輸氣站場燃氣發電機問題分析及應對措施研究

車志強，印 炎

(1. 中石化川氣東送天然氣管道有限公司安徽管理處， 安徽 安慶 246000；2. 中國石油管道局工程有限公司管道投產運行分公司 ， 河北 廊坊 065001)

輸氣站場燃氣發電機問題分析及應對措施研究

車志強1，印 炎2

(1. 中石化川氣東送天然氣管道有限公司安徽管理處， 安徽 安慶 246000；2. 中國石油管道局工程有限公司管道投產運行分公司 ， 河北 廊坊 065001)

川氣東送管道輸氣站采用燃氣發電機做為備用電源。當外電源發生故障時,由低壓配電柜內雙電源切換控制器發出起動發電機信號，并對發電機組的電壓及頻率進行檢測，待發電機組啟動成功后，經延時后將負載自動轉向發電機組供電回路。通過對燃氣發電機啟停機和運行中故障的分析，歸納總結故障的因素，分析確定問題原因，制定相應的措施，進而提高燃氣發電機運行完好率，防范當外電源發生故障長期停電時，發電機組無法正常啟動而影響站場的正常生產。對保障站場連續、安全生產有著重大的意義。

川氣東送；燃氣發電機；故障；措施

1 川氣東送管道輸氣站供配電系統概況

川氣東送管道西起川東北普光首站，東至上海末站，是繼西氣東輸管線之后又一條貫穿我國東西部地區的管道大動脈，也是中石化第一條大口徑、高壓力天然氣長輸管線。全線設工藝站場37座，主要承擔著向下游多家工業用戶、地方燃氣公司供氣的任務。川氣東送管道輸氣站對電力系統要求是比較嚴格的，采用單回路電源、發電機加UPS電源供電方式，站外引入高壓外電源作為正常工作主電源，站內設置一臺科勒燃氣發電機組提供備用電源。當外電源發生故障時,由低壓配電柜內雙電源切換控制器發出起動發電機信號，并對發電機組的電壓及頻率進行檢測，待發電機組啟動成功后，經延時后將負載自動轉向發電機組供電回路。

2 發電機結構組成及工作原理

美國進口科勒RZG系列燃氣發電機組以天然氣為動力燃料，主要由發動機、FRⅡ快速響應發電機與DEC550全數字式控制器構成，如圖1所示。

圖1 科勒燃氣發電機組構成

圖2 科勒快速響應發電機工作原理

科勒發電機的快速響應勵磁系統采用了永久磁場勵磁機，有一個叫做FR模塊的旋轉SCR橋。FR模塊采用電子調壓電路，調壓電路檢測發電機的輸出電壓，并按輸出電壓的幅度使固定的LED亮或者滅，通過光耦合來給旋轉SCR橋發信號，從而控制發電機磁場的直流電流，達到輸出穩定的目的。常規的無刷發電機因為要克服勵磁機磁場電感電磁特性，在電壓恢復時間上要慢好幾倍，一般來說，常規的無刷型發電機從電壓瞬變恢復的時間為0.5s甚至整整2s，而科勒發電機為0.05s。所以，科勒發電機具有短路電流支持能力的恒勵磁發電機的快速響應特性和副勵磁機結構對負載引起的諧波相對不敏感的優點。并能通過SCR模塊的光耦合信號控制，在出現擴充的不受保護的過載時，可通過安全保護斷路器有效保護發電機。如圖2科勒快速響應發電機工作原理所示。

3 問題分析

川氣東送某管理處對轄區內輸氣站科勒燃氣發電機故障問題進行了調查，做出了科勒燃氣發電機組故障情況調查統計表，見表1。

表1 科勒燃氣發電機故障情況調查統計表

根據表1，繪制出了燃氣發電機故障問題餅圖，如圖4所示。

圖3 燃氣發電機故障餅圖

從表1與圖3可看出，造成燃氣發電機完好率低的主要問題是系統故障和操作不當。因此，將工作的重點放在系統故障和操作不當上，減少燃氣發電機運行故障，保障生產安全、有序進行，提高綜合經濟效益。并且根據實際案例得出了系統故障和操作不當的影響因素關聯圖(如圖4)。

圖4 系統故障和操作不當的影響因素關聯圖

3.1 員工對控制原理不熟悉

燃氣發電機是進口設備，員工對燃氣發電機的啟停機和DEC550控制器原理不熟悉，不清楚科勒燃氣發電機控制系統的原理，不明白運行過程中電流、電壓、頻率、油壓、冷卻液溫度等參數值是否為正常值及運行過程中出現的報警或者提醒字符的意思，無法及時發現和處理報警和警示信號。如2011年5月24日，某管理處輸氣站場燃氣發電機運行過程中出現了“冷卻液溫度信號丟失(NO COOL TEMP SIGNAL)”的故障報警，導致燃氣發電機運行過程中突然停機。由于員工對控制原理不熟悉，不清楚DEC550機組控制器在運行過程中通過冷卻系統上的溫度傳感器檢測出冷卻劑溫度值，當檢測值丟失發生保護性停機，從而不知如何處理該問題。最后經過技術人員的排查，該故障僅僅是溫度傳感器線路接頭松動脫離而導致的。該因素在燃氣發電機運行過程中，很容易導致運行過程中的突然故障或保護性停機。

3.2 防雷措施不完整

2010年6月和2014年8月，雷雨季節期間，因燃氣發電機組未安裝浪涌保護器，雷擊造成了兩個輸氣站DEC550控制器內的電源板和控制程序主板燒毀，控制器程序紊亂，系統出現故障，燃氣發電機組無法啟動。在廠家技術人員到站更換了控制器電源主板和控制程序主板后，燃氣發電機組才正常啟動。無浪涌保護裝置，就無法有效地對燃氣發電機組的控制器進行保護。在雷雨季節期間，雷擊十分容易造成控制箱內電源和程序主板等器件損壞，導致發電機無法啟動運行。

3.3 日常管理維護不到位

2010年3月，某輸氣站場燃氣發電機在運行約2h后突然停機，經過檢查，發現是由于投產初期自用氣撬到燃氣發電機燃料氣管道內存在大量的泥沙和雜物，施工單位未清理干凈，導致燃氣管道濾芯堵塞，發電機燃氣供應不足而停機。2015年7月，因供電所線路故障，輸氣站場停電12h，啟動燃氣發電機供電。但是由于日常管理不到位，日常維護和啟機前檢查也不夠仔細，未能發現冷卻劑液位低的問題，冷卻液不足會導致其他功能造成影響，進而導致發電機組的高溫故障[1]，使得燃氣發電機經過較長時間運行后因冷卻液高溫而停機。

4 制定防護措施

針對上述問題分析探討，制定了以下對策表(表2)，并將每項問題落實責任人。

表2 對策實施表

4.1 強化員工培訓力度

(1)加強站場員工對燃氣發電機結構組成和各部分工作原理的培訓，包括燃氣發電機結構組成和工作原理、主要的技術參數、DE550控制器的工作模式。

(2)利用廠家檢維修作業和培訓過程講解的機會，積極組織員工更深層次的學習，掌握和統計燃氣發電機和DEC550控制器內的各構件的作用及工作狀態是否正常的識別。

(3)統計收集燃氣發電機控制器報警代碼、字符信息，翻譯成中文對照表，放置在燃氣發電機房，便于查閱和及時準確掌握報警原因。

4.2 加裝浪涌保護裝置

(1)對燃氣發電機三相電源、單相電源、直流電源、RS485通信、自動啟停機部分加裝浪涌裝置，增加了防雷措施[2]，保護發電機組各部件。

(2)站場每半年定期對燃氣發電機組防雷接地電阻進行檢測，每年春夏季雷雨季節前對發電機組防雷接地電阻加密檢測，保證發電機組防雷接地阻值在正常范圍[3]。

4.3 定期開展設備維護

(1)按照燃氣發電機操作維護規程和春秋兩季檢維修要求，嚴格認真開展燃氣發電機運行400小時或者一年后，更換發電機組空氣濾芯、機油濾芯、機油、冷卻液。每月定期對燃氣發電機進行一次空載運行、一次負載運行，做好燃氣發電機的日常維護保養。

(2)對自用氣撬到發電機燃氣調壓箱管段濾芯每年清洗一次，保證燃料氣的供應正常充分。

(3)嚴格執行燃氣發電機操作規程制度，將操作規程上墻，量化關鍵點，制作燃氣發電機運行參數正常值表，加強燃氣發電機運行參數監控。在燃氣發電機啟動運行期間，每隔30min觀察一次各運行參數，確保燃氣發電機運行正常。

5 結論

鑒于以上對川氣東送管道輸氣站場燃氣發電機問題研究分析，為提高電氣設備運行完好率、保證輸氣站場安全生產運行、消除事故隱患提供相應參考依據。為做好站場發電機正常運行，筆者認為應注意一下三點：①由生產技術人員做好操作人員發電機日常培訓工作，通過培訓提高自身技能；②加強設備運行完整性管理，做好防雷措施，避免因雷擊而造成的發電機電氣元件損壞；③定期開展燃氣發電機設備周期性維護工作。

[1] 李立博. 燃氣發電機組高溫原因分析及預防[J].中國石油和化工標準與質量，, 2016 , 36 (21) :88-89.

[2] 張鎮峰.淺談雷擊對電氣自動化設備的危害及防護措施[J].黑龍江科學，2014(2):272.

[3] 鄭仁武.燃氣發電機組運行故障分析和維修措施[J].設備管理與維修，2006(1)：18-19.

StudyonProblemAnalysisandMeasureoftheGasGeneratorinGasTransmissionStation

CheZhiqiang1,YinYan2

(1. Sinopec Sichuan to East Gas Pipeline Co., Ltd. ,Anqing 246000,China;2.Commissioning Operation Company of China Petroleum Pipeline Engineering Co., Ltd., Langfang 065001,China)

Gas generator is used as back-up power in Sichuan to eastern pipeline gas stations. When external power broke down, the dual power switching controller which is installed in low voltage distribution cabinet gave the generator start-up signal and kept detecting the voltage and frequency of the generator set. It turned the load to gas genertudy took the fault analysis during start, stop and operation of gas generator. We summarized thator automatically after a given time-delay when the gas generator started-up successfully. This se inductive factors of fault, identifying the really causes, then proposed the corresponding measures to improve the operation performance of gas generator, which could avoid the unsuccessfully start-up to affect the normal production of gas station when external power got a long term break down. This paper got a significant meaning to ensure the continuous and safe production of the gas station.

Sichuan to eastern gas transmission pipeline; gas generator;fault;countermeasure

2017-07-03

車志強(1984—)，四川樂山人，2008年6月畢業于西南石油大學，本科學位，工程師，主要從事天然氣長輸管道運行和設備維護管理工作。

TM31

A

1008-021X(2017)18-0105-03

(本文文獻格式車志強，印炎.輸氣站場燃氣發電機問題分析及應對措施研究[J].山東化工，2017，46(18)：105-107.)