TCG2032燃机运行常见问题及处理方法

＊王绍霞

（山西兰花大宁发电有限公司 山西 048100）

1.引言

德国曼海姆（MWM）燃气内燃机由于其过硬的设备质量及完善的控制和保护体系，目前在国内瓦斯发电行业的各高浓电站内装机较多。山西兰花大宁发电有限公司使用的是8 台功率4 MW 的机型为TCG2032 的曼海姆（MWM）燃气内燃机，从投产运行到目前为止已运行了14 年，作为较早使用此机型的且拥有较高技术人才的燃气内燃机发电厂家，通过日常运行情况总结、分析及燃机E50、E60、E65 等大修保养，积累了很多此类型燃气内燃机组的故障分析技术和日常运行经验，现将TCG2032 型燃机运行中常见的问题及处理方法进行总结，希望能为其他同类型电厂的运行提供一些技术支持和帮助。

2.项目概况

由山西兰花煤炭实业集团有限公司和山西华润大宁能源有限公司共同出资筹建山西兰花大宁发电有限公司，是一座装机总量为35MW 的瓦斯发电厂，采用燃气蒸汽联合循环工艺。装设8 台4MW 德国进口TCG2032 V16 型燃气内燃机组进行做功发电，之后尾气进入余热锅炉产生过饱和蒸汽，经主蒸汽母管输送到蒸汽轮机进入二次循环做功，蒸汽轮机带动发电机进行发电，实现联合循环发电。自作者2008 年建厂开始就参与燃机及其辅助系统的调试和工艺优化。2013年公司组建设备部，对燃机系统及设备内部结构开始研究，优化了燃机保养维护内容及维护时间，减少了人工和材料消耗。2015 年9 月开始研究燃机及其附属系统、气体预处理系统等运行操作和调整，保证了设备的稳定运行，同时有效的减少了燃机保护跳机次数。目前对于日常运行中燃气内燃机常出现的问题研究其出现原理的较多，而对于同样问题不同情况如何解决、处理的论述较少，为此作者根据调试、检修、运行三个环节对燃气内燃机的学习和研究，结合日常经常出现的故障进行分析和总结，制定出燃机日常问题处理方法、操作控制流程和小指标管控措施，在本单位进行试行两年有余，发现不仅提高了单机负荷率，有效减少了燃机保护调剂，还节约了日常问题处理时间，提高了发电量，保证了设备的稳定运行。

3.燃机运行中常见问题和处理方法

(1)燃机无法启动

燃机无法启动的原因比较多[1]，具体有：①燃机长时间停放，气缸内火花塞受潮严重，无法点火。这种情况可将火花塞拆下烤干里面水分后回装启动。②压缩空气不能满足启机要求。因压缩空气未调整好，燃机启动马达压力不足或太高，燃机冲转时间太短，还未点火就停转。这需要调整启动马达压力（注意调整时确保压力表无损坏或无漏气）。③由于煤层气供气调整幅度过大，造成浓度变化较大，启机时风门开度不好掌握，造成气缸内空燃比不合适，不能点火，无法启动。这时需要将预处理出口浓度测试并调整到稳定值，根据实测浓度找到合适的风门开度，方可启动点火。④燃机进气管道上零压力调节阀或电磁阀有损坏，造成漏气或两侧进气量不均，可通过检修或更换零压力调节阀或电磁阀来解决。⑤点火装置故障也会造成燃机无法启动，检修或更换点火装置即可。⑥燃机转速传感器损坏或有污垢，燃机冲转点火正常，但转速不正常导致无法并网，通过清理或更换转速传感器解决此故障。⑦燃滤、空滤堵塞或破损，软连接破损、步进电机连杆有污垢等也会引起燃机一侧缸温启机后不正常燃机无法启动。可以通过清理或更换相关配件解决问题。

(2)燃机节气阀开度大，影响燃机负荷

对于TCG2032 V16 型燃气内燃机，在进气节气阀开度超过90%时，燃机就会自动保护降负荷，而节气阀开度的大小会随着瓦斯进气量及浓度的变化而变化。通过观察、分析、总结发现进入缸体的纯瓦斯量的多少会直接影响节气阀开度的大小，而影响进入缸体内纯瓦斯量的因素有。

①接收器温度偏高，即中冷器处换热后混合气温度高，等体积下进入气缸的纯瓦斯偏少。中冷水泵、中冷台散、中冷器、变频器或中冷三通阀故障都会引起接收器温度偏高，可以通过检修、调整或更换相关设备以提高中冷系统的换热降温效率来解决。②进气瓦斯浓度低，这种情况需要调整供气浓度，使来气浓度达到进气要求。③混合器处空气温度低，在混合器步进数同等情况下进入的空气量偏大，稀释了瓦斯气。此时需要开启空气预热等加热设备，或者调整混合器步进数，减少空气的实际进入量。④中冷器后端的输气管路密封或设备存在泄漏等情况，如增压器出口软连接破损、法兰连接处漏气等，此时需要更换相关设备或管路密封。⑤由于涡轮增压器相关设备故障引起压气端工作异常的，如燃机本身烟道漏烟气、增压器排气背压高、增压器叶片、喷嘴环等损坏。对于这些问题的处理可通过检修封堵进排气管道的漏气，更换破损叶片、喷嘴环等来保证涡轮增压器工况，以及通过减小点火提前角，提高排烟温度或者调整增压器喷嘴环的角度，以增加增压器转速的办法来解决。

(3)节气阀卡涩问题

TCG2032 V16 型燃气内燃机正常运行时节气阀会随着负荷的变化自行调整。节气阀卡涩是指在手动加减燃机负荷时节气阀的开度不发生变化，从而造成燃机负荷不能调整，如强行操作时可能会出现燃机甩负荷现象，严重时可引起跳机。出现节气阀卡涩时，燃机节气阀出现“节气阀电流减小”等报警，报警无法确认，燃机负荷无法调整或者节气阀开度保持在某个固定数值。

燃机长期停运时，启动前应活动节气阀，防止其生锈卡涩燃机运行时出现节气阀卡涩故障的原因较多。

①机械原因引起的卡涩，此情况多发生在夏季高温高湿环境。当预处理后的燃气湿度大于40%，同时混合器处的冷却温度设置较低，低于35 ℃时，进气管路上容易产生冷凝水，从而在设备内壁出现铁锈等，随着进气附着到节气阀表面，致使节气阀转动受阻出现卡涩，在负荷波动或变化时，执行器执电流增加但节气阀卡死不动，出现这种原因的故障，需进行节气阀清理、润滑等处理，并根据工艺设计降低燃气湿度，调整中冷器冷却温度等。②电气、信号传输等引起的节气阀卡涩，节气门执行器电机老化或受热损坏造成出力不足及通讯或其元器件损坏导致节气门卡涩，出现此种故障，需更换相应的电气控制原件或信号传输线等。③节气阀周围工作环境温度过高引起的节气阀卡涩，处理此种故障应隔离热源、改善通风散热条件。④燃机长时间稳定在一个运行负荷，节气阀的开度也长期处于一个位置时容易出现卡涩情况，此时可在保证燃机运行稳定的情况下，可以隔一段时间调整一下燃机运行负荷，从而调整节气阀开度大小，避免节气阀长期处于一个位置造成卡涩。⑤来气浓度偏高，节气阀开度小于60%或者充气压力与接收器压力差值大于0.6，容易发生卡涩。运行过程中可以调低来气浓度、调小步进数或者开大空气预热，从而保证节气阀变大，充气压力与接收器压力差值变小，以解决节气阀卡涩问题。

(4)浓度较低时燃机缸温波动导致混合器步进数变大

在燃机正常运行时混合器执行器的步进数应控制在-400～300 steps，以保证浓度变化时有可调整的空间，从而降低跳机风险。当来气浓度降低时，会引起燃机平均缸温持续偏低导致混合器步进数自动调节增大，直至达到混合器步进数的上限无法自动调整并引起燃机保护跳机。此时，如果直接调整空气门可能会因浓度突变导致缸温高跳机，所以需要先降低燃机负荷，并将下一级的空气门设置小一些，观察若缸温没有变化，继续降低负荷，调整空气门，在低负荷时调整空气门，缸温变化可能小一点。

(5)燃机振动大

燃机正常运行时，机组振动均匀且有规律，每台机组的振动值各不相同，一般都在100μm 以内，在燃机振动突然增大时，需要及时检查处理，以防止大的设备损坏或事故。燃机振动大一般分为两大类，一类是振动异常，一类是燃机喘振。

①振动异常的原因有：点火异常[2]，主要表现有单个或多个火花塞点火能量异常，或点火装置故障或点火提前角异常，出现这种情况时，需要检查点火能量、点火提前角及点火装置，根据检查结果更换相应火花塞、点火装置或调整点火提前角；发电机和发动机间的联轴器出现裂纹，此时更换联轴器即可；硅油减震器、涡轮增压器异常、地脚减震器损坏，燃机基座不在一个水平面上时燃机振动也会突然增大，此时，需要根据检查情况更换硅油减震器、涡轮增压器或地脚减震器等；中冷器堵塞或空滤、燃滤脏此时则需要清理或更换中冷器、空滤或燃滤等配件；发电机轴承故障，需要检查发电机轴承并进行更换；发动机积碳过多，会在积碳表面产生高温热点，使发动机出现较大振动，此情况需要清理缸内积碳以解决振动大问题[3]；发动机温度过高也会引起发动机振动变大，此时需要检查发动机缸套水系统是否运行正常，散热风扇是否都正常工作，散热翅片是否堵塞需要清理，是否缺冷却液等，根据检查情况更换散热风扇、清理散热翅片或补充冷却液即可。

②TCG2032 V16 型燃气内燃机喘振表现有：节气门开度小于50%；涡轮增压器转速高；增压器出口压力大于3.5 bar。可能引起燃机喘振的原因有。

A.功率调节器故障，导致功率波动引起喘振，此时更换功率调节器即可消除燃机喘振。

B.节气阀执行器故障，导致节气门开关状态出现问题所致，此种情况更换节气阀执行器后设备可运行正常。

C.增压器出口受阻所致，如中冷器污堵、阻火器堵塞等原因，则需清理中冷器、阻火器以解决此问题。

D.增压器故障，可通过更换增压器来解决。

E.燃气、空气流量波动大，如供气系统受阻，比如，管道内有水或滤网脏污，可通过清理积水和滤网来解决。

总之，如因燃机或空气流量波动引起燃机喘振，可以通过在增压器前后安装直径18 mm 的旁通管，以解决喘振问题。

(6)高浓供气波动，导致运行燃机缸温突变

TCG2032 V16 型燃气内燃机正常运行过程中，高浓供气量突然增多或减少，导致来气浓度变化较大时，会引起运行机组缸温突变，甚至跳机。这需要根据来气浓度的变大变小分情况处理：当高浓供气突然增大时，来气浓度会突升，使运行燃机缸温突升，运行过程中需加强监盘，发现缸温有上升趋势或煤层气供气压力上升，立即开燃机放散，开燃机放散后缸温仍然继续上升，通知预处理开子系统出口放散，控制缸温升高。同时联系供气情况，如果高浓供气增量，调整增加燃机负荷，之后根据缸温波动情况缓慢关闭放散；当高浓供气突然减少时，来气浓度突降，引起燃机缸温突降，这时需要立即减低燃机负荷，燃机降负荷后缸温恢复不明显时，需要在HAS 室内手动点停一台燃机，让燃机总负荷快速下降，之后通过放散调整供气压力和缸温，稳定后再缓慢加负荷关闭放散。

(7)发动机个别缸温偏低

TCG2032 V16 型燃气内燃机在正常运行过程中，所有缸温均在设置缸温附近上下波动。因单缸温度低于平均值100 ℃，燃机就会跳机。引起单缸温度偏低的因素有。

①火花塞损坏，即火花塞的点火出现异常，可以通过更换火花塞来解决；②缸温传感器损坏，显示缸温异常，检修通过更换缸温传感器解决；③气门间隙不正常，即进气门、排气门气门间隙偏离要求范围，造成进气量偏少或排气门关不严，燃烧做功不足造成缸温偏低，此种情况需要停机进行气门间隙调整来处理；④燃机缸体内部进气阻火器堵塞，影响单缸进气量，从而影响燃烧做功造成缸温偏低，此时需要对进气阻火器进行拆除清理以保证单缸进气量。

4.结论

本文将德国曼海姆TCG2032 型燃机比较常出现的控制问题进行了汇总，并将现在运用于生产运行的调整、控制办法进行总结，在该厂试运两年有余取得了较好的效果。曼海姆的不同型号的内燃机及其他厂家的燃机在控制原理和设备结构上都是相通的，希望通过上述研究总结，能为其他内燃机电厂的运行控制提供一定的参考。