CAT3606发动机失火及爆燃故障分析与排查

李耀产 杨春社 沈雁飞 姜 珍 徐先伟

（1.吐哈油田机械厂；2.吐哈油田丘东采油厂；3.吐哈油田鄯善采油厂，新疆 鄯善 838202）

CAT3606天然气发动机是美国CAT公司生产的中速、四冲程、带预燃烧室、稀薄燃烧、带涡轮增压、直列6缸天然气发动机，调速控制采用电子液压调速控制系统，ICSM点火控制，ECM过程控制。在运行过程中，特别容易出现失火、爆燃等现象，影响机组正常运转。

一、故障现象

苏丹六区JAKE油田3#CAT发动机各缸不断出现失火、爆燃等报警，机组转速波动大等故障，使得机组不能正常开启，其主要表现为发动机点火时间、燃烧时间过长，严重影响系统的运行。

二、故障排查

1.检查点火系统

点火系统故障最容易引起发动机失火、爆燃的发生。点火系统主要包括火花塞、火花塞延伸杆、点火线圈、ICSM点火控制模块等组件。

（1）检查火花塞

在某些情况下，发动机关停后，在火花塞上易形成冷凝水，冷凝水就会引起发动机失火。火花塞间隙不正常也会引起失火，因此还需要检查火花塞间隙，火花塞正常间隙为0.29mm。经检查属正常。

（2）检查点火线圈

点火线圈故障也会导致失火现象发生，检查点火线圈有无松动的连接、湿气、短路和开路。检查初级接线和次级电路连接。测量阻值1～4Ω属于正常范围。

（3）检查燃烧传感器

燃烧传感器出现问题也会引起失火现象发生，燃烧传感器用久后其头部会产生积碳，积碳严重时，会使燃烧时间延长，导致失火现象发生。因此可拆卸燃烧传感器，清除头部积碳来消除故障，正常阻值应＜5Ω，检查后阻值正常。

2.检查空气系统

（1）检查空气过滤器与空气管路

空气过滤器太脏或者相关管路堵塞，都会造成进入发动机的空气量减少，导致空燃比失调，从而引起发动机失火或爆燃。因此，必须及时吹扫或更换空气过滤器及相关管路，确保空气进气畅通，检查后没有发现问题。

（2）检查空气阻风门

如果阻风门在无负载或低负载时完全打开，阻风门不能为空气进气歧管提供更高的压力。废气门将开始控制空气进气歧管压力。因此需要对空气阻风门进行检查，检查阻风门有无卡阻，执行器动作是否灵活。以确保空气阻风门在不同工况下处于正确位置，检查正常。

（3）检查涡轮增压器

涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入汽缸。一旦涡轮增压器出现故障，进入汽缸的空气量降低，空燃比就会发生改变，也会造成发动机失火、爆燃发生，经检查没有问题。

3.检查燃气系统

燃气系统出现故障，就会使发动机空燃比发生变化，也会引起发动机失火、爆燃发生。其主要组件包括针型阀、单流阀、预燃烧室、燃气切断阀、燃气管等。

（1）检查针型阀

检查预燃系统的针型阀。如果针型阀关闭，预燃烧室没有燃气供给，将导致失火发生。如果针型阀打开太大，燃气太多，混合气燃烧时将太浓，就会出现失火或爆燃状况。如果怀疑针型阀调整有问题，可完全关闭针型阀后再打开4整圈。经过调整，故障仍旧存在。

（2）检查单流阀

单流阀必须运动自如，以使燃气进入预燃室。一旦出现故障，也能导致失火现象发生。工作时，检查针型阀供气管路的温度。如果供气管路温度高于平均值，燃烧气体可能泄漏到汽缸盖，需要拆卸检查。卸下单流阀，检查单流阀体外侧有无燃烧的迹象。若有燃烧痕迹，说明单流阀密封不严，汽缸内燃烧后的废气倒流所致。如果燃气带液，可能引起单流阀弹子卡阻，无法正常工作。可用清洁剂清洗单流阀，拆解后发现正常。

（3）检查预燃烧室燃气供气管线

燃气到预燃烧室单流阀的通路如果被异物堵塞，也会引起失火或爆燃。需要检查针型阀和单流阀之间的燃气供给管路和通道。查找有无碎屑和积碳的迹象。检查后发现均正常。

（4）检查预燃烧室

预燃烧室的作用是将少量燃气引入汽缸，进行初期燃烧，预燃烧室周围有很多密封圈、垫。如果密封不好，就可能导致冷却液进入预燃室而引起失火现象发生。检查了预燃烧室，发现垫片密封良好，无泄漏痕迹。

（5）燃气质量

燃气质量的好坏严重影响着发动机的运行，一旦燃气中带液或者包含其它惰性气体太多，机组根本无法运行。在带液较多时，发动机也很容易出现爆燃、失火等现象。因此，必须确保燃气质量合格，经询问站外作业人员，JS-9气井正在进行注入N2增压作业，燃气组分发生了变化，引起燃气质量不佳，经协调，先停止N2注入，对机组燃气进行了排空，正常开启了机组，故障排除。

4.应注意的问题

当然引起机组失火、爆燃的故障还有其它方面的原因，以下两个方面此次排除故障中虽没有检查，但也需要引起重视。

第一，电子液压系统。电子液压系统是通过液压油的循环流动来控制3个执行器的动作，从而控制燃气、空气和废气流量的，一旦出现问题，也会引起空燃比失调，造成发动机失火或者爆燃。因此，应确保液压油没有污染。确保电子液压执行器工作正确。负载<50%工作时，观察阻风门执行器的工作。负载>50%工作时，观察废气门执行器的工作。如果怀疑执行器电磁阀有问题，可更换新的电磁阀检查。还应确保执行器控制拉杆运动自如。如果发现端杆磨损严重，应更换端杆。

第二，缸盖组件。缸盖出现问题，尤其气门、气门座出现问题，也可能引起失火、爆燃，转速波动等现象，因此必须确保气门、气门座密封良好，摇臂机构动作灵活，各零部件状态完好。可通过观察摇臂动作情况，测试汽缸压力等手段检查缸盖。