻繁出現(xiàn)各類故障問題和干擾運行狀況。工作人員需要對燃氣發(fā)電機組故障問題予以高度關(guān)注，全面掌握常見故障問題及產(chǎn)生原因，落實上述故障防范措施，在其基礎(chǔ)上制定完善的設(shè)備運行管理模式和長效維護保養(yǎng)制度，掃清燃氣發(fā)電機組大規(guī)模應(yīng)用推廣期間遇到的阻礙。