燃气发电机组故障防范措施

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摘要：以燃气发电机组故障作为切入点，详细阐述缸套水温异常、启动困难、排气温度异常等典型故障问题的表现征兆及产生原因，并提出机组故障的有效防范措施。旨在降低燃气发电机组故障率，预防和减少一部分故障问题出现，保证机组安全、稳定运行，在生产活动中发挥出应有作用。

关键词：燃气发电机组；故障问题；原因；防范措施

燃气发电机组作为一种新型发电机组，以天然气和部分有害气体作为燃料，具有节能环保、发电质量高、噪声低、发电成本低廉的优势，逐渐取代了传统的燃油机组和燃煤机组，得到广泛应用。然而在机组运行期间常出现故障问题，设备运行管理水平和故障处理能力有待进一步提升。

1燃气发电机组的常见故障及产生原因

1.1缸套水温异常

缸套水温异常故障的表现征兆为ECM控制模块或是上位机在燃气发电机组运行期间上报缸套水温报警信号，主要包括“缸套水温度高”“缸套水温度低”2种信号，并在机组发出警告后的一段时间自动切换至停机状态。其中，缸套水温过高故障的产生原因包括冷却水管路结垢堵塞；冷却风扇电机损坏或停止运行；水管路接头部位渗漏；温度传感器故障或监测精度下滑；节温器故障失效；长时间未补注冷却水，因冷却水液位过低而影响冷却效果。而缸套水温过低故障的产生原因包括加热器故障失效、温度传感器失效、未及时关闭节温器装置、电路故障等[1]。

1.2启动困难

启动困难故障的表现征兆为下达机组启动指令与通电运行后，发动机无转速、在电压稳定且存在盘车转速情况下无法启动设备。这一故障产生的主要原因包括电缆断路、来气压力值未达到启动标准、启动马达装置故障失效、电池容量不足、火花塞受潮或端部孔隙堵塞、蓄电池电压无法带动马达启动（气动马达为压缩空气，压力低无法带动马达）、高压包短路和启动电路不通等。例如，当火花塞处于潮湿状态下，无法有效将高压电引入燃烧室内产生火花，导致点火系统失效，电机无法正常启动。

1.3排气温度异常

排气温度异常故障的表现征兆为ECM控制模块上报“排气温度过低”或是“排气温度过高”的故障代码，表明燃气发电机组运行期间的实时排气温度超过安全阈值，处于失控状态。其中，排气高温故障产生原因包括气缸活塞顶部与气门座上部堆置过多沉积物、排气阻力值超过允许上限、机组长时间处于满载运行或是过负荷运行状态、排气管堵塞。而排气低温故障的产生原因包括火花塞与点火线束等点火系统装置处于异常状态、温度传感器连同配套线束失效、实时缸压值较低。

1.4爆震

爆震故障的表现征兆为控制模块上报“单缸爆震故障”信号，或是在机组显示屏、系统操作界面上弹出对应故障代码，且机组在出现爆震故障后将切换至停机状态。故障原因包括实时进气温度过高、机组未处于100%修正系数运行状况、气缸燃烧室内滞留过多积碳、点火提前角过大、爆震传感器失效、冷却水温度超标、空燃比失控。例如，因点火提前角过大，在机组运行期间，在活塞抵达上止点前引燃燃气，致使活塞压缩冲程期间产生过高压力值，在压力值作用下干扰活塞冲程，最终出现爆震故障[2]。

1.5负荷带不满或摆动

负荷带不满与摆动故障表现征兆为向机组下达100%负荷运行命令后，实际负荷并未达到这一标准，或是在油门开度调整至最大使得机组负荷摆动幅度超过±50kW范围。这一故障的主要成因包括油门卡涩与计量阀件卡涩、热值修正系数未保持100%、排气堵塞不畅与进气不畅、功率传感器故障失效、因排气温度不达标使得单缸或是多缸处于不点火状态、产生过大进气歧管压差值和燃滤异常等[3]。

2燃气发电机组故障问题的有效防范措施

2.1做好日常巡检维护工作

为维持燃气发电机组的良好运行工况，及时发现故障问题和异常运行状况，需要建立长效的维护保养与巡检制度，做好日常巡检及维护工作，工作人员严格遵循厂家提供的燃气发电机组维护保养手册要求，按规定每日检查机组运行工况、清理壳体表面灰尘污渍、更换老化磨损部件、记录机组运行参数、编制巡检日志和上报机组故障问题。一般情况下，燃气发电机组的巡检维护内容及流程步骤为目视观察机组表面洁净情况与运行工况，拧紧地脚螺帽、飞轮螺钉等紧固件，清理表面灰尘污渍，测量各处进/排气门间隙值是否达标，利用盘车装置转动曲轴来检听各缸基件运转声响和判断曲轴转动情况，在关闭减压机构后摇动曲轴检查气缸漏气情况。其次，检查全部管路的气密性与燃气、冷却液、废气、润滑油和吸入空气等种类介质接口情况，检查转速调节控制杆是否灵活，测试监控装置、遥控器与关闭装置功能，通过加注接头加入冷却液和添加剂，在冷却泵运行期间通过排气管排出冷却液容纳腔内空气，重复检查冷却液液位。再次，在燃气发电机组内添加润滑油，使用量油尺来测量油位，配合TEM系统补充润滑油，在油位过低时，监控系统将发出不允许启动、关闭发动机的指令。最后，在发动机启动前，开展预润滑作业，提前启动预润滑泵，在预润滑过程完全结束后，再行启动发动机。

2.2组织预防性检修

根据燃气发电机组保养手册要求，定期将燃气发电机组拆解为若干部件，逐项检查各部件老化磨损程度，清理部件表面灰尘油污，更换磨损严重与变形扭曲的部件，在部件表面均匀涂抹防锈油，以及更换失效的水泵水封、缸套水温度传感器、节温器、启动马达等装置。确定无误后，按顺序将部件组装为完整的燃气发电机组，详细检查各部件安装情况、相对位置与间隔距离，通电开展功能性试验，观察机组在不同工况条件下的运行状态，在试验通过后，即可完成预防性检修工作，将燃气发电机组投入使用。此外，综合分析燃气发电机组使用年限、历史运行工况、故障出现率等因素，实施分级技术保养制度，不同级别的拆机检修内容、流程步骤有所不同。在起到理想预防检修效果的同时，减轻机组检修工作量，避免因频繁开展拆机检修工作而干扰到燃气发电机组的正常运行。例如，以累计工作时间作为分级标准，在燃气发电机组累计工作时间到达100h后，即开展一级技术保养工作，在机组累计工作时间到达500h后，开展二级技术保养工作，在机组累计工作时间达到1000h或1500h后，则开展三级技术保养工作[4]。

2.3采取多元化故障诊断方法

综合运用部分停止法、对比法、仪器诊断法、拆检法、试探法等多项故障诊断方法，以此来突破单一诊断方法的局限性。其中，部分停止法是在机组运行期间停止一处或多处装置的运行，观察机组运行状况是否发生变化或是消失故障外在征兆，以此来确定故障大体位置。对比法是直接更换节温器、温度（转速）传感器、启动马达、电池等可能出现故障的部件装置，对比装置更换前后的机组运行情况，如果机组恢复正常运行状态，表明所更换装置是主要故障点。仪器诊断法是使用压力表、燃烧分析仪、机油检测仪、测振仪等仪器设备来测量燃气发电机组运行参数，对比测量值与对应参数指标，根据二者偏差情况来判断故障类型、锁定故障点，如使用测振仪来检测机组各部位发出噪声与扭振信号，使用机油检测仪来检测油样中各类金属元素的含量，在铁元素含量超标时大概率出现气缸套过度磨损故障，在铝元素含量超标时大概率出现活塞拉上故障。拆检法适用于常规诊断方法无法确定故障类型的情况下，由工作人员将断电、停机的燃气发电机组拆解为若干部件，逐项检查各部件运行工况，如油缸活塞环开口位置、气缸活塞顶部沉积物、冷却水管路、爆震线路及插头等，以此来确定故障类型、锁定全部故障点和发现其他隐性故障，此项方法的诊断效率较低，但诊断精度相对最高。而试探法是对燃气发电机组运行状态和参数进行适当调节，观察调节前后机组整体工况和局部工况是否出现变化，从而判断故障类型[5]。

2.4制定燃气发电机组应急检修预案

针对缸套水温过高故障，依次检查散热装置电机、节温器、温度传感器及电气回路的运行状态，及时更换转动异常的风扇电机、全新节温器和温度传感器，如果一切正常，则对运行负荷进行下调处理。而对于缸套水温过低故障，如果水温低至机组无法正常启动，则优先检查加热器、停机继电器和温控开关装置，更换异常装置或部分配件，随后，依次检查传感器、电气回路和节温器是否存在故障问题，更换失效装置、配件。针对机组启动困难故障，检查电瓶充电量是否充足，对电瓶进行充电处理或更换足电电瓶，检查与紧固电瓶线与插头。而在存在中间继电器失效、启动按钮与启动回路接触不良问题时，则更换全新的中间继电器与启动按钮，处理启动回路接触不良部位。针对排气温度异常故障，如果机组运行期间的排气温度过低，则重点检查火花塞和高压包部件运行工况是否正常，必要时更换全新点火线束，并采取互换接线试验法来检测排温线束和传感器工况，根据检测结果排除故障或是更换全新装置。而在排气温度超标时，重点检查排气压力值，压力值超标则表明排气系统被堵塞，疏通堵塞部件和下调发电机负荷至额定值即可。针对爆震故障，率先测量进气温度值，如果进气温度远超出额定阈值，则按照燃气温度超标故障进行排查，依次检查热值和来气浓度是否匹配、热值修正系数、传感器检测数值是否准确、观察气缸与气门座部位是否分布积碳并加以清理、测量气缸内部泄漏量，根据检查结果，将热值修正系数调整至100%、更换失效传感器与泄漏气缸。针对负荷带不满与摆动故障，率先检查进气歧管压差值是否超过额定值，根据检查结果判断是否存在油门卡涩、旁通阀卡涩与零点漂移问题，针对性采取活动油门、紧固阀瓣等处理措施。随后，进一步检查排气管路、三通阀的运行工况，在管路堵塞和负荷异常摆动时则更换三通阀与疏通堵塞管道。最后，检查燃滤、空滤情况与测量燃气压差值，更换堵塞部件与全新计量阀，再将热值修正系数调整至100%。

2.5搭建燃气发电机组状态监测及故障诊断系统

首先，在机组状态监测方面，凭借系统强大的逻辑运算和数据处理能力，定期开展燃气发电机组状态预测试验，根据已掌握的历史运行数据、故障检修报告、设备运行年限、各类故障出现率、故障出现前后参数波动幅度等资料，模拟未来一段时间的燃气发电机组运行工况。根据机组状态预测结果，帮助工作人员提前发现可能出现的机组故障问题，依托预测报告来确定故障类型、深入分析故障成因、采取相应措施规避故障出现。其次，在故障诊断方面，系统有着大量自检信号，在机组设备运行期间出现参数大幅波动、参数超限、实时参数和预期值产生过大偏差等情况时，由系统自动发送报警信号，溯源分析异常情况出现前后的机组运行参数，从而确定故障类型、锁定故障点位置，在操作界面上显示故障代码和生成故障自诊断报告，便于后续人工诊断、现场检修工作开展[6]。

2.6做好运行环境管理工作

外部环境是燃气发电机组运行状态的重要影响因素，恶劣环境条件会干扰机组运行状态，这也是部分故障问题反复出现的主要诱因。因此，为保证燃气发电机组安全、稳定运行，必须做好运行环境管理工作，为机组营造一个适宜、稳定的工作环境。首先，燃气发电机组车间严格按照防爆车间进行管理，对照明灯具、开关装置、线路等电力电器设备采取相应的防爆措施，避免出现电气火灾，如线路短路、绝缘失效而释放热量与形成电弧。其次，定期清理车间地面、墙面与顶棚等部位的灰尘杂物，要求车间环境宽敞明亮，安装通风换气设备来改善车间条件。最后，在车间内多点安装可燃气体报警装置，对所使用燃气提前进行脱硫、脱水和除尘处理，确定燃气含硫量小于0.25m3后，再将燃气投入使用。

3结语

综上所述，为切实满足日益提高的燃气发电机组可靠性要求，避免在机组运行期间频繁出现各类故障问题和干扰运行状况。工作人员需要对燃气发电机组故障问题予以高度关注，全面掌握常见故障问题及产生原因，落实上述故障防范措施，在其基础上制定完善的设备运行管理模式和长效维护保养制度，扫清燃气发电机组大规模应用推广期间遇到的阻碍。

参考文献：

［1］徐太贵.燃气发电机常见故障及原因分析［J］.流程工业，2021（1）：36-37.

［2］吕先亮，杨恩宁，羊朝辉，等.燃气发电机组启动失败的原因分析与处理［J］.机电信息，2020（20）：17，19.

［3］赵永城.浅析燃气发电机组故障诊断的原则、步骤和方法［J］.煤炭技术，2013，32（6）：44-45.

［4］朱奕霖，孙艳彬.探讨燃气发电机组故障及其相应的防范措施［J］.科技与企业，2015（1）：235.

［5］陈东峰.G3520燃气发电机组的常见故障及排除［J］.科技与企业，2014（17）：320-321.

［6］安维峥.燃气发电机组状态监测及故障诊断监控系统研究［J］.自动化博览，2013，30（5）：68-69，77.

作者：张荷建 单位：山西兰花大宁发电有限公司