燃气发电机组启动失败的原因分析与处理

吕先亮 杨恩宁 羊朝辉 李会波

摘要：位于撒哈拉沙漠腹部的某油田采用济柴16V190ZLT2型燃气发电机为油田集中处理站提供电力，在机组启动过程中时常出现启动失败的故障，影响油田的正常生产。现结合燃气发电机的日常维护经验，综合分析了油田集中处理站燃气发电机启动失败的原因，并提出了相应的处理措施与方法。

关键词：燃气发电机;启动失败;启动马达;电磁阀;燃气控制阀;转速传感器

1 概述

燃气发电机是将天然气燃烧的热能转换为内燃机的机械能的一种动力机械，被广泛应用于油田的长输管道输气场站、注水泵站和集输泵站等场所，燃气可以直接由油田伴生气通过管道供应。燃气发电机具有热效率高、操作简单、维护方便，可充分利用油田伴生天然气，生产过程有害物排放低，运行成本低等优点。位于撒哈拉沙漠腹部的某油田采用了济柴燃气发电机为整个油田集中处理站提供电能，作为油田的电力生产中心，燃气发电机是否安全可靠直接影响着油田能否正常生产，所以在机组出现启动失败的故障时，运行维护人员应快速诊断故障原因，及时排除故障，以保证燃气发电机组能正常启动发电。

2 机组启动失败的原因分析与处理

本文以某油田采用的济柴16V190ZLT2型燃气发电机启动失败为例，从发电机组配套的启动柜、启动马达、点火控制器、燃气控制阀、电磁阀、转速传感器等方面，分析启动失败的原因，并提出有效的处理措施与方法。

2.1    硅整流启动电源柜故障

燃气发电机启动电源采用硅整流启动电源柜，通过三相变压器隔离降压及硅整流桥式整流电路转换输出24 V的直流电源，给发电机直流启动马达提供启动电源。如果机组发生启动故障，首先应该在马达转动的过程中，仔细观察启动柜电压表显示情况，观察其电压降是否在合理范围内。如果发现电压波动过大，应检查启动柜内的整流电路，并检查线路中是否有虚接的地方[1]。

2.2    启动马达故障

济柴16V190ZLT2型燃气发电机采用2台启动马达配合启动，当启动发电机时，先将启动开关打开，实现搭铁连接，然后按下启动按钮，接通启动柜电源，此时电流通过启动继电器内的磁铁线圈使磁铁动作，便接通了启动马达电路，驱动2台启动马达同时运转。同时，通过马达内部机构，将2台马达外伸端的小齿轮推出，使其与发电机齿圈有效啮合，从而驱动发电机完成启动过程[2]。如果启动时发电机转速达不到点火要求的200 r/min，应检查2台马达动作是否同步，2台马达之间、马达与发电机之间的齿轮啮合是否有效，若啮合不紧密，应相应调整马达位置，直至符合安装要求。另外，撒哈拉沙漠天气炎热，若马达启动时间过长，其线圈容易烧坏。因此，在马达启动时，可用手试探启动马达的外壳温度，若其外壳冰冷，说明马达未动作，需检查启动马达的电路是否有松动。若外壳严重发烫，有刺鼻的烧焦味，说明启动马达线圈烧坏，此时可直接更换规格型号相同的启动马达，更换完后再启机[3]。

2.3    电磁阀故障

当启动系统的各部位检查完毕未发现异常时，需检查燃气供给系统。若燃气压力正常，首先检查进气主管线上的电磁阀。济柴燃气发电机采用防爆型间接接触式电磁阀来控制气源的通断，电磁阀的驱动电压为直流24 V，当电源接通后，电磁阀吸起内部铁芯，随后活塞开启，阀门打开;当外部电源断开后，内部的活塞及铁芯会因为自重而下落，从而完成阀门关闭过程。电磁阀的接线端子在启动盒内，在检查电磁阀时可以测试其电压是否在18～24 V，否则无法正常打开电磁阀，此时需检查回路接线并对其进行紧固;也可以借助工具听电磁阀动作的声音是否正常，电磁阀只有开和关两种状态，只要判断其已经开启就行。通常情况下，电磁阀开启后，其前端的压力表指针会来回摆动，若指针静止不动，多半说明电磁阀开启失败。

2.4    燃气控制阀故障

济柴燃气发电机的燃气控制阀是一种针对单点喷射的电子式气体流量计量阀，阀内部有压力和温度传感器以及相关处理电路，它通过专用通信口接收EGS02控制器的流量命令信号，并根据燃气压力或温度的变化自动进行燃气流量的控制补偿。若启动机组时，转速和点火均正常，电磁阀也正常开启，但仍无法启动机组，此时需检查燃气控制阀。燃气控制阀有一个位置指示器，检查时可以将直流电源关闭后重新开启，在开启电源的同时，观察该位置指示器是否会动作（动作量很小，需要仔细观察），如果没有动作，证明燃气控制阀有可能存在故障，需要检查燃气控制阀的接头连线，大部分情况是接头内部的线头松脱。若接线没问题，需拆下燃气控制器，对燃气控制器内部进行清洗，防止执行机构因污渍的存在造成卡塞。因燃气控制阀位置指示器属于精密器件，需要专业标定，在检查过程中不能手动拨动其位置，以免阀门标定错乱，影响燃气控制阀性能。

2.5    点火控制器故障

济柴燃气发电机的点火控制器采用德国MOTORTECH公司生产的IC500型控制器，机组的点火原理：点火控制器按照程序中设置好的点火顺序，依次将点火信号通过专用的低压线、点火线圈、高压线送至火花塞，实现各缸内的点火。

如果发电机启动速度达到了点火速度，但还是没有点火的爆破声音，应观察点火控制器的指示灯，通过点火控制器的指示灯状态来确认故障原因，如表1所示[3]。

若点火控制器出现故障，将点火控制器连接到PC电脑或手提编程器上，通过显示屏上提示的点火系统的故障情况，参考说明书对点火控制器进行调整。

2.6    火花塞、点火线圈及接线故障

当点火控制器指示灯显示正在点火，但用点火探照灯进行点火检查时发现，缸内未正常点火，这时需检查火花塞、点火线圈及接线状态。济柴燃气发电机使用的是德国MOTORTECH型火花塞，火花塞规定的间隙值大约为0.89 mm，若使用塞尺检查火花塞间隙超过最大运行间隙值时，则会出现点火失败现象。另外，运行人员还需拆下火花塞，检查其端部的积碳情况[3]。如果火花塞间隙过大，则将其调整到规定范围内;若火花塞端部积碳过多，则需有效清除积碳。运行人员检查点火线圈和接线时，主要检查点火线圈与高低压线、火花塞与点火线圈插接是否有松动或脱落现象，若有松动，及时对其进行紧固。

2.7    转速传感器故障

燃气发电机采用WOODWARD公司的EGS燃气控制系统，控制器通过转速传感器测量发电机的实际速度，结合内部设定速度及空燃比的影响因素，调节控制阀節气门的开度，从而控制混合气的进气量，最终实现速度控制。因此，转速传感器的转速采集尤为重要，当转速传感器发生故障时，会引起发电机启动失败。该转速传感器的电阻值应在200 Ω左右，如果测试阻值不在此范围，则传感器发生故障的概率很大，需要更换传感器，同时还需检查传感器的接线以及插头，保证其连接紧固。

3 结语

本文结合济柴16V190ZLT2型燃气发电机组的日常故障处理经验，分别从启动柜、启动马达、点火控制器、燃气控制阀、电磁阀、转速传感器等方面，对发电机启动失败的原因进行了详细分析，并提出了有效的解决措施，从而尽可能避免出现发电机启动失败的问题，以满足油田集中处理站的正常生产需求。

[参考文献]

[1] 王军.燃气发电机组故障分析及防范措施[J].机电信息，2014（3）：41-42.

[2] 郑路.海洋石油161天然气机启动回路改造[J].科技创新与应用，2020（4）：104-105.

[3] 吕传品，杨海英，王鹏.天然气发电机组起动故障原因分析[J].电气技术，2016（3）：141-142.

收稿日期：2020-07-02

作者简介：吕先亮（1991—），男，湖北荆州人，助理工程师，从事油田地面建设机电专业安装与调试、油田电气专业维护工作。