外输机冷却水系统故障

韩福泉 翁乙友 文四名

(中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司，新疆 库尔勒 841000)

牙哈外输气机组是从美国HANOVER公司引进的，用于西气东输工程的供气。单机输气排量200万m3/d，机组配用的VHP4-L7044GSI天然气发动机是WUAKESHA公司目前在控制上比较先进的机型，也是油田引进机组技术含量较高的压缩机，四冲程V形12缸，功率1.25MW，转速750～1 200r/min，其点火及空燃比控制等系统应用了先进的模块技术，通过ESM(Engine system manage)自动控制。该机还采用了稀薄燃烧技术，对于节约能源，降低废气排放行之有效。投产初期，两台机组冷却水系统的膨胀水箱经常溢水造成机组停机，对西气东输供气造成很大影响和损失。笔者对冷却水系统进行分析，最终查明并解决了故障，提高了机组的运行效率。

1 故障分析①

由于造成水箱溢水的原因很多，笔者采用了排除法进行分析，即结合溢水现象和机组运行参数逐个排除不可能的因素。

1.1 气缸窜气

气缸垫装配时在燃烧室附近有微小伤痕，在该缸的压缩冲程中,高温高压的燃气/空气的混合气体燃烧时产生强大的爆发力，致使部分高压混合气体通过小缝隙窜入冷却水系统中，由气体形成的气泡携带冷却水溢出水箱。

如果以上分析属实，那么水系统的放空管线应该有大量的燃气/空气混合气体排出，并且溢水的情况应该是在系统加载以后持续溢水，而且溢水量会随着混合气体的增加而越来越大。但是现场通过冷却水系统的放空管线放空时却没有发现有气大量窜出，而且现场溢水的情况是间断性发生的，所以可以排除气缸窜气的可能性。

1.2 恒温器故障

VHP4-L7044GSI天然气发动机的冷却水系统分为小循环和大循环两个系统。在发动机启动初期或者是冷却水温度低于81℃时，恒温器处于关闭状态，一旦冷却水温度超过恒温器设定温度值则恒温器打开，使冷却水同时经过大、小两个循环系统对机组进行冷却循环，同时伴随着温度的不同恒温器的开度也不同，从而使循环水通过的流量也不同。如果因为恒温器长时间处于开启状态而使得大循环冷却水完全敞开；同时由于小循环系统的截面积较小，冷却水循环阻力较大，会导致绝大部分水经过大循环水系统从水箱中溢出。

如果是恒温器故障，大循环水系统是完全敞开的，那么它的下游温度就应该相对比较低；相反小循环水系统由于冷却水循环少，那么它的温度就应当相对比较高。现场经过连续数天每隔两小时跟踪检测恒温器前、后冷却水的温度，发现恒温器工作温度正常，排除恒温器故障的可能性。

1.3 冷却水开锅

当冷却水温度达到沸点时，水箱内的冷却水将析出大量气泡，这些气泡增大了冷却液的体积,导致冷却液向外溢出。如果水箱内的散热片损坏，管道中特别是管道的拐弯处有杂物堵塞容易造成冷却水循环不良，风扇角度太小、水箱距离太远、风扇皮带松弛(风扇运行不畅)及冷却水不足等都会造成冷却效果不佳，从而导致冷却水温度升高开锅溢水。

通过一段时间的连续跟踪测温，发现外输机加载时冷却水温度在正常范围内比较平稳，并没有特别明显的变化，又对冷却水系统增设滤网进行清洁时,发现冷却水系统有大量的污物，低点放水处的小管线被堵塞，经过清水冲洗，有大量的污物被冲洗出来。经过一段时间的运行，机组溢水情况得到一定的好转，但仍然有间歇性的溢水，由此可推断水箱溢水与冷却水系统管线过脏有一定的关系，冷却水污物较多，堆积在管线的内壁或是拐弯处，降低了冷却效果，使得冷却液沸腾汽化(冷却液沸点116℃)，从而引起水箱溢水。

1.4 空冷器故障

在冲洗冷却水系统中的杂物后，机组仍然不时有溢水的情况发生，这就说明溢水并不完全是由于冷却水中的杂物所造成的。经过分析最后将问题锁定在了外输机的空冷器上，外输机组的空冷器换热器是由翅片管束组成，水平进风，风扇垂直安装，垂直方向排风，风扇由电机驱动，电机为双速(高速和低速两档)，空冷器还设计有手动百页窗，可以手动调整开度。通过水平仪检测空冷器的水平状况，发现机组空冷器有点倾斜，不在同一水平面上，这就可能使得高处的换热管束中的气泡无法正常从放空口排放，当管束中积聚一定量的气泡后，这些气体强制从膨胀水箱的放空口排出，放空管线里的冷却液便被这些气体带出来从而造成水箱溢水。

2 处理过程

根据以上对水箱溢水原因的分析，笔者在高处的换热管束上加装了冷却液排气管线，如图1所示，使得管束内的气体能及时排出，从此以后冷却水再也没有从水箱中溢出，从根源上解决了外输机水箱溢水的问题。

图1 改进后的水箱结构示意图

3 结束语

通过分析，不难看出外输机水箱溢水是由于冷却水中含有污物、冷却液过热汽化和空冷器倾斜造成的。一个故障的发生往往是由多个因素共同作用的结果，在处理时可以采用排除法，把可能的因素逐一进行分析验证，最终达到解决故障的目的。通过对溢水故障的排查和解决，有力地保障了机组的安全、平稳运行，为以后的故障处理提供了宝贵的经验。