外輸機冷卻水系統故障

韓福泉 翁乙友 文四名

(中國石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000)

牙哈外輸氣機組是從美國HANOVER公司引進的，用于西氣東輸工程的供氣。單機輸氣排量200萬m3/d，機組配用的VHP4-L7044GSI天然氣發動機是WUAKESHA公司目前在控制上比較先進的機型，也是油田引進機組技術含量較高的壓縮機，四沖程V形12缸，功率1.25MW，轉速750～1 200r/min，其點火及空燃比控制等系統應用了先進的模塊技術，通過ESM(Engine system manage)自動控制。該機還采用了稀薄燃燒技術，對于節約能源，降低廢氣排放行之有效。投產初期，兩臺機組冷卻水系統的膨脹水箱經常溢水造成機組停機，對西氣東輸供氣造成很大影響和損失。筆者對冷卻水系統進行分析，最終查明并解決了故障，提高了機組的運行效率。

1 故障分析①

由于造成水箱溢水的原因很多，筆者采用了排除法進行分析，即結合溢水現象和機組運行參數逐個排除不可能的因素。

1.1 氣缸竄氣

氣缸墊裝配時在燃燒室附近有微小傷痕，在該缸的壓縮沖程中,高溫高壓的燃氣/空氣的混合氣體燃燒時產生強大的爆發力，致使部分高壓混合氣體通過小縫隙竄入冷卻水系統中，由氣體形成的氣泡攜帶冷卻水溢出水箱。

如果以上分析屬實，那么水系統的放空管線應該有大量的燃氣/空氣混合氣體排出，并且溢水的情況應該是在系統加載以后持續溢水，而且溢水量會隨著混合氣體的增加而越來越大。但是現場通過冷卻水系統的放空管線放空時卻沒有發現有氣大量竄出，而且現場溢水的情況是間斷性發生的，所以可以排除氣缸竄氣的可能性。

1.2 恒溫器故障

VHP4-L7044GSI天然氣發動機的冷卻水系統分為小循環和大循環兩個系統。在發動機啟動初期或者是冷卻水溫度低于81℃時，恒溫器處于關閉狀態，一旦冷卻水溫度超過恒溫器設定溫度值則恒溫器打開，使冷卻水同時經過大、小兩個循環系統對機組進行冷卻循環，同時伴隨著溫度的不同恒溫器的開度也不同，從而使循環水通過的流量也不同。如果因為恒溫器長時間處于開啟狀態而使得大循環冷卻水完全敞開；同時由于小循環系統的截面積較小，冷卻水循環阻力較大，會導致絕大部分水經過大循環水系統從水箱中溢出。

如果是恒溫器故障，大循環水系統是完全敞開的，那么它的下游溫度就應該相對比較低；相反小循環水系統由于冷卻水循環少，那么它的溫度就應當相對比較高?，F場經過連續數天每隔兩小時跟蹤檢測恒溫器前、后冷卻水的溫度，發現恒溫器工作溫度正常，排除恒溫器故障的可能性。

1.3 冷卻水開鍋

當冷卻水溫度達到沸點時，水箱內的冷卻水將析出大量氣泡，這些氣泡增大了冷卻液的體積,導致冷卻液向外溢出。如果水箱內的散熱片損壞，管道中特別是管道的拐彎處有雜物堵塞容易造成冷卻水循環不良，風扇角度太小、水箱距離太遠、風扇皮帶松弛(風扇運行不暢)及冷卻水不足等都會造成冷卻效果不佳，從而導致冷卻水溫度升高開鍋溢水。

通過一段時間的連續跟蹤測溫，發現外輸機加載時冷卻水溫度在正常范圍內比較平穩，并沒有特別明顯的變化，又對冷卻水系統增設濾網進行清潔時,發現冷卻水系統有大量的污物，低點放水處的小管線被堵塞，經過清水沖洗，有大量的污物被沖洗出來。經過一段時間的運行，機組溢水情況得到一定的好轉，但仍然有間歇性的溢水，由此可推斷水箱溢水與冷卻水系統管線過臟有一定的關系，冷卻水污物較多，堆積在管線的內壁或是拐彎處，降低了冷卻效果，使得冷卻液沸騰汽化(冷卻液沸點116℃)，從而引起水箱溢水。

1.4 空冷器故障

在沖洗冷卻水系統中的雜物后，機組仍然不時有溢水的情況發生，這就說明溢水并不完全是由于冷卻水中的雜物所造成的。經過分析最后將問題鎖定在了外輸機的空冷器上，外輸機組的空冷器換熱器是由翅片管束組成，水平進風，風扇垂直安裝，垂直方向排風，風扇由電機驅動，電機為雙速(高速和低速兩檔)，空冷器還設計有手動百頁窗，可以手動調整開度。通過水平儀檢測空冷器的水平狀況，發現機組空冷器有點傾斜，不在同一水平面上，這就可能使得高處的換熱管束中的氣泡無法正常從放空口排放，當管束中積聚一定量的氣泡后，這些氣體強制從膨脹水箱的放空口排出，放空管線里的冷卻液便被這些氣體帶出來從而造成水箱溢水。

2 處理過程

根據以上對水箱溢水原因的分析，筆者在高處的換熱管束上加裝了冷卻液排氣管線，如圖1所示，使得管束內的氣體能及時排出，從此以后冷卻水再也沒有從水箱中溢出，從根源上解決了外輸機水箱溢水的問題。

圖1 改進后的水箱結構示意圖

3 結束語

通過分析，不難看出外輸機水箱溢水是由于冷卻水中含有污物、冷卻液過熱汽化和空冷器傾斜造成的。一個故障的發生往往是由多個因素共同作用的結果，在處理時可以采用排除法，把可能的因素逐一進行分析驗證，最終達到解決故障的目的。通過對溢水故障的排查和解決，有力地保障了機組的安全、平穩運行，為以后的故障處理提供了寶貴的經驗。