瓦斯發動機故障超前綜合防控技術措施分析

殷 帥

（晉煤集團金駒股份公司，山西晉城048006）

0 引言

晉煤集團瓦斯利用總量和利用率一直排在全國首位，目前有三種瓦斯發電系統，第一種是30%≤CH4≤45%，第二種是12%≤CH4≤30%，第三種是8%≤CH4≤12%。隨著瓦斯利用技術水平的不斷提高，甲烷含量低于8%的瓦斯，除乏風利用系統外，利用更經濟的直接燃燒技術或低溫催化燃燒技術產生熱源進行供熱和發電，項目正在進入可研立項實施階段。

為了縮短篇幅，本文不具體針對哪一種系統或針對具體的設備型號，不對一些由于設備及配件壽命、目前工藝技術水平/制造水平所限、安裝質量所引起的故障原因作描述分析，運行管理過程中可參考廠家發動機使用維護手冊進行各項工作。

1 問題的提出

不管是發動機設備廠家，還是大多數專業書籍或刊物，對發動機的運行故障，一般都是列出所有故障名稱，然后描述如何全面查找、如何排除故障，即針對的是被動性的工作習慣，很少根據故障出現的概率追根溯源提出根本性的解決辦法。現在，隨著與發動機相關的技術水平的提高，以及系統、設備、材料的先進性和質量不斷提高，很多故障都可以得到有效的超前防范，甚至在實施可靠的技術措施后可從根本上消滅事故隱患。本文筆者將根據自己的現場實踐經驗及多方學習總結一些故障超前防范的技術措施，不當甚至錯誤之處請不吝賜教。

2 瓦斯發動機可防控故障、主要故障原因及防控技術措施

（1）發動機不能啟動、啟動困難或工作不均勻。

主要故障原因：燃料氣質量差，表現在含水量高、粉塵等雜質量大，或瓦斯含量不穩定，超出發動機適用范圍，除直接影響發動機工作外，還會使前面的進氣過濾器、調壓閥、阻火器等發生故障，間接導致燃料氣流量不足，造成發動機運行故障。

防控技術措施：源頭利用先進的系統和設備實現降溫、除塵、脫水等凈化處理、穩定濃度的摻混工藝。目前我們采用溴化鋰機組+吸附脫水，為了節能，冬天溴化鋰機組停運，利用機組冷卻塔直接降溫，夏天可以停運吸附脫水設備。脫水凈化處理后，可與壓縮后瓦斯本身高溫進行熱交換升溫，以盡量實現輸送途中瓦斯氣溫度在露點以下；而一些老礦井建設時沒有這些系統，或多氣源匯集直供電廠，可在電廠內加脫水除塵為一體的設備，并在總管加設簡易節能的摻混系統（如文丘里摻混）。

（2）發動機轉速不足（失速）。

主要故障原因：負荷過大，或存在引起故障（1）的原因。

防控技術措施：除采取處理第一種故障的措施外，對負荷大、不穩定的設備，可在電動機和負荷之間用液力耦合聯軸器連接，實現發動機出力自動控制，保證輸出功率基本恒定。

（3）發動機啟動轉速不穩定或不升速，運行中發動機功率不足。

主要故障原因：除存在造成故障（1）的原因之外，可能的故障原因還有轉速傳感器被飛輪掃壞、調速器連接杠桿連接點移位、氣門間隙變化等。

防控技術措施：傳感器與飛輪間隙要調整在規定范圍的上限值，避免飛輪齒飛邊毛刺將傳感器感應頭掃壞，盡量將傳感器安裝在發電機側；重新調整調速器，調整杠桿使其動作靈活；重新調整氣門間隙。關鍵點是連接或固定螺絲件型式要選用能可靠自鎖的。

（4）瓦斯氣消耗量大。

主要故障原因：有氣缸火花塞不跳火、點火提前角錯誤。

防控技術措施：在實時監測氣源各項指標參數是否正常的情況下，重點監測缸溫和排氣溫度是否正常，確保及時發現、消除故障。

（5）發動機聲音異常。

主要故障原因：氣質各項指標差，中冷器進水溫度及中冷器后的空氣溫度過高，點火提前角、空燃比數值漂移偏差，出現爆燃現象。

防控技術措施：除采取處理故障（1）的措施外，設計和設備招標時要選擇可靠的冷卻系統，保證水溫度滿足要求；要實時監測、判斷中冷器、點火提前角、空燃比是否正常。防控關鍵點除了采取先進可靠的實時監測監控系統外，對影響點火提前角、空燃比的相關部件，一定要嚴格控制質量，保證其材料的耐磨性、自鎖功能的可靠性。

（6）氣缸橫橋、中軸斷裂及觸頭斷裂。

這種情況在國產發動機上較為易發，也是多年來沒有得到很好的解決的問題。

主要故障原因：組件配套、連接螺絲螺母選型設計不科學合理，螺母易松動，部件材質選取不當。

防控技術措施：選取剛性好、韌性好的材料，雙鎖螺母選用帶牙面、帶彈性墊的鎖緊螺母組件。

3 其他超前綜合防控措施

3.1 采用目前最先進的智能管理系統

管理系統至少應具備的功能：

（1）采集所有的系統運行的關鍵數據，如：1）發動機及系統各點溫度、壓力；2）發動機的振動數據、位移部件的移動數據；3）點火相關數據、空燃比數據；4）氣源數據、尾氣數據；5）潤滑系統數據、水循環系統數據；6）發動機的轉速、出力數據；7）一些與維修保養相關的數據。

（2）具備預警、報警、極限自動停車功能，如：1）發動機各種停車報警（如超速、傳感器故障、電源故障、控制器故障、超溫、振動超限、氣源指標超限等等）；2）發動機一般報警和預警（如空燃比、壓力、溫度、流量、液位、氣源、尾氣、傳感器、電源等）；3）濕式水封水位低報警和保護；4）濕式水封水位低自動補水；5）管道瓦斯濃度連續自動檢測和瓦斯濃度低報警；6）環境瓦斯濃度連續自動檢測和瓦斯濃度高報警；7）瓦斯濃度超標斷電保護；8）主、備用水泵故障報警及自動切換保護；9）循環水池水位低報警。

（3）具備各式兼容和遠傳功能，必要時可進行遠程緊急操作。

目的是使發動機的監控狀態實時地傳到需要的固定和移動設備上，以便隨時掌握發動機運行狀況，提前防范，把一切故障和事故消滅在萌芽狀態。

3.2 嚴格按照使用說明書進行定期維護保養

這是保證發動機安全正常運行、延長使用壽命的最基本手段，主要包括以下內容：

（1）按照保養內容及間隔時間進行保養，就像愛護自己的愛車一樣。

（2）易損件嚴格按照規定的更換時間進行更換。（3）盡量采購原廠的零部件。

3.3 像對待人一樣建立詳細的檔案資料

給發動機建立檔案資料，就像人有了戶籍資料、工作檔案資料、病歷資料等一樣，不但有利于經營管理，更是掌握發動機“健康”狀況的必要手段，對保障發動機的安全正常運行、預防故障與事故的發生、延長使用年限有著不可或缺的作用。

（1）基本信息檔案，包括規格型號、廠家、到貨及使用日期、轉移調撥等信息。

（2）運行信息檔案，包括詳細的實際正常運行時間、故障停車時間、維修保養時間、完好備用時間、發生的各類故障和事故詳細信息等。

（3）維修和保養詳細信息，包括維修保養日期、維修保養部位、更換的零部件情況、維修保養后發動機恢復狀況等。

4 結語

以上所述瓦斯發動機的一些故障及防控技術措施，僅僅是筆者在現場實踐中積累的一點技術經驗，是日常所發生的全部故障中很少的一部分，何況影響整個發電系統的因素更加繁雜。不過，隨著瓦斯利用技術的飛速發展，我國的瓦斯發電會越來越先進、安全、可靠。在監測監控技術不斷完善的今天，燃氣發動機智能管理系統正日益成熟，具備了“聽”（聲音）、“摸”（溫度、振動等）、“看”（內部的運行狀況）、“檢”（各種數據等）等功能，將來還能實現人工智能，形成智能化的綜合管理系統，而且可遠傳到任何所需要的地方，能確保燃氣發動機及整個發電系統更智能、安全、高效地運行。