柴油發(fā)電機(jī)組無法預(yù)熱問題分析及故障處理

李宇飛

（國家電投內(nèi)蒙古巴音新能源有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善左旗 750300）

預(yù)熱問題是柴油發(fā)電機(jī)組的一種常見問題，對機(jī)組冷卻水預(yù)熱工藝、加熱器控制模式以及電動泵缺相運(yùn)行情況進(jìn)行全面分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致柴油廢電機(jī)組無法預(yù)熱的主要原因?yàn)樵陬A(yù)熱時(shí)電動泵電機(jī)長期缺相運(yùn)行，致使電機(jī)繞組過熱，電機(jī)受損，熱繼電器動作，加熱器未得到標(biāo)準(zhǔn)溫度便停止工作，因此柴油發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)無法預(yù)熱的情況[1]。對電動泵進(jìn)行換新后，再對機(jī)組進(jìn)行預(yù)熱、啟動處理，展開相關(guān)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果能夠滿足使用要求。下面對柴油發(fā)電機(jī)組的無法預(yù)熱典型問題和相關(guān)處理措施展開分析。

1 無法預(yù)熱對柴油發(fā)電機(jī)組的不良影響

1.1 混合氣體著火點(diǎn)下降

如果處于低溫環(huán)境下無法預(yù)熱，因?yàn)榄h(huán)境因素以及設(shè)備機(jī)體溫度較低，致使進(jìn)入缸體內(nèi)的霧化柴油與空氣溫度較低，產(chǎn)生的混合氣體著火點(diǎn)下滑嚴(yán)重，因此導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)組的啟動性能下降。

1.2 燃料泄漏量的增加

如果存在無法預(yù)熱的問題，那么柴油機(jī)的啟動速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)的校準(zhǔn)速度，活塞環(huán)與其缸套之間并未產(chǎn)生密封油膜，導(dǎo)致柴油機(jī)活塞環(huán)節(jié)流效果不佳，霧化柴油機(jī)空氣在差壓的影響下進(jìn)入活塞及缸套間的間隙體積，經(jīng)過活塞環(huán)縫進(jìn)入到曲軸箱[2]。

1.3 啟動力矩增加

受到低溫因素的影響，潤滑劑黏度增加，流動性不佳，油泵無法向每個(gè)運(yùn)動組件注入潤滑油，曲軸轉(zhuǎn)動阻力升高，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)啟動不暢。

1.4 蓄電池性能不佳

鉛酸電池發(fā)電性能受電解質(zhì)影響明顯。受到無法預(yù)熱的影響，電解液黏度提升，滲透性不佳，導(dǎo)致電池容量及終端電壓下降，導(dǎo)致引擎啟動速度下降，無法達(dá)到最低的啟動速度，柴油引擎無法啟動。

2 問題分析

為了能夠有效確保工藝系統(tǒng)中安全設(shè)備用電的穩(wěn)定性和安全性，該實(shí)驗(yàn)堆設(shè)置了兩套應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組，其功率均為1000kW。該試驗(yàn)使用柴油發(fā)電機(jī)組的型號為MH1000，可當(dāng)作低壓應(yīng)急交流電源，為其設(shè)置380V應(yīng)急配電系統(tǒng)進(jìn)行供電。因此兩套柴油發(fā)電機(jī)組均需要符合380V應(yīng)急配電系統(tǒng)用電需求。柴油發(fā)電機(jī)組的燃油系統(tǒng)、空氣啟動系統(tǒng)與安全因素息息相關(guān)，該設(shè)備的安全級別為SC-3級，其中電氣設(shè)備的級別為1E。如果廠外電源異常流失，或者接到保護(hù)系統(tǒng)啟動的指令，則需要啟動應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組，在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)便可恢復(fù)供電，以防發(fā)生不良泄漏情況。在實(shí)際運(yùn)行的過程中，兩套柴油發(fā)電機(jī)組均在預(yù)熱備用狀態(tài)下，其中柴油發(fā)電機(jī)組的預(yù)潤滑和預(yù)熱狀態(tài)能夠保證柴油發(fā)電機(jī)組處于暖機(jī)的狀態(tài)。具備一定的啟動條件可以保證柴油發(fā)電機(jī)組收到信號后及時(shí)進(jìn)行滿負(fù)荷運(yùn)行。如果無法預(yù)熱則會對應(yīng)急啟動造成直接影響，可能引發(fā)安全事故。

2.1 預(yù)熱工藝

為了能夠確保柴油機(jī)組應(yīng)急啟動功能的有效性以及順利加載，需要對冷卻水進(jìn)行預(yù)熱循環(huán)，這樣才能保證柴油機(jī)內(nèi)部溫度，保證起動的有效性，避免燃燒室中存在燃油沉積物，減緩冷起動磨損，進(jìn)而能夠使柴油機(jī)組收到啟動指令的10s內(nèi)達(dá)到額定電壓和轉(zhuǎn)速[3]。

膨脹水箱是柴油發(fā)電機(jī)組的最重要組成部分之一，其冷卻液可以通過電動冷卻水泵使壓力增加，通過加熱器實(shí)現(xiàn)加熱，之后通過柴油發(fā)電機(jī)組冷卻回路，再循環(huán)返回至循環(huán)水箱中。在這一循環(huán)模式下，直到冷卻水溫能夠達(dá)到45℃，當(dāng)加熱器與冷卻水泵能夠同時(shí)停止工作，預(yù)熱過程需要保持大約6h。這便是柴油發(fā)電機(jī)組預(yù)熱工藝的詳細(xì)流程。

在預(yù)熱初始階段，電動冷卻水泵與加熱器共同啟動，加熱器主要作用便是對柴油機(jī)組中的冷卻水進(jìn)行加熱，其功率為9kW，完成加熱后的冷卻水通過電動泵進(jìn)行循環(huán)[4]。對電動泵的功率進(jìn)行合理設(shè)置，其中功率為271kW，運(yùn)行電流為0.57 A，在加熱器中安裝加熱元件，為了避免柴油機(jī)運(yùn)行過程中冷卻水通過預(yù)熱器，需要設(shè)置一個(gè)止回閥。如果溫度達(dá)到恒溫器預(yù)設(shè)溫度水平，溫控開關(guān)2KT觸點(diǎn)自動斷開，加熱元件與電動泵立刻停止運(yùn)行，當(dāng)水溫低于40℃后，2KT才重新接通，加熱水，形成一個(gè)循環(huán)過程。如果出現(xiàn)意外情況，水溫超過90℃，那么溫控開關(guān)1KT則會立刻斷開，加熱也會停止[5]。

2.2 故障情況

工作人員在14時(shí)30分對柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行預(yù)熱，冷卻水初始溫度為18℃，分別在2h后和4h后進(jìn)行巡檢，發(fā)現(xiàn)冷卻水水溫有所提升，分別為25.4 ℃和38.1 ℃，20時(shí)30分巡檢才發(fā)現(xiàn)冷卻水水溫降低到預(yù)熱前水平，水溫為20.2 ℃，加熱器停止運(yùn)行，觸摸柴油發(fā)電機(jī)組及加熱器表面，并無灼熱感，將控制箱打開發(fā)現(xiàn)繼電器RJ作業(yè)，熱繼電器設(shè)置的保護(hù)定值為1A。工作人員首先隔離預(yù)熱系統(tǒng)，并上報(bào)至專業(yè)人員進(jìn)行維修。

2.3 問題分析

對柴油發(fā)電機(jī)組冷卻水泵電機(jī)對地絕緣電阻進(jìn)行測試，絕緣性能較好。對繞組直阻進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的繞組直阻十分不平衡，數(shù)值較高，因此可能為電機(jī)繞組出現(xiàn)故障[6]。

3 故障處理方法

首先，維修人員需要拆除電源線，對電機(jī)進(jìn)行拆解處理，發(fā)現(xiàn)電機(jī)并沒有維修的價(jià)值，于是需要更換相同型號與規(guī)格的冷卻水泵，將其回裝入系統(tǒng)管路中。為了能夠進(jìn)一步強(qiáng)化對電動泵過流的保護(hù)，需要對控制箱中的原有熱繼電器進(jìn)行更換，更換為品牌相同，保護(hù)定值=0.63 A的熱繼電器，根據(jù)電動冷卻水泵額定運(yùn)行電流的1.1 倍對熱繼電器進(jìn)行合理配置[10]。

維修人員需要通過膨脹水箱將冷卻液重新裝在柴油發(fā)電機(jī)組中，同時(shí)需要確保管路具有良好的密封性能，避免發(fā)生泄漏等風(fēng)險(xiǎn)問題。正式預(yù)熱前需要對電動泵的對地絕緣電阻進(jìn)行全面檢測，確保三相的繞組對地均超過0.5 MΩ，之后則需要對繞組直阻值進(jìn)行全面檢測，通過檢測可知U相的繞組直阻值=132Ω，V相的繞組直阻值=134Ω，W相的繞組直阻值=132Ω，具有良好的絕緣性能，并且繞組直阻的不平衡度為1.5%，能夠達(dá)到使用要求。之后維修人員則需要對柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行預(yù)熱處理，首先需要對電動泵三相運(yùn)行進(jìn)行檢查，確保其處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，其次對加熱器進(jìn)行檢查，確保其處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，經(jīng)過30min左右的運(yùn)行后，加熱器突然停止運(yùn)行，對冷卻水溫和初始溫度進(jìn)行詳細(xì)對比，并未存在較大差異，只有加熱器的附件管路溫度發(fā)生明顯的變化。之后對電動泵繞組直阻進(jìn)行全面檢查，查看其是否存在受損情況，為了檢驗(yàn)加熱器控制箱中的元件，特別是溫控開關(guān)是否發(fā)生損壞，需要等到加熱器冷卻后，大約30min，對溫控開關(guān)2KT進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，使其保持在20℃[11]，重新使用加熱器，呈正常運(yùn)行狀態(tài)。

通過詳細(xì)的分析可知，在柴油發(fā)電機(jī)組中重新裝入冷卻液后，電動泵的內(nèi)部會產(chǎn)生一定的氣阻，雖然泵處于運(yùn)行的狀態(tài)下，但是流量非常小，因此冷卻水不能夠及時(shí)將加熱器中的熱量帶走，溫控開關(guān)2KT在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)定值，之后切除加熱器，柴油發(fā)電機(jī)組中內(nèi)部冷卻水的大部分均沒有被加熱。為了將電動泵中氣阻的情況排除，維修人員需要擰松電加熱器的排氣孔螺栓，使冷卻液能夠緩慢流出。并且在這一過程中還需要及時(shí)啟動加熱器與泵，使其正常運(yùn)行，等到溢出口不再有氣泡涌出后使加熱器停止運(yùn)行，及時(shí)將泵上的法蘭螺栓擰緊[12]。之后維修人員需要再次對柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行預(yù)熱處理，并且對電動泵運(yùn)行電流情況以及冷卻水溫度進(jìn)行全面檢查，檢查頻率為2h/次，當(dāng)冷卻水的水溫達(dá)到45℃后完成柴油發(fā)電機(jī)組的預(yù)熱。通常情況下該過程需要花費(fèi)6h左右的時(shí)間[13]。在預(yù)熱時(shí)，通過觀察可知加熱系統(tǒng)始終處于安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)下，并且經(jīng)過合理有效地維修后柴油發(fā)電機(jī)組預(yù)熱水溫明顯恢復(fù)正常。結(jié)束柴油發(fā)電機(jī)組的預(yù)熱工作后，可以將柴油發(fā)電機(jī)組啟動，在10s內(nèi)便可以達(dá)到額定電壓和轉(zhuǎn)速，并且加載400kW負(fù)載檢驗(yàn)機(jī)組的帶載性能，帶載的時(shí)間為20min左右，經(jīng)全面檢查并未發(fā)現(xiàn)異常問題。所以通過上述措施有效解決柴油發(fā)電機(jī)組無法預(yù)熱問題，并進(jìn)行驗(yàn)證未發(fā)現(xiàn)問題。

4 結(jié)束語

綜上所述，對柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)具有重要意義，需要做到維護(hù)保養(yǎng)的全面性才能確保其性能不會下滑，延長其使用壽命，發(fā)揮其應(yīng)急供電的功能。通過分析可知，電動機(jī)泵長期缺相運(yùn)行是導(dǎo)致無法預(yù)熱的主要因素。更換電動泵后，再次對柴油發(fā)電機(jī)組預(yù)熱、啟動一級帶載性能進(jìn)行試驗(yàn)，通過試驗(yàn)結(jié)果可知均符合相關(guān)要求，無法預(yù)熱的問題得到有效解決。雖然柴油發(fā)電機(jī)組處于備機(jī)狀態(tài)，仍然需要做好巡檢工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，第一時(shí)間進(jìn)行上報(bào)，加大對故障的控制力度。并且巡檢的內(nèi)容并不局限于指標(biāo)數(shù)值是否正常，還需要查看設(shè)備是否存在異常響動，升溫是否正常等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并予以處理，這樣才能夠有效縮短故障范圍，降低故障造成的影響。