勘探与钻采工程
吐鲁番采油厂轻烃工区攻克发动机爆燃难题
2009/4/22
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来源：中国石油石化工程信息网
[吐哈石油报2009年4月17日] 吐鲁番采油厂轻烃工区拥有两套日处理量为20万立方米的天然气处理装置。其中二号装置使用的燃气压缩机，利用天然气燃烧驱动，装置投运以来由于吐鲁番油田的天然气特性、工艺设计和外部环境等原因，发动机经常产生爆燃现象，成为轻烃技术人员重点攻关解决的问题。
发动机爆燃是指发动机缸内积存的可燃混合物瞬间同时燃烧，从而使压力突然升高的现象。发动机爆燃危害极大，会造成发动机气缸壁、活塞、活塞环、气门、连杆及连杆轴承等运动件发生变形损坏，存在安全隐患。从轻烃工区2007年3月至2008年2月一年内运转记录统计显示，二号装置两台压缩机总故障停机时间为146.5小时，而因发动机爆燃引起的停机时间为73.5小时，占50.1%，爆燃停机率则达到了0.86%，成为引起压缩机停机的主要原因，影响轻烃装置的安全、平稳、高效生产。
2008年以来，轻烃工区QC小组技术人员围绕如何降低发动机爆燃故障率，积极开展技术攻关。通过对设备运转记录的调查统计和发动机本身的监测分析，得出四个方面的原因结论：发动机燃气附件存在故障，压缩机排污系统的设计不合理，沙尘天气影响，点火提前角、气门间隙存在问题。
症结分析清楚之后，技术人员首先针对燃气附件系统进行改造。在拆卸减压阀时，发现其内有碳化颗粒、冰粒等杂质堵塞减压阀，在清除杂质后，又反复实验将补压孔由1毫米扩大到1.35毫米，减少了堵塞现象；发现正常时应处于完全常开的燃气切断阀却处于半关闭状态，经分析是缓冲弹簧老化，强度减弱，导致阀门无法全开，影响了空燃比，在没有合适可更换的弹簧情况下，通过加装厚度为0.8毫米的垫子解决了问题；在混合器内部又发现铝质压片已变形，也是引起空燃比调节失灵的重要原因，技术人员自行设计加工、更换了了强度更高的钢质压片，延长使用寿命。
针对压缩机排污系统设计不合理这一问题，技术人员在研究中发现，原有排污系统是将压缩机入口排污、级间排污及燃气系统排污管线串联到一起排入三相分离器，开启排污阀时，由于三者压力不同，尤其是级间排污压力远高于另外两个，很容易倒排入燃气系统，使燃气带液引起发动机爆燃。于是工区对排污流程进行了改造，将入口排污和燃气排污管线分开排放，问题得以解决。
吐鲁番地区地处风口戈壁，每年大风扬沙天气较多，尤其是4到7月份最为密集。发动机空气滤芯污染严重，工区制定了空气滤芯吹扫时间表，专人负责，每7天吹扫一次，并加密巡检，加大保养力度，保证了滤芯的清洁。
解决点火提前角、气门间隙不合适问题是技术改造难度最大的一项。轻烃QC小组在对发动机做了RECIP-TRAP监测后的图像分析发现，三号缸在进气门关闭时刻,高频和低频冲击振幅较大，说明进气门间隙偏大；6个缸在32°附近出现幅值较高的超声波信号，说明各缸点火提前角偏大，形成爆燃因素。工区专门聘请技术人员对气门间隙、点火提前角重新进行专业测量和调整到合适的范围。
通过以上措施实施后，从2008年5月至10月压缩机故障停机统计后发现，压缩机故障总停机时间仅为26.5小时，发动机爆燃故障引起的停机时间为0.5小时，仅占1.9%，爆燃停机率降到了0.01%，效果明显，在此期间由此增加的收益为19万元。同时，爆燃故障率的减少，提高了压缩机运行的安全性、稳定性，有效延长压缩机的使用寿命，轻烃装置的运行效率显著提高，员工劳动强度降低，鼓舞和增强了员工自己动手解决进口设备故障的信心和能力。
关于《降低发动机爆燃故障率》的QC成果被油田公司评为2008年油田QC成果一等奖，被推荐到集团公司QC成果发布会进行评比，这一成果将为解决同类发动机的类似故障积累经验，为国内天然气发动机制造业解决类似故障提供了依据。
