天然气发电机组起动故障原因分析

吕传品 杨海英 王 鹏

（中原输油气分公司枣庄维抢修队，山东 枣庄 277100）



天然气发电机组起动故障原因分析

吕传品 杨海英 王 鹏

（中原输油气分公司枣庄维抢修队，山东 枣庄 277100）

天然气发电机作为天然气长输管道中重要的备用电源，在市电失效时，设备的安全可靠直接关系到天然气输气站的正常生产工作。为确保天然气发电机组能够正常使用，应重视诊断并及时排除发电机存在的故障隐患。结合日常维护经验，本文以济柴75GFZ-T型天然气发电机为例，分别从起动系统、天然气供给系统、点火系统以及环境因素等方面分析起动故障原因，并针对相应的故障，提出有效的解决措施。

天然气发电机；故障；起动系统；天然气供给系统；点火系统

1　天然气发电机简介

天然气发电机是一种以天然气为燃烧物，代替汽油、柴油作为发动机动力的新型，高效的新能源发电机。它由发动机、发电机两部分组成，并配有电子控制管理系统；发动机部分主要有曲柄连杆机构、配气机构和起动系统、点火系统、天然气供给系统、润滑系统、冷却系统组成。

天然气发电机工作原理为：天然气经阀门管线进入发动机内部气缸，经吸气、压缩、做功、排气工作循环，将热能转换为机械能，带动内部轴承的旋转。发电机与发动机同轴连接，通过电磁感应原理，将机械能转换为电能，通过安装在输出端的电压调节器，实现电能的输出。

天然气发电机具有输出功率范围广，发电质量好、重量轻、体积小、维护简单、操作方便、噪声小、节能环保等优点，在石油天然气长输管道输气场站得到了广泛应用。

2　发电机起动故障原因分析

天然气发电机作为天然气长输管道输气场站中重要的生产后备电源，在市电失效时，其供电的安全可靠直接关系到天然气输气场站的正常生产。但在生产过程中，经常会出现天然气发电机因发动机起动故障导致不能正常投用，从而影响了场站的正常生产，给企业造成巨大经济损失和不良社会影响。

本文将以天然气长输管道中输气场站常用的济柴75GFZ-T天然气发电机组发动机起动故障为例，分别从起动系统、天然气供给系统、点火系统以及环境因素等方面来分析故障原因。

2.1起动系统原因分析

起动系统包括起动马达、蓄电池、起动继电器、起动开关和起动按钮。如图1所示，起动马达通过导线依次与起动继电器、蓄电池的正极相连；电源负极则与起动开关相连，以实现搭铁；继电器则由起动按钮控制。由此，我们可以从以下部分进行故障排查。

图1　起动系统图示

1）检查蓄电池电压：济柴发电机使用的是24V铅酸起动蓄电池。使用万用表测量蓄电池电压，正常应保持在25～28V之间，如果电压低于正常范围，将导致发动机起动转速低于 110～180r/min的正常标准，点火控制器不能发出点火指令，发动机就无法起动。如电压低时，可使用充电机为蓄电池充电，如长时间充电仍不能解决，可更换蓄电池。

2）检查连接导线紧固：济柴天然气发电机在运行时，机体本身产生震动，使蓄电池至起动马达间连接线松动或脱落。如不能正常起动时，应检查线路中连接点是否牢固。

3）检查起动继电器：使用万用表测量继电器线圈和接触点，接触不良应及时进行调整或修磨触点；如线圈烧坏，则更换起动继电器。

4）电动马达：起动马达本身故障机率较少，但也不能排除。判断起动马达的动作情况可在起动发动机的瞬间用手背试探起动马达的外壳，如起动马达无动静且外壳冰冷，说明马达未动作。或是起动马达严重发烫，有股刺激的焦味，则马达线圈已烧坏。修复马达需较长时间建议直接更换。

2.2天然气供给系统原因分析

天然气供给系统功用是：经分离、过滤后的天然气通过电磁阀进入压力调节阀，根据天然气组分，调节到合适压力，供入天然气发动机。主要由电磁阀、压力调节阀、天然气进气管和球阀、电动调节阀等相关部件组成。发动机起动故障时，主要检查：

1）电磁阀。电磁阀线圈内阻为35Ω，使用万用表测量，如测量阻值过大或过小，则判断电磁阀线圈损坏，需进行更换。另外电磁阀还通过压力继电器与润滑油压低、超速停车装置相联动，当超速或润滑油压过低时，能自动关闭电磁阀，实现发电机组的安全互锁。因此判断电磁阀是否正常，除检查本身外，还需对相关安全联锁装置进行检查。

2）调节阀压力。济柴 75GFZ-T天然气发电机进气工作压力为 7～9kPa。压力过高或过低都将会导致发动机起动故障，因此主要检查压力调节阀出口压力，检查方法：先慢慢关上出口阀门，检查出口阀至调压阀间的压力，如压力稳定，说明压力调节阀正常。如压力持续升高，则需对调节阀内部膜片进行检查更换。

3）燃料混合气。经空气滤芯等进入的空气经燃气混合器后按一定比例与天然气形成可燃混合气，进入燃烧室。如果浓度过浓或过稀，都会导致发动机无法起动，我们可以通过可燃混合气调整螺钉来调整可燃混合气的浓度。

2.3点火系统原因分析

点火系统工作原理：发动机正常工作时，系统通过传感器分别从飞轮和凸轮轴上获取信号，点火控制器按照点火顺序，依次将信号通过低压线、点火线圈、高压线送至火花塞，实现气缸内点火。发动机飞轮上装有一组定时螺钉，定时信号传感器根据获取的信号实现每缸点火。如图2所示，从以下几个部件查找故障原因。

1）检查火花塞。济柴燃气发电机使用的是德国MOTORTECH5kΩ电阻型火花塞，标准间隙为0.5mm，随着运行时间的增长，火花塞间隙会增大。使用塞尺检查火花塞的间隙，最大不能超过0.89mm，否则就会出现失火。同时检查火花塞积碳情况以及绝缘体绝缘。处理方法：如火花塞间隙过大，调整到正常范围，如有积碳则进行清除。如绝缘体击穿则更换。

图2　点火系统接线示意图

2）检查低压线。主要检查接线是否有松动或脱落现象，必要时进行紧固。

3）检查信号传感器。点火系统中的定时信号传感器和复位信号传感器，采用有源信号传感器，信号传感器顶端与定时螺钉（复位螺钉）的间隙约为0.75mm，点火控制器通电时，信号传感器上的绿灯亮起，正常工作时伴随黄灯快速闪动，如果灯不亮，说明间隙值太大，应重新调整。

4）点火控制器。点火控制器一般不允许随意调整。但如遇有故障，在点火控制器上盖有一个发光二极管，可通过发光二极管的闪烁次数判断故障状态见表1。

表1　二极管闪烁次数及故障状态

除以上原因外，济柴天然气发电机起动故障还与外界环境温度存在很大关系，不能起动时间多数发生在冬季，由于冬季环境温度低，润滑油、冷却水加热器未供电或加热器故障导致，未有效进行预热，都会导致机体温度过低而无法起动，因此，应检查机油和冷却水温度，保证加热装置能够正常运行。

3　结论

济柴天然气发电机组的使用，在天然气长输管道生产中虽然相对较少，但是其作为天然气分输站场生产中后备电源仍然特别重要。本文笔者以济柴75GFZ-T型发电机组为例，对发动机起动故障的原因，结合日常故障处理经验，分别从起动系统、天然气供给系统、点火系统以及环境因素等方面进行了详细分析，并针对相应的故障原因，提出有效的解决措施，从而尽可能地避免因在市电停电时，发电机组起动故障造成工艺设备停电事故的发生，以保障天然气场站的正常生产需求。

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吕传品（1981-），男，山东枣庄人，本科，工程师，主要从事电气自动化设计与电气设备维修。