降低柴油发电机故障率解析.docx
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降低柴油发电机故障率解析
降低柴油发电机故障率
小组名称：
维修中心一QC小组
发表人：
孙伟
单位名称：
中海石油气电集团中海中山天然气有限责任公司
2016年4月
前言2
一、小组概况3
二、选题理由5
三、设定目标6
四、目标可行性分析6
五、原因分析9
六、要因确认10
七、制定对策24
八、对策实施25
九、效果检查33
十、制定巩固措施35
十一、总结和下一步打算35
前言
中海中山天然气有限责任公司成立于2006年3月30日，主要从事投资、建设、经营和管理中山行政区域城市燃气管道基础设施，购买并通过管道或槽车向城市居民、公福和工业用户销售天然气。
目前，南朗综合站作为公司接上游来气的唯一门站，年累计外输最大气量达40299.15万Nm3，其担负着整个中山市域天然气的供应重任，保持稳定持续的供气是其第一要责。
在市电停电时，为了满足南朗综合站不间断用电的基本需求，确保正常生产运营，其配置了一台某公司生产的型号为FCG880，额定功率为800kW的四冲程废气涡轮增压高速柴油发动机发电机组作为应急供电电源。
图1柴油发动机—南朗综合站低压电气系统示意图
制表人：
陆晓桂制表时间：
2015年1月5日审核人：
孙伟
一、小组概况
1.小组活动情况简介：
见（表1）
表1小组活动情况简介表
课题名称
降低柴油发电机故障率
课题类型
现场型
小组名称
维修中心一QC小组
活动次数
29次
注册编号
CNOOC-QC-2016-GP-ZSRQ-05
活动时间
2015.1-2015.12
注册时间
2015.1
出勤率
98%
活动方式
集中与分散相结合
活动总时数
71h
制表人：
朱家杰制表时间：
2015年1月5日审核人：
孙伟
2、小组成员简介：
见（表2）
表2小组成员简介表
序号
姓名
性别
学历
职称
组内分工
1
孙伟
男
大专
技师
组长、组织实施
2
高政军
男
本科
工程师
副组长
3
石绍明
男
本科
技师
技术指导
4
陆晓桂
男
本科
助理工程师
方案制定
5
王泽彪
男
大专
助理工程师
方案制定
6
庞卫东
男
大专
技师
方案制定
7
朱家杰
男
本科
助理工程师
数据收集
8
李薇薇
女
大专
助理工程师
数据收集
9
万中卫
男
大专
技师
现场操作
10
赵青松
男
大专
技师
现场操作
制表人：
朱家杰制表时间：
2015年1月5日审核人：
孙伟
3.小组活动计划
PDCA
活动计划
2015.1～3
2015.4～6
2015.7～12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
P
选题理由
现状调查
确定目标
原因分析
要因确认
制定对策
D
对策实施
C
效果检查
A
巩固措施
活动总结
表3小组活动日程进度计划表（计划线实施线）
制表人：
朱家杰制表时间：
2015年1月6日审核人：
孙伟
二、选题理由
三、设定目标
小组活动目标：
2015年柴油发动机故障率由20%降低到10%。
图3小组活动目标柱状图
制图人：
朱家杰制图时间：
2015年1月8日
四、目标可行性分析
1.寻找症结
针对柴油发动机故障频繁出现的问题，小组成员于2015年1月9日～12日对公司2014年第四季度柴油发电机的故障情况进行了详细的调查分析，见（表5）。
表5柴油发电机故障情况调查表
序号
影响因素
频数（min）
累计故障时间（min）
问题
1
燃油供油不稳定
100
140
机组喘振
燃油杂质过多
25
伺服器工作异常
15
2
启动电池故障
17
17
机组无法启动
3
滑油油压低报警
15
15
机组自动停机
4
滑油温度高报警
10
10
机组甩负荷
合计
182
数据来源：
《南朗综合站柴油发电机运行记录表》、《中海中山天然气有限责任公司设备隐患通知单》。
制表人：
朱家杰调查人：
陆晓桂、王泽彪调查日期：
2015年1月13日审核人：
孙伟
表6柴油发电机故障率高问题调查表
序号
故障现象
频数（min）
频率（﹪）
累计频率（﹪）
1
机组喘振
140
76.9
76.9
2
机组无法启动
17
9.3
86.2
3
机组自动停机
15
8.2
94.5
4
机组甩负荷
10
5.5
100
合计
182
100
制表人：
朱家杰调查日期：
2015年1月13日审核人：
孙伟
根据表5、6我们绘制了导致发电机故障率高问题排列图见（图4）：
图4柴油发电机故障率高问题排列图
制图人：
李薇薇制图日期：
2015.1.15
调查结论：
从排列图可以看出，导致柴油发电机故障率高的主要问题是机组喘振。
2.预测分析
1）解决主要问题的预测：
从排列表我们看出柴油发电机组喘振占了总频率的76.9%，
假如我们100%解决柴油发电机组喘振问题，则柴油发电机故障率数可以降低为：
20%-20%×76.9%×100%=4.6%；
假如90%解决柴油发电机组喘振问题，则柴油发电机故障率可以降低为：
20%-20%×76.9%×90%=6.2%
假如80%解决柴油发电机组喘振问题，则柴油发电机故障率可以降低为：
20%-20%×76.9%×80%=7.7%
假如70%解决柴油发电机组喘振问题，则柴油发电机故障率可以降低为：
20%-20%×76.9%×70%=9.2%
2）技术能力分析
小组成员经过讨论分析，由柴油发电机故障情况调查表得出机组喘振主要是燃油供油不稳定、燃油杂质过多和伺服器工作异常所引起，解决燃油供油不稳定主要减少弯头降低供油管高度，解决燃油杂质过多主要更换油箱由原来2000L更换为630L缩短燃油保存时间及使用方式，解决伺服器工作异常主要在控制器加装防震器来减少震动防止电源线松动，当能解决以上问题时，柴油发电机故障率能够降低到10%以下，小组的目标是可以实现的。
五、原因分析
针对机组喘振—小组成员展开讨论分析，并绘制机组喘振影响因素关联图，见（图5）。
关联因素：
主要问题：
图5机组喘震影响因素关联图
制图人：
陆晓桂制图时间：
2015年2月2日
分析人：
高政军、孙伟、石绍明、庞卫东、王泽彪、陆晓桂、朱家杰、李薇薇、万中卫、赵青松、
六、要因确认
从关联图中可以看出，引起柴油发电机喘振故障共有六项末端因素：
1.燃油管道路由设计不适用2.调速系统失控
3.燃油储量过量4.励磁系统故障
5.增压器机件温度过高6.运行管理机制落实不到位
小组成员根据原因分析的六项末端因素进行整理并逐项确认，明确了应该确认的内容、方法、依据、时间和责任人，制定了《要因验证计划表》,见（表7）。
表7要因验证计划表
序号
末端因素
验证方法
判断依据
验证人
日期
1
燃油管道路由设计不适应
现场验证
进油管无漏点、进油泵口处管径不能变小
高政军
石绍明
李薇薇
2015.2.7～2.13
2
测速系统失效
现场验证
测速版的输入电压值24V/DC±2V/DC
孙伟
王泽彪
朱家杰
2015.2.16～2.20
3
燃油储存过量
现场验证
储油量600L适宜
石绍明
万中卫
李薇薇
2015.2.23～2.27
4
励磁系统故障
现场验证
整流后的直流电压12V/DC
孙伟
王泽彪
李薇薇
2015.3.2～3.6
5
增压器机件温度过高
现场验证
滑油压力350～500psi,废气端＜500℃
高政军
石绍明
陆晓桂
李薇薇
2015.3.9～3.12
6
运行管理机制落实不到位
现场验证
持证上岗率＞90%
庞卫东
赵青松
朱家杰
2015.3.12～3.13
制表人：
李薇薇制表时间：
2015年2月6日审核人：
孙伟
验证方法：
测试、分析
判定依据：
进油管无漏点、进油泵口的管径不能变小。
验证过程：
喘振是增压器常见的故障之一，其表现为压气机出现剧烈的气流波动，并伴有很大的吼叫声，是增压器和柴油机的运行失配一种现象，燃油供油系统引发机组喘振常见的原因有;供油系统压力波动、柴油含水、柴油有渣滓、供油系统中有空气进入，产生供油不足引起。
系统流程图见（图6）
图6柴油发动机燃油供油系统流程图
南朗站应急柴油发电机油泵匹配是自吸式，如果油管有漏气或供油管道供油受阻，都有可能出现柴油机供油不足。
针对南朗站应急柴油发电机燃油供油管道路由的现实状况，见（图7），进行管道密封性检查和油箱出油管高度测试。
图7柴油发动机燃油供油路由图
2月8～9日通过现场测试，停机状态下，将柴油机油泵前的阀关掉，从油箱上方进行人工注油，分高于与低于柴油机油泵进口两种情况测试，在柴油机油泵进口水平处加注燃油试机。
并绘制测试统计表见（表8）。
表8柴油发电机机燃油供油管漏点测试统计表
位置分布
接口数（个）
接口漏油数（个）
检验人
油管低于柴油机油泵进口
7
0
高政军、石绍明
油管高于柴油机油泵进口
5
2
高政军、石绍明
制表人：
李薇薇制表时间：
2015年2月10日审核人：
孙伟
结论：
在高出柴油机油泵进口进油管两处地方出现泄漏和油箱出油管过高造成柴油机供油不足，导致喘振出现，柴油发电机故障频发，为此该因素确认为要因。
验证结果：
要因。
验证方法：
检查、分析；
判定依据：
控制器电压值DC24V。
验证过程：
本发电机组的调速系统包括转速调整电位器、转速传感器、控制器、执行器（伺服器）和保险电路等组成。
如（图8）
图8测速系统示意图
其原理用转速调整电位器设定需要的转速，传感器通过飞轮上的齿圈测量出发动机转速实际值并送至控制器，在控制器中实际值与设定值比较，其比较的差值经控制线路的整理、放大再通过燃油分配器的调节，从而达到保持此设定转速的目的。
如果控制器电压不稳定导致传感器的电压同样不稳定，致使发动机转速不准确甚至检测不出发动机转速，从而送到控制器的转速信号不准确导致供油量不稳定致使机组喘震。
小组验证人员在2月16～20日通过现场测试控制器的输入电压，并进行统计,见（表9）。
表9柴油发动机控制器的输入电压统计表
序号
测量方式
测量结果（DCV）
判断结果（DC24V）
检验人
1
停机状态
24、24、24
正常率100%
孙伟、王泽彪
2
运行（空载）
12、23.16
正常率33%
孙伟、王泽彪
3
运行（空载）
12、18、15
正常率0
孙伟、王泽彪
4
运行（空载）
24、15、17
正常率33%
孙伟、王泽彪
注：
测量时间为1min、取其中3次变化
制表人：
朱家杰制表时间：
2015年2月18日审核人：
孙伟
由表9看出，在停机状态下输入电压是正常的，在机组运行（空载）状态下，三次测试随机取其中表9电压值，电压符合要求只有两次，控制器的输入电压不稳定导致无法输出准确转速信号，柴油发动机伺服器不断给出错误信息到供油系统，导致柴油发电机喘振故障发生。
结论：
控制器的输入电压不稳定，是测速系统失效直接原因，因此，测速系统失效，确认为要因。
验证结果：
要因。
验证方法：
调查、分析；
判定依据：
储油量600L适宜
验证过程：
燃油油品质的好坏是影响柴油发电机功率输出是否正常的主要因素之一，同时燃油超长时间存放与空气接触地方容易产生柴油中含有较多易氧化组分（如共轭烯烃类和环烷芳香烃类等），它的吸氧氧化能力就强，在储存和使用过程中各种理化性质变化大，质量也就下降，直接影响了柴油发动机的动力性和经济性，严重时会导致柴油的质量不合格或导致发动机不能正常工作，为此保证使用中燃油品质关键是保存时间及使用方式。
验证方式1：
外观，2月24日分别提取三种不同的油样进行比对,如（图10）所示。
注:
（左）国标0#柴油、（中）正常使用过得柴油、（右）现在使用的柴油
图10三种柴油外观比对效果图
由图10可以看出原储油箱里的燃油外观比较发现有品质有明显差别，用手触揉原柴油有明显粘度，而且含有杂质颗粒。
验证方式2：
检验，为进一步确认现用燃油实质品质，2月27日特委托附近化工单位检测，结果见（图11、表10）。
图11化验结果单
表10原存燃油化验结果参数比对表
序号
分析项目
运动粘度（20℃）/（mm2/s）3.0-8.0
水份（无痕斑）
机械杂质（无颗粒）
1
质量指标
16
有水分痕斑
有颗粒
2
测试方法
GB/T265-88
目测
目测
制表人：
朱家杰制表时间：
2015年2月25日审核人：
孙伟
由图11、表10可以看出发现运动粘度超过标准粘度2倍、含杂质颗粒与水份都较多。
验证方式3：
燃油储存过量，为核实2014年实际耗油量，3月27日小组成员对《南朗综合站柴油发电机运行记录表》中的计录油耗进行统计，见（表11）。
表112014年全年油耗统计表
运行日期
空载保养运行时耗油（L）
600KW运行3小时油耗（L）
全年耗油（L）
2014年（1-5、7-12）月份
50
/
504
2014年6月
4
/
/
450
数据来源：
《南朗综合站柴油发电机运行记录表》
制表人员：
朱家杰制表时间：
2015年2月26日审核人：
孙伟
现用的2000L储油箱实际2012年已加注使用，至今已使用快三年，见（表12）。
表12两个油箱的正常液位储存状态可提供年应急发电供油时间表
原供油油箱体积（L）
实际装油量90%（L）
2014年实际耗油（L）
实际储油可使用时间（年）
2000
1800
504
3
600
567
1
制表人员：
朱家杰制表时间：
2015年2月26日审核人：
孙伟
结论：
用2000L油箱储油导致柴油运动粘度、水份等多项指标超标，导致喘振发生。
为此现有的储油过量，确认为要因。
验证结果：
要因。
验证方法：
检测、分析；
判定依据：
整流后的直流电压DC12V。
验证过程：
发电机励磁系统主要有交流主励磁机（ACL）、交流副励磁机（ACFL）、自动励磁调节器、自动恒压装置等组成。
副励磁机是自励式的，其磁场绕组由副励磁机端电压经整流后供电。
如（图12）
图12发电机励磁系统流程图
如果整流后的电压有变化导致励磁调节后的电压随之变化，从而发电机无法产生输出的额定电压，使机组在低速状态下波动致使机组喘震出现。
3月2～4日根据发电机空载试机，且发电机出现喘振的现象查找原因，发现自动励磁调节器接线柱有锈蚀现象,见（图13），质疑引起接触不良导致整流后的直流电压不稳。
图13自动励磁调节器接线柱现状图
3月5～6日小组成员对励磁系统多项指标数据进行检测，首先用万用表检查可控硅和三相整流二极管都正常，然后检测发电机励磁绕组的出线连接是否有断，连接良好，最后起动发空载运行，用万用表测三相励磁绕组的交流电压，其电压三相是正常的，然后测经整流后的直流电压，测试数据见（表13）
表13励磁系统数据测试比对表
序号
测量位置
正常值
测量值
结果
测量人
1
励磁线圈
110欧
118欧
正常
孙伟、王泽彪
2
镇流二极管
正向大于600欧
正向大于600欧
正常
孙伟、王泽彪
3
镇流后的直流电源
DC12V±1
DC11V
正常
孙伟、王泽彪
制表人员：
李薇薇制表时间：
2015年3月6日审核人：
孙伟
结论：
从表13可以看出，励磁系统多项指标数据进行检测，虽然整流后的直流电压DC11V。
但属于容许范围对发电机组喘振影响极小，为此该因素确定非要因。
验证结果：
非要因。
验证方法：
调查、分析；
判定依据：
润滑油压力350～500kpa、增压器废气端＜500℃
验证过程：
南朗综合站应急柴油机发电机是采用废气涡轮增压器，利用发动机排出的废气，驱动涡轮高速旋转，带动与涡轮同轴的压缩器运转，压缩机压缩吸入的空气后，经中冷器冷却后进入发动机的气缸，增加了发动机的进气量，可供更多的燃油完全燃烧，从而提高了柴油机的功率。
如（图14）。
图14涡轮增压器原理图
增压器机件温度过高，可能造成机件受损漏气，气缸过量空气系数降低，热负荷增大，排气温度升高，废气能量的增加使增压器转速迅间提升，产生共振，导致喘振。
3月9日小组成员在机组中等负荷状态的《柴油发电机运行记录表》的相关数据测进行统计,见（表14）。
表14柴油发电机（润滑油油压）运行记录表
运行时间
有功功率（kW）
转速（rpm）
润滑油油压（350-500kpa）
水温（70-90℃）
14:
36
0
1501
714
51
15:
06
401
1503
369
80
15:
22
403
1503
365
82
16:
00
384
1503
359
82
16:
10
380
1503
360
82
制表人员：
李薇薇2015年3月10日审核人：
孙伟
从表14中看出无论机组时间长短，当负荷稳定在一定范围，水温恒定，润滑油压力均在（350-500）kpa容许范围内。
为了进一步的查实增压器机件温度是否过高，在排除润滑油压力因素外，3月10日小组成员采用非接触式红外测温仪，对增压器废气端进行温度检测，得出实测数据，见（表15）。
表15压器废气端数据统计表
测试时间
有功功率（kW）
废气端温度＜（500℃）
测试人
9:
30
315
478
高政军、石绍明、陆晓桂
10:
15
352
486
高政军、石绍明、陆晓桂
15:
30
360
488
高政军、石绍明、陆晓桂
15:
10
380
485
高政军、石绍明、陆晓桂
15:
40
385
486
高政军、石绍明、陆晓桂
制表人员：
李薇薇制表时间：
2015年3月11日审核人：
孙伟
图15左图测试现场右图测试采用的非接触式红外测温
结论：
从表14、15可以得出，无论润滑油压力还是增压器废气端温度都在柴油发电机机设计容许参数值内，对机组喘振影响不大，为此该因素确定非要因。
验证结果：
非要因。
验证方法：
现场调查
判定依据：
持证上岗率＞90%
验证过程：
小组验证人员对南朗综合站4个操作班及维修班维修人员及新员工的培训、考核、持证上岗及操作情况进行调查，并绘制员工培训、持证情况调查统计表（见表16）。
表16员工培训情况调查表
序号
岗位人数
受培训人数
培训率（﹪）
合格率（﹪）
持证上岗人数
持证上岗人数占比（%）
检验人
1
操作工17个
17
100
100
16
94
庞卫东、万中卫
2
维修工5个
5
100
100
5
100
庞卫东、万中卫
制表人：
朱家杰制表时间：
2015年3月12日审核人：
孙伟
结论：
仅有一位新到操作工未能取得上岗操作资格，按相关规定未取得上岗操作资格新员工是不允许独操作，在完善的操作规程下，见（图14），运行管理机制落实不到位对柴油发动机安全、平稳运行影响较小，确认为非要因。
验证结果：
非要因。
结论：
综上所述，最终确定三项要因为：
1.燃油管路由设计不适应
2.测速系统失效
3.优化燃油储存过量
七、制定对策
1.小组全体成员针对“燃油供油系统不稳定”，制定以下对策方案，并对所选方案进行了可行性分析，见（表17）。
表17“燃油供油系统不稳定”对策方案可行性分析表
要因
对策
可行性分析
结论
燃油管路由设计不适用
方案一：
对柴油机进行大修
优点：
可以缓解踹振故障，提升发电机组动力
不采用
缺点：
大修费用11万元、大修周期太短。
方案二：
改造燃油供油路由系统
优点：
改造费用400元，延长大修周期。
采用
缺点：
改造后的路由影响到机组检修工作空间
测速
系统
失效
方案一：
把测速系统控制柜从机体上移至地面
优点：
可以防止机组震动引起接线端子松动
不采用
缺点：
购买控制柜和电缆费用6万元
方案二：
在机体的测试系统配电盘上安装防震器
优点：
改造简单同样起到防震作用、费用200元
采用
缺点：
改造后测速控制盘高出原来5CM但不影响机组正常工作
燃油储存
过量
方案一：
当停电时再注入燃油
优点：
可以减少储存量
不采用
缺点：
当停电时不能马上启动发电机
方案二：
更换630L油箱并加装过滤器
优点：
改造费用900元
采用
缺点：
改造后影响了储油室空间
制表人：
朱家杰制表时间：
2015年3月16日审核人：
孙伟
2.以上对策方案的筛选，综合分析、讨论后，小组成员按照“5W1H”（what、where、when、who、why、how）的原则制定了三个要因对策表。
见（表18）
序号
要因
对策
目标
措施
地点
完成时间
负责人
1
燃油管路由设计不适用
改造供油管道路由设计不适用
进油管无漏点，油箱出油管高度和油泵进油口持平
改进供油系统，减少供油管长度降低油箱出油管高度
发电机房
2015．4
高政军石绍明
2
测速系统失效
1.改进电源板防震措施，
2.对接线端子固定方式改良
控制器的调速板的输入电压值DC24V±2
给电源板固定螺丝处加装防震装置对接线端子的螺丝进行改造
发电机房
2015．5
孙伟
王泽彪
3
燃油储存过量
改燃油供油箱由原来1200L改造为630L
储油罐内柴油质量合格
更换630L储油箱同时保证出油管高度与柴油机进油口持平，油箱加装油水分离器。
发电机油房
2015.6
庞卫东
万中卫
表18对策表
制表人：
朱家杰制表时间：
2015年3月20日审核人：
孙伟
八、对策实施
实施一：
针对燃油管道路由设计不适用的问题，改进供油管路。
1.小组成员结合储油房的面积与结构进行了分析，供油管长为7.8米，弯头有7个，接口16个，进、回油口落差有1.7米、机组停机时部分油管接口暴露在空气中。
如（图17）。
图17供油管道原管路
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