L5794GSI天然氣發動機意外停機故障分析及處理

徐先偉，楊程華，馬 云，張富新，白兆陽

（中石油吐哈油田公司物資保障中心，新疆哈密 839009）

0 引言

L5794GSI 天然氣發動機是美國瓦克夏公司生產的4 沖程12 缸V 型帶渦輪增壓型發動機，該機組功率為858 kW,發動機控制系統使用ESM（Engine System Manager）控制系統[1]。

1 故障現象

L5794GSI 天然氣發動機工區7 號機組運行中多次突然停機且停機時間間隔不固定。停機后使用RS232 通信連接ESM后ESP（Engine Service Program）軟件顯示ESD232 故障，故障信息為ECU（Engine control unit）沒有接收到停機信號，發動機停止旋轉與ECU 無關。機組重啟后缸溫、轉速、燃氣壓力、空燃比等運行參數正常。

2 故障分析與檢查

ESD232 故障說明發動機在沒有接收到人為停機信號或機組故障信號后忽然停機。ESM 故障診斷系統針對此項故障的提示是動力不足、急停按鈕被觸發、ECU 模塊失電。根據提示信息排除點火系統后重點應檢查發動機燃燒密封、燃氣供應系統、控制系統。燃氣供應流程如圖1 所示。

2.1 缸壓檢查

圖1 燃氣供應系統流程

圖2 ESM 急停控制原理

缸壓是發動機活塞到上止點、燃燒室密閉空間所具有的壓力。缸壓不足會影響燃燒狀況，造成的現象就是功率與扭力的不足，最終可導致機組停機。拆除缸蓋火花塞后安裝缸壓表，按動啟動馬達電磁閥測試按鈕將發動機處于盤車狀態，經測試12 個缸的缸壓在（130～150）PSI 范圍內，缸壓正常。

2.2 燃氣供應系統檢查

停機下，使用U 型管一端接調壓后的管線，另一端對大氣，將PDB（Power Date Border，電源數據板）板中的燃氣閥線圈控制線直接接到PDB 板24 V 電源上，燃氣切斷閥打開，U 型管的壓差應在（5～6）英寸（0.05 kP 對應12 英寸水柱，壓力表顯示0.02 kP，即4.8 英寸水柱）。拆解空燃比調壓閥膜片，膜片無損壞無雜質，空燃比正常。

燃氣不足或無燃氣會導致機組停機。機組運行過程燃氣切斷閥意外的關斷或燃氣放空閥意外的打開都會導致發動機燃氣不足而停機。拆解切斷閥和放空閥，外觀檢查閥芯及密封面、線圈，用萬用表測量線圈阻值正常，將PDB 板閥控制線安裝在24 V 端子上，兩閥均有開閉合動作。

2.3 控制系統檢查

ESM 電源檢查。ESM 由PLC（Program logic Controler，可編程控制器）控制系統供電，使用萬用表測量電壓為24.1 V，電壓數值正常，斷開電源接線，使用搖表檢查線束絕緣，經檢查無漏電。測量發動機三處接地正常，電源故障排除。

ESM 急停檢查。通過急停控制原理知，當發動機左側急停按鈕（ESTOP RB）或右側急停按鈕常閉點虛接、斷開都會導致燃氣切斷閥（GSV）斷開，斷開急停按鈕鏈接，測試急停按鈕常閉點通斷，經測試常開點和常閉點，急停按鈕無故障，ESM 控制圖原理如圖2 所示。

PLC 控制系統檢查。PLC 向ESM 發出指令的開關量信號有停機（端號1611）、故障停機信號（端號1606）、啟機脈沖信號（端號1609）。其中停機、故障停機信號正常情況下為高電平，當PLC 確定裝置有人為停機或故障時，PLC DO 模塊對應端口輸出低電平至ESM，ESM 接收指令后切斷燃氣切斷閥，機組停機，PLC 控制ESM 相序如圖3 所示。

圖3 PLC 控制ESM 停機相序圖

PLC 急停和停機輸出端口通過安全隔離柵連接至ESM 1611 和1606 接線端子上，檢查發現1606 安全隔離柵輸出端子螺絲松動，1606 控制線處于虛接狀態。端子緊固后，重新啟機，經半月測試，發動機再無無規則意外停機故障。

3 結束語

通過以上分析發現ESM 急停信號瞬時失電會觸發ESD232故障，機組運轉過程中，機組振動通過撬傳遞至PLC 就地控制柜，當ESM 1606 控制線松動時，振動會導致1606 控制線電平信號發生轉變，從而導致機組停機。

本次故障診斷中，ESM 故障診斷系統為故障解決提供了可行的方案，縮短了故障診斷時間，減少了機組停機時間。隨著發動機結構越來越復雜、自動化程度日益提高，故障判斷成為運行管理中的難點，將ESM 故障診斷系統與經驗結合可提高機組的故障診斷成功率。