12V190系列燃气机组故障分析与措施

    王冬冬

    

    摘? 要：随着新兴产品逐步向环保、节能和利废等方向发展，12V190系列燃气机组解决了煤矿瓦斯大量排空、焦化厂大量废气污染环境这一难题。但是随着机组运行时间的增加，机组故障率也会增大。该文就运行维护中出现的典型故障进行分析，并提出相应的改进措施。

    关键词：燃气;机组;涡轮增压器

    中图分类号：TM31 文献标志码：A

    0 概述

    2000年，胜动集团针对瓦斯特点，把以前的柴油机组改进成燃气机组，是一种适用于可把瓦斯、焦炉气、天然气等可燃气体做燃料的发动机组。12V190系列燃气机组是PZ12V190B系列柴油机组的改进型设备，主要改进在于：选用了高效可靠的增压器、中冷器、散热器、油冷器等一系列高新技术设备;采用了气缸盖外润滑、气缸盖镶气门座圈、压铸罩壳等新结构。从机组整体结构和工艺设计都比较好，便于检查、检修时的拆装。

    12V190系列燃气机组优点多，但运行维护中我们发现了许多不足，例如：节气门常出现执行不到位或卡死现象;增压器过早积碳或机组耗油多;电控混合器控制不到位造成机组负荷无法调整，浓度高时还会造成放炮回火烧坏中冷器的事故;气门、气缸和横桥损坏;监控仪和控制盒安装位置不够合理;连杆断裂等。该文从科学的角度采取有效措施进行防止类似事故的发生，确保机组能够安全、经济的运行[1]。

    1 节气门

    节气门用来控制用气量的大小，直接反映出机组的做功情况，所以节气门是一个非常重要的部件。1）节气门是由执行器通过连杆机构直接控制调节进气开度的执行部件，执行开度是否到位直接关系到机组进气量和做功好坏。2）在日常运行中，发现执行器控制节气门不到位或节气门被卡死的现象，经过细致检查发现节气门轴承磨损严重，而轴承没有设计润滑油加油孔，因此，执行器控制次数多了，节气门轴承就会坏，常造成控制进气不到位或停机的故障。3）针对这一情况，采取在节气门的轴承壳面上（A、B点处）各钻一个φ5.5 mm的孔，加注黄油通过该孔进行定期加注黄油，有效的防止轴承磨损。改进后机组运行良好，如图1所示。

    2 涡轮增压器

    2.1 增压器工作原理

    涡轮增压器是利用发动机的废气能量，驱动增压器高速旋转，带动同轴的压气机叶轮高速旋转，并将空气加速经扩压器和压气机壳的扩压，送到发动机组的气缸，增加了气缸的充气量，来提高发动机的功率。

    2.2 增压器常见故障

    增压器常见故障有压力下降，漏油、出现异响、振动等。增压器是一种高速运转机械，在高速、高温下工作，故障率较高，保养维护也相对其他设备要仔细和及时，一旦出现故障，直接影响着机组的正常运行。

    2.3 增压器故障分析

    影响增压器出现以上故障的主要原因是，润滑冷却机油过少或油质较差、变脏等原因，造成机油泵不能很好供油，压力就会下降，油路堵塞等，使得增压器浮动轴承润滑不好，磨损严重，降低机组进气压力，影响机组作功，同时，油路压力低，增压器的中间体内进油少，润滑油流速过慢，造成中间体过早积碳，使其增压器叶轮偏磨、振动、漏油等故障的出现[2]。

    2.4 针对故障采取措施

    通过上面增压器的故障分析以及我们运行检修的经验总结出以下解决措施。

    2.4.1 增压器压力下降的故障原因

    空气滤清器及进气管污堵了，进气阻力大;压气机油道污堵，进气管漏油;排气管漏气涡轮工作效率下降。采取措施：清洗空气滤清器、中间体;合理加大进油管径;清除排气管漏气。

    2.4.2 涡轮增压器喘振的故障原因

    气进气通道堵塞，进气受阻流量减少;废气通道堵塞;在非正常工作情况，如负荷波动大、紧急停车。应采取采取的措施：清洗空气滤清器;清洗涡轮机部分;防止使用中非正常工作状况，按操作规程操作。

    2.4.3 涡轮增压器有异响的故障原因

    转子叶轮与壳体之间间隙过小，发生碰擦现象;浮动套或止推片磨损严重，转子游动量大，造成叶轮与壳体碰擦;叶轮变形或转子轴颈发生偏磨现象;涡轮中积碳严重。应采取采取的措施：查有關配合间隙，必需时进行拆检、调整;检查转子游动量，必需时进行拆检复查轴承配合间隙;检复查转子动平衡;进行拆检清洗。

    2.4.4 涡轮增压器产生剧烈振动的故障原因

    转子动平衡不符合规定;浮动轴承产生严重磨损造成配合间隙过大。应采取采取的措施：按规定分别对压气机叶轮和涡轮进行动平衡调试;检查浮动轴承配合间隙，必要时更换配件。

    2.4.5 积碳过早出现油堵的故障原因

    积碳过早出现油堵的故障原因是油质变差、变脏。应采取采取的措施：及时更换。

    3 电控混合器

    3.1 电控混合器工作原理

    电控混合器是为适应燃气发动机燃烧可变成份的燃料而设计的，它可以适用于CH4含量为30% ～100%的燃气，由ECM-B型电控盒自动或手动调节其混合量的开度，与数字式电子点火系统及负荷测量器配合使用，浓度高时，负荷增加，电控盒自动调节其合适的开度，控制电控混合器执行调节的开度量，从而实现调节机组的负荷，使其运行正常、稳定。

    3.2 电控混合器常见故障

    由于瓦斯气里的粉尘、水分较多，容易积垢，常造成电控混合器气源开度行程不到位，或出现卡死现象，所以电控盒上调节混合器的开度无法执行，使得机组的负荷不能有效控制，一旦瓦斯浓度过高或过低，会造成机组汽缸不能燃烧或缸温过高导致放炮、回火事故，烧坏中冷器及座子、进气管道等，影响非常大。

    3.3 电控混合器故障解决方法

    针对电控混合器这一问题，一般采取加强清洗力度，根据气源情况，至少每2个月进行一次清洗，同时每次检修机组时，进行试验开度行程是否到位。

    4 气门、气缸和横桥损坏原因分析

    4.1 气门、气缸和横桥损坏造成的后果

    12V190系列燃气机组共有12个缸，两排气缸成“V”字排列，夹角为60°，四冲程。气缸采用外润滑方式，个别气缸常出现润滑油路堵塞而干磨，造成气门及横桥摇臂等部件损坏;也常出现气门间隙过大，横桥凸头容易偏位，工作时常压坏气门端部，使气门脱离扣瓦的限位，严重时，气门会掉进气缸里，出现难听的异响，如果这时没有及时被值班人员发现，掉到气缸里的气门在活塞往复运动中，将会打坏刚体和活塞。使其内循环水从坏的缸体流入油底壳与润滑油混合，机油全部成为废油，此故障后果十分严重。

    4.2 如何减少气门、气缸和横桥损坏的方法

    针对气门、摇臂损坏后的打缸现象，采取的主要措施是按时调节气门，严格按照气门的保养时间及要求进行，加强巡视检查工作，观察机组的运行状况，一旦出现紧急情况，及时停机处理。

    5 监控仪和控制盒

    5.1 监控仪的用途

    监控仪主要是监视机组的转速、水温、油温及油压，安装在7-12缸的进气管上，由于监控仪安装位置刚好正对10-12缸排气三通和增压器，增压器温度较高，而排气三通常常有漏气出现，都容易造成监控仪处于高温环境中，监控仪的元气件在高温下容易损坏，加上机组有一定的震动，使监视的参数出现乱显示、不显示，这样运行人员无法知道运行是否正常，导致机组的安全运行得不到有效监控。

    5.2 控制盒的用途

    控制盒根据机组的负荷和瓦斯情况，调节电控混合器开度，调节机组的进气量，同时显示机组12个缸的缸温，监视机组的做功情况，达到机组安全稳定运行。但是控制盒安装位置跟监控仪差不多正对1-3、10-12缸的增压器，受高温的影响及机组振动，控制盒自动控制出现紊乱，控制不到位，机组做功受到严重影响。

    5.3 监控仪和控制盒故障分析

    针对监控仪和控制盒故障，主要原因是安装位置不合理导致了设备过快损坏。应把2个设备移到机组外集中安装在便于操作，远离高温的地方即可。

    6 机组连杆断裂事故分析及措施

    6.1 机组连杆的工作原理

    机组连杆是连接活塞和机组曲轴的传动件，也是机组的核心部件。作用是将气缸的内能传递给曲轴，使曲轴不停的转动。因此，连杆对于机组来说非常重要。

    6.2 连杆断裂事故分析

    我们机组曾经出现一次连杆断裂事故，从该事故分析，该机组运行3万多小时，运行时间过长，已到大修期，机组各核心部件都处于高度疲劳期，很容易发生类似事故。

    6.3 连杆断裂解决方法

    针对这一故障，凡是到了大修期的机组，必须进行大修及检查，便于及时更换不合格的核心部件，保证机组的安全运行。

    7 结语

    以上故障分析主要是列出该机组的典型事故，但实际远远不止这几种故障，有些问题是由于生产厂家在设计或安装中存在问题造成的，与厂家技术人员进行了交流，在新機组中也看到厂家进行了改进，这是长时间不断摸索的结果，只有不断地改进现有设备，才能保证设备安全的运行，从而使产、学、研各个环节良好的循环。

    参考文献

    [1]袁任光.柴油发电机组选用与安装维护[M].北京：机械工业出版社，2009.

    [2]段彩莲.非道路国三柴油机的排放控制系统升级的研究[J].内燃机与配件，2017（5）：106.