83A臨時(shí)柴油發(fā)電機(jī)電壓和頻率波動(dòng)故障分析及處理綜述

1、83A臨時(shí)柴油發(fā)電機(jī)頻率波動(dòng)故障分析及處理摘要：柴油發(fā)電機(jī)頻率波動(dòng)故障給油田安全生產(chǎn)帶來很大隱患。由于FPSO116到83A平臺(tái)的海底電纜被擊穿，造成海底電纜無(wú)法給83A平臺(tái)供電，為了不影響生產(chǎn)，83A平臺(tái)采取了臨時(shí)柴油發(fā)電機(jī)供電項(xiàng)目。本文主要針對(duì)83A平臺(tái)臨時(shí)柴油發(fā)電機(jī)出現(xiàn)過頻率波動(dòng)的故障分析及處理，重點(diǎn)從油路、調(diào)速等方面對(duì)800KW康明斯柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)生頻率波動(dòng)故障進(jìn)行了原因分析。在此基礎(chǔ)上提出了檢修解決方案和故障應(yīng)急處理的辦法。關(guān)鍵字：柴油發(fā)電機(jī)；頻率調(diào)節(jié)；燃油回路；調(diào)速板一、 康明斯800KW柴油發(fā)電機(jī)的基本介紹1、 柴油發(fā)電機(jī)組的參數(shù)：機(jī)組容量：800KW 額定電壓：400V額定頻率

2、：50Hz 額定轉(zhuǎn)速：1500r/min功率因素：0.82、 原動(dòng)力柴油機(jī)的參數(shù)：型式：4沖程、60°V型12缸柴油機(jī) 排量：37.8L 壓縮比：14.5:1啟動(dòng)馬達(dá)：24V 進(jìn)氣方式：增壓中冷3、 柴油發(fā)電機(jī)的基本原理：柴油發(fā)電機(jī)頻率不穩(wěn)故障是比較常見的故障，要想徹底排除故障必須對(duì)癥下藥，查明根本原因是關(guān)鍵。首先我們先了解一下柴油發(fā)電機(jī)的原理，如圖1-1是發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖。柴油原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電機(jī)依靠自身的剩磁產(chǎn)生剩磁電壓，經(jīng)過整流后對(duì)勵(lì)磁機(jī)的磁場(chǎng)提供勵(lì)磁電流，勵(lì)磁機(jī)電樞電壓逐漸升高。該交流電壓經(jīng)過整流橋后送入轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，使發(fā)電機(jī)建立電壓，在轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)

3、，從輸出獲取感應(yīng)電壓和勵(lì)磁電源的電壓調(diào)節(jié)器使發(fā)電圖1-1 柴油發(fā)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖機(jī)電壓迅速上升并穩(wěn)定在額定值上。所以轉(zhuǎn)速的變化，直接就會(huì)反應(yīng)出頻率的變化，因此研究出轉(zhuǎn)速變化基本就可以分析出頻率波動(dòng)的原因。二、 故障現(xiàn)象在平臺(tái)值守期間，文昌83A平臺(tái)康明斯柴油發(fā)電機(jī)組多次出現(xiàn)過頻率波動(dòng)故障，這些故障導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組突然停機(jī)，平臺(tái)掉電停產(chǎn)。頻率不穩(wěn)定主要現(xiàn)象為：從控制面板上顯示的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，頻率波動(dòng)范圍較大，47.552.5Hz,瞬間波動(dòng)有劇烈跳動(dòng)現(xiàn)象；此外，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣聲音不勻，有“游車”現(xiàn)象。頻率波動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出電壓為398V，沒有明顯變化，也就是說電壓穩(wěn)定，只是頻率有波動(dòng)。三、 故障現(xiàn)象分析一

4、般來說，柴油發(fā)電機(jī)頻率波動(dòng)主要有以下幾個(gè)方面的原因：1、有大負(fù)荷設(shè)備頻繁啟停；2、設(shè)備本身振動(dòng)過大造成的；3、轉(zhuǎn)速傳感器異常，無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)量瞬時(shí)轉(zhuǎn)速；4、柴油發(fā)電機(jī)的調(diào)速板性能變差或者故障；5、油過濾器臟堵，影響柴油供給導(dǎo)致柴油機(jī)不能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成頻率波動(dòng)。6、油路氣密性差，油管線設(shè)計(jì)不合理；7、PT泵的執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能異常，無(wú)法精準(zhǔn)的給油。我們由簡(jiǎn)到繁循序漸進(jìn)的原則，也是采取逐步排除的方法去查找、分析原因。首先，柴油發(fā)電機(jī)組是焊接在比較平坦的甲板面上的，用振動(dòng)檢測(cè)儀檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備振動(dòng)幅值屬于正常范圍，所以可以排除震動(dòng)大的因素。其次，油田生產(chǎn)比較穩(wěn)定，突然加載和卸載的情況不多，并且查看了設(shè)備運(yùn)

5、作歷史，發(fā)現(xiàn)并沒有出現(xiàn)過此類情況，因此不存在大負(fù)載設(shè)備頻繁啟停的問題。再次，我們根據(jù)廠家建議，更換了油路上所有的過濾器（包括柴油過濾器，油水分離器，PT泵入口過濾器），仍然無(wú)法消除此故障。結(jié)合維修保養(yǎng)歷史，我們重點(diǎn)鎖定了如下三個(gè)方面的故障原因：1、調(diào)速板異常；2、速度傳感器故障； 3、油路氣密性差，油管線設(shè)計(jì)不合理，4、PT泵執(zhí)行器故障。調(diào)節(jié)怠速轉(zhuǎn)速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)增加其值首先，調(diào)速板性能不穩(wěn)定的情況分析。圖1-2所示。我們首先調(diào)節(jié)調(diào)速板的增益（不建議經(jīng)常調(diào)節(jié)增益，增益是控制機(jī)組靈敏度，調(diào)多了容易產(chǎn)生漂移，對(duì)機(jī)組不好），如果可以穩(wěn)定頻率，故障排除，如果不能，可以假設(shè)認(rèn)為調(diào)速板性能異常，可以更換備用的

6、調(diào)速板，重新開機(jī)調(diào)試，如果更換調(diào)速板后頻率可以穩(wěn)定則故障排除，如果更換調(diào)速板后，重新試機(jī)發(fā)現(xiàn)仍然有頻率波動(dòng)現(xiàn)象，那么可以排除調(diào)速板出問題的可能。下垂調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加增益調(diào)節(jié)圖1-2 調(diào)速板排除調(diào)速板出問題的可能后，我們可以檢查轉(zhuǎn)速傳感器。因?yàn)樗俣葌鞲衅魅菀壮霈F(xiàn)接線老化和探頭磨損的現(xiàn)象，圖1-3和圖1-4所示，轉(zhuǎn)速傳感器異?？隙〞?huì)影響頻率是否正常。檢查轉(zhuǎn)速傳感器主要有三點(diǎn)：1、檢查接線是否良好；2、檢查傳感器前端是否清潔干凈；3、進(jìn)行校驗(yàn)傳感器的精度（由于受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，一般無(wú)法進(jìn)行）。如果簡(jiǎn)單檢查沒有發(fā)現(xiàn)異常，我們可以暫時(shí)排除轉(zhuǎn)速傳感器問題帶來影響?？梢韵戎攸c(diǎn)著手檢查油路問

7、題。此處為其中一個(gè)速度傳感器圖1-3 速度傳感器位置圖1-4控制柜5110模塊中速度傳感器接線圖接下來，重點(diǎn)分析油路問題。因?yàn)榇藛栴}影響頻率波動(dòng)出現(xiàn)的次數(shù)最多。本此為執(zhí)行器套機(jī)組的油路主要由以下幾部分組成：柴油箱、油箱出油低壓管、一級(jí)油水分離器3套、二級(jí)柴油過濾器兩組（每組兩個(gè)）、PT燃油泵、高壓油管、回油管、開關(guān)閥門及其他管件接頭等。一般分析一下幾點(diǎn)：1、檢查油品是否合格。2、油路是否順暢；比如各級(jí)的柴油過濾器是否正常、油箱高度是否符合要求、各個(gè)管線閥門有無(wú)堵物、管線長(zhǎng)度是否合理等等。3、油路氣密性是否良好；比如檢查O圈、管線閥門接口等等。4、檢查PT泵和執(zhí)行器是否正常；如圖1-5所示，有過

8、一次執(zhí)行器異常，更換后便排除故障。5、檢查回油管線壓力是否正常。圖1-5 檢查更換PT泵執(zhí)行器正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，只使用一組二級(jí)柴油過濾器，另外一組備用。拖輪給平臺(tái)補(bǔ)給柴油時(shí)，直接從取樣口取樣發(fā)現(xiàn)柴油有渾濁現(xiàn)象。毫無(wú)疑問，這些現(xiàn)象說明柴油因素引起油路臟堵或者柴油濾器的濾芯質(zhì)量不合格。停機(jī)后，更換一級(jí)油水分離器濾芯時(shí)又發(fā)現(xiàn)該濾器外殼發(fā)生橢圓變形，而且O形密封圈有不同程度的磨損變形、老化現(xiàn)象，如圖1-6所示。另外，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)該機(jī)組油路的連接球閥密閉油水分離器F202圖1-6 柴油機(jī)油水分離器和柴油濾器LF202性不好。此外，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研還發(fā)現(xiàn)，油箱直接固定在機(jī)箱底座甲板上，油箱高度低于一級(jí)油水分離器頂部位置

9、，一旦油路不暢或者濾器臟堵時(shí)會(huì)增大低壓油管的負(fù)壓，如此以來，即使管路密封不好也看不到柴油泄漏現(xiàn)象，但是很可能導(dǎo)致進(jìn)空氣。四、 解決方案經(jīng)過分析，油路方面我們做了行之有效的改造：1、加高柴油箱。為了減小油路負(fù)壓及進(jìn)氣對(duì)頻率波動(dòng)的影響，我們決定對(duì)原柴油箱進(jìn)行適當(dāng)加高（大約40CM）。2、重新改造低壓油路管線。由于原先設(shè)計(jì)的柴油機(jī)進(jìn)油、回油管路繞彎較多，布局不合理，我們?cè)谏a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了重新改造。首先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝空間重新布線、優(yōu)化；其次，并將原先質(zhì)量較差的開關(guān)球閥更換為密封較好的儀表閥，進(jìn)一步排除了球閥閥桿密封不嚴(yán)漏氣的影響；最后，檢查、緊固油管線所有的接頭并涂抹密封脂防止其漏氣、漏油，確保密封良

10、好。3、檢修一級(jí)柴油過濾器。油水過濾器共有三道密封，都屬于O形橡膠圈密封類型。如圖1-7所示，第一道是密封壓蓋與濾器殼體之間的密封；第二道是壓蓋固定螺絲下密封；第三道是壓蓋固定螺絲上密封。為了防止進(jìn)空氣，保證密封良好，此三道密封圈都更換掉。與此同時(shí)，密封壓蓋周邊涂硅膠或7903耐油密封脂密封。第二道密封圈第三道密封圈第一道密封圈圖1-7 油水分離器密封圈五、 方案效果及結(jié)論經(jīng)過整改后的臨時(shí)柴油發(fā)電機(jī)的故障率更低，正常運(yùn)行的時(shí)間比原來增長(zhǎng)了，運(yùn)行中頻率穩(wěn)定，輸出電源質(zhì)量?jī)?yōu)?？得魉共裼桶l(fā)電機(jī)作為油田生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備一旦發(fā)生故障必將影響平臺(tái)生活和安全生產(chǎn)時(shí)效，且由于機(jī)組系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，故障排除費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，難度較大。本文把現(xiàn)場(chǎng)多次處理發(fā)電機(jī)組頻率波動(dòng)故障處理措施