德国道依茨天然气内燃机机组的应用研究及故障分析

申伟岩 ,欧阳祖生 ,马晓军

中国石油塔里木油田公司油气生产技术部

摘要：本文对道依茨TCG2032V16内燃机组的基本参数做了概述，对天然气机的使用现状及应用前景做了大概论述，介绍了天然气机在的使用及故障分析。针对天然气机的一些故障，做了一定的剖析，并提出了相应的解决措施。对道依茨TCG2032V16内燃机组的引进及应用具有重要的理论借鉴意义。

关键词：道依茨 内燃机 天然气机 故障分析

天然气机是指通过燃烧天然气或人工煤气产生动力做功，可用于推动汽车及轮船行走和驱动发电机发电。天然气发电机组是适应世界环保要求和市场新环境而开发的新型发电机组。天然气发电机组主要分为两种，一种是联合循环燃气轮机，一种是燃气内燃机。燃气轮机功率比较大，主要用在大中型电站。燃气内燃机功率比较小，主要用在小型的分布式电站，它是取代燃油燃煤机组的新型绿色环保动力，充分利用各种天然气或有害气体作为燃料，变废为宝。运行安全方便，成本低效益高，排放污染低。

一、天然气机的应用

(一)场站天然气机的应用

场站TCG2032V16天然气发电机组引进于德国道依茨公司，2018年2月投入使用，降低了柴油机的使用率，降低了柴油的消耗，节约能源，同时对环境减少了污染。

(二) TCG2032V16天然气机工作原理

TCG2032V16天然气机是一种四冲程、火花寒点火、水冷自然进气的天然气内燃机，主要由机体气缸盖部件，曲柄连杆机构、磁电机配气、进排气系统、冷却系统、润滑系统、启动及操纵系统、发电机装置及配电、报警系统等组成。天然气机应按标定的功率配置相应的发电机，组成的机组主要是通过天然气的燃烧将机械能转化为电能。

(三)天然气机的效益成果

TCG2032V16燃气机于2018年2月投产使用，但是由于气体质量不合格，燃气机一直处于半停半运转状态 于2018年12月12日引进天然气处理撬块至今，燃气机一直正常使用，由于冬季气体质量不稳定影响了燃气机的正常使用，但是在温度稳定的夏天，燃气机的开机时率保持在较高的水平。

从2018年12月至今，燃气机开机时间为9638小时，开机时率为70%。假设气机换作柴油机，9638小时折算成柴油共计消耗柴油610吨，直接节省资金300余万元。

二、天然气机存在故障及其分析

(一)天然气机的常见故障分析

场站天然气发电机组自投产后，在使用过程中相继暴露出一些问题，.分析原因主要为以下几点:

(1)天然气压力对天然气机的影响

天然气机发动机对天然气进入天然气发动机缸内的压力要求是零压力，所以相应的配套设施是进气减压阀组进气减压阀组进气压力要求是不高于011Mpa，不低于0.035Mpa，超过这两个界限后，天然气机将会自动保护停机，天然气进气压力是通过天然气洗涤器调整的，压力控制稳定性比较差，压力波动比较频繁，造成天然气机因压力波动超过压力界限而停机。

(2)气体杂质对天然气机的影响

天然气机运行过程中，曾出现天然气进气系统进气压力过低(最低达到004Mpa)，接近于天然气机的进气压力保护停机值0.035Mpa,为避免造成突然失电停井紧急倒柴油机带负荷运行，停天然气机。经检查进气系统内部管路及减压阀内内存在污油、锈渣堵寨现象。清理干净重新启动.运行初期出口压力在正常范围内但长时间不排污液，运行6个小时左右后天然气进气系统进气压力又出现过低现象，再次停天然气机。经再次仔细检查发现进气管路电磁阀等存在工作不正常现象，经清理国内也存在污油、锈渣堵塞现象。

(3)天然气撬块运行不正常

在天然气机运行运行过程中，发现天然气撬块出口减压阀后压力存在突然下降现象，原因天然气处理模块电磁排污阀因杂质的堵塞，进而造成天然气处理撬块内部两个天然气过滤器因排污不及时，污液积存而堵塞出现进气压力缓慢下降现象，造成天然气机因压力波动超过压力界限而停机。

三、天然气机的改进与持续应用

为保证燃气机的正常平稳运转，我们一直在对天然气的改进动脑子，利用管理区的创新创效活动，我们对于燃气机的改进想了各种各样的好点子，并逐一实施，增加了燃气机使用的稳定性，增加了燃气机的开机时率，增长了燃气机的使用寿命。

下面介绍一下我们在创新创效中提出的关于燃气机的几点建议及效果:

(一)加装天然气气体处理撬块及气体压力控制器

天然气处理撬块的工作原理是天然气通过两个前置过滤器预过滤后进行预冷却处理之后燃气进入气-气换热器进行预冷却，利用二级处理后排出的-100F(-23℃)左右的将燃气进气冷却至800F(80℃)左右分离出天然气中的一部分湿气。之后进行一级处理，将天然气冷却至35-400F，分离和去除气体中的浓缩液体后，之后进行二级外理过程、两侧的换热器交餐进行冷凝、化霜，冷却过程将温气和一些杂质冻结在换热器的冷却表面上，化霜过程中利用压缩机的热的气体将分离出的温气和杂质融化排出。从而保证进气质量和进气压力的稳定。

(二)燃气机进气流程安装气液分离器，对天然气处理撬块起到辅助作用

为改善燃气机运行管理，解决冬季低温天气情况下，天然气处理撬块无法正常工作的难题，设计在燃气机进气流程上加装气液分离器，利用物理原理最大限度地去除燃气中的液态杂质，对天然气处理撬块起到辅助作用，尤其是在冬季低温条件下，天然气处理撬块无法正常工作的情况下，可以保证天然气进气质量，避免进气中液态杂质过多导致停机，或液态物质结冰后堵寨管线造成压力波动停机。

效益:一方面可以避免因管线压力波动造成停机，从而造成停电停井现象，避免不必要的产量损失。另一方面可以优化燃气机的进气质量，提高燃气机冬季低温天气下的开机时率，每天可节约-10#柴油1.5T左右，效益十分可观。

(三)场站燃气机进气线路加装电接点压力表，实现压力波动时声光报警

场站燃气机对进气压力要求较为严格，正常情况下一般保持在0.09-010Mpa，若升高或降低则会影响燃气机运行，甚至停机。目前已在天然气处理撬块进出口位置安装压变，但撬块出口至主机房减压阀组处仍有45米左右管线，冬季可能发生冻堵造成燃气机压力下降。为此将燃气机进气前第一减压阀组处的压力表改为电接点压力表，在配电间安装声光报警器，以便压力变化后可以在第一时间内发现并采取措施。

(四)天然气机电动补注机油系统

在对天然气机进行定期保养时，机油的更换最比较大，人工更换耗时又耗力，而且还存在着人工更换机油时，机油会进入一些杂质，根据以上情况，设计了一种电动补注机油系统，通过电路设计、预润滑泵的管路改造，从而实现预润滑泵既可以起到启机前预润滑又可以在保养过程中补注机油，既省时省力又保养清洁。

(五)对天然气撬块电磁阀排污系统进行改造

天然气撬块电磁阀由于气温低时会造成电磁阀产生冻堵现象，我们对排污管路进行改造，在电磁润前加装手动排污系统，在电磁阀产生冻堵现象时，改用手动排污装置，及时保证天然气撬块的正常运行。

四、结论

通过概述燃气机的类型及应用前景，以及在在场站的使用情况，可以得出结论，燃气机在站场有很大的利用价值，能为开发平台节省大量的能源，减少了柴油的使用，减少了对环境的污染，在环境及能源方面都有不少的贡献，在站场的生产中燃气机的使用具有很好的借鉴作用。

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