【原】油轮锅炉长期瘫痪周身带病...资深老轨逐一破解重焕青春

船舶讲武堂 2022-04-24

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油船惰气系统( Inert Gas System，IGS) 有 2 种类型，分别是烟气系统( Flue Gas System，FGS) 和惰气发生器( Topping Up Generator，TUG) 。通常 3 万 t 以上的船舶装有 2 台大型蒸汽锅炉，用锅炉产生的蒸汽驱动透平泵( Turbo Pump) 卸货。卸货时货舱所需的惰气来自于锅炉燃烧产生的废气，货舱日常补充惰气由 TUG 产生，习惯叫法 IGG ( Inert Gas Generator) 。部分运输白油( 柴油、汽油、航空煤油、石脑油等) 船舶采用 FＲAMO 泵卸货。卸货时货舱所需的惰气由大型 IGG 产生，此类型船舶的燃油泵是变频泵，油泵的排量随频率的变化而变化，从而满足货舱用惰量。

1 故障及排查概况

某轮TUG 型号为 AIＲ PＲODUCES 500，最大惰气排量为 500 m3 /h，氧气含量为 1% ～ 4% ，惰气出口温度高于冷却水温 12 ℃，惰气出口压力为 2． 8 bar( 1 bar = 105 Pa) 。该设备由于故障长期处于不能使用状态，平时补充少量惰气也得使用大型锅炉。其具体排查过程如下:

( 1) 按下 TUG 启动按钮进行试验。TUG 海水泵、惰气风机在程序控制器控制下依次启动。海水泵排出压力( 2 bar) 正常，风机出口压力( 2． 4 bar) 正常。燃油泵排出压力为 12 bar，明显比正常值( 16 ～ 18 bar) 低。预扫风后观察炉膛无火焰，确认点火油嘴不点火。油压低的原因可能为燃油油路不畅、泵排出压力低、泵内滤器脏、油柜液位低于泵吸口、泵磨损后排出压力低、压力表指示不准、油泵进口滤器脏堵、油泵联轴节脱落、压力调节阀泄漏，可按顺序逐一排查。检查柴油柜液位位于 1 /2 与 2 /3 之间，油柜液位正常。打开燃油管线进口滤器，发现滤器无脏污，装复滤器，滤器放气。解体燃油泵，并清洗燃油泵内滤器。小排量燃油泵通常为齿轮泵，齿轮泵压力低的主要原因为端面漏泄，通过研磨泵壳两端面可明显提高齿轮泵的排出压力。该油泵为内转子泵( 齿轮泵的一种) ，燃油泵泵壳两端面都有很深磨损沟痕。用研磨平台研磨接触面，先用 120 号粗砂研磨，然后用 30 号细砂研磨，直到磨损沟痕消失后再用研磨膏研磨平。装复燃油泵，燃油泵放气。短接程序控制电路，接通电源启动燃油泵，燃油泵最大排出压力达 24 bar。调整燃油泵油压和螺钉使燃油泵排出压力达到说明书规定的 18 bar。燃油泵排出压力低的问题得以解决。

( 2) 再次启动 TUG，点火油嘴依然不点火。须进一步检查确认是燃油雾化不佳还是点火电极不打火。电极不打火原因可能为两点火电极有积炭或油污、两电极电线接触不良、点火变压器故障、两电极距离近火花小、两电极距离远不打火、控制电路故障、火花与油雾相对位置不对以及不满足点火条件( 风压、水压低) 。拆下点火油嘴，清洁后装复。从炉膛移出点火油枪，拆除点火电极。炉膛外检查燃油雾化良好，点火电极与点火油嘴距离为 6 mm 左右，两者距离适中。测量两点火电极距离，测量值为 2 ～ 3 mm，查阅说明书正常距离为 5 ～ 6 mm。拆除点火电极，给两点火电极加装垫片，调整两点火电极距离为 5 ～ 6 mm。

( 3) 第 3 次启动 TUG，点火电极火花大小正常，油压正常。点火油枪无法着火。关小风机出口旁通阀，调整燃烧器进口风压力至 2 bar( 二次风) 。在反复调整一次风的风量后，多次启动 TUG，点火油嘴终于点火成功，点火火焰也正常，但主油嘴仍然无法着火。

( 4) 检查主油枪雾化情况。打开炉膛道门，清洁炉膛积油。锅炉最大风险为炉膛内油气爆炸，每次点炉前必须进行充足的预扫风，以驱除炉膛内的积油。强力扫风的时间通常为 60 s，若遇多次点火故障，须延长扫风时间。炉膛外试验主油嘴雾化情况: 油路中 2 个电磁阀动作，主油嘴燃油雾化良好。主油嘴不着火的常见原因有: 油中含有大量的水、雾化空气中含水、雾化蒸气含水多及油路电磁阀或气动阀卡阻等。本船 TUG 没有雾化空气。主油嘴的燃油通过布风器来实现雾化。

( 5) 再一次启动 TUG，观察燃烧程序控制器。燃烧程序控制器到点火电磁阀动作，向主油枪供油后终止。正常着火指示灯不亮，控制系统发出火焰故障报警。点火油头已经着火，主点火油枪不着火，怀疑火焰检测电路发生故障，继续排查。拆下火焰探测器，灯光照射，说明线路不通。常用的火焰探测器是光敏电阻，检测普通灯光，拿灯光照射火焰探测器，万用表测量火焰探测器两端通路，移走灯光则断路。查阅说明书得知此火焰探测器为紫外线火焰探测器，普通灯光无作用。比对 2 个火焰探测器: 原火焰探测器型号为 7027A 1056，新火焰探测器型号为 7027A 1049，换回拆除的 7027A 1056 火焰探测器。查阅说明书接线图，顺着控制箱内火焰探测线路进行摸查，各根接线连接正确，各固定螺栓无松动。临时短接火焰检测电路，TUG 能稳定燃烧。在摸查过程中发现该线路串联 1 个电流表，以指示火焰强弱。说明书中未标出该电流表，测量该电流表，电流表故障断路。短接该电流表。

( 6) 最后一次启动 TUG 试验，主油嘴终于正常着火。于是逐渐调整二次风门开度，惰气含氧量缓慢达到稳定的 3． 5% 。一次风、二次风风门位置用红笔标示，燃油系统各压力表指示位置用蓝笔标示，方便以后检修。

2 故障原因

由于电流表断路，火焰探测器感受不到火焰，不能正常燃烧。在反复试验过程中，燃油泵齿轮发生干磨擦，油泵排出压力降低。一次风、二次风风门在排查过程中调乱，燃油雾化不好。点火电极距离变小，致使火花太小、不易点火。

3 TUG 的管理经验小结

( 1) 保证 TUG 燃烧质量良好:

①确保燃油雾化质量良好。TUG 所用的燃油为柴油，在通常情况下柴油不经过分离直接燃烧。由于柴油在加装时会有水( 完货后吹管线残油产生) ，日用柜要定期放残。当储存、运输燃油时，容器、管线锈蚀残渣会混进燃油，所以要经常清洗管线滤器。TUG 油嘴为压力雾化式，保证油压在 18 bar左右，油压不能太高，否则压力油会直接喷到燃烧室对面，油压太低则雾化不好。

②要有适量的一次风、二次风。一次风量约占总风量的 10% ～ 30% : 风量太少则油雾在着火前会因高温缺氧而裂解，产生大量炭黑，冒黑烟; 风量太大会因火炬根部风速过高而着火困难，甚至将火炬吹灭。火焰颜色以橙色最佳。TUG 要控制燃烧后产物中氧气含量为 3% ～ 5% ，氧气含量太低则惰气质量不好，污染货油同时污染海洋环境。

③控制风门开度和调节布风器位置，实现空气和油雾有较大的相对速度和扰动。这有助于空气和油雾相互扩散和混合均匀，同时形成适当的回流，使着火前沿位置合适。火焰距离燃烧器太近，则可能使燃烧器过热烧坏; 火焰距离燃烧器太远又会导致火炬拖长喷到炉壁上，烧塌设备。

( 2) 在每次卸完货后要立即清洁 TUG 点火油嘴、主油嘴、布风器、燃油滤器。布风器是保证良好燃烧的关键，每次使用完后，布风器上都会积一层炭，阻塞二次风的通道，因此要及时予以清除。

( 3) 根据说明书定期校验氧气分析仪。氧含量探头的使用期通常为 3 年，在 2． 5 年时要及时申请备用氧含量探头，新供备件需储存在冰箱冷藏室内。每 3 年更换氧气分析仪电池。

( 4) 保持常用易损部件适当库存，如点火油嘴、主油嘴、光敏电阻、点火电极等。

( 5) 惰气系统设置诸多保护，须定期试验以下各安全警报: 1% ≤氧气含量≤5% 、惰气出口温度≤ 65 ℃、洗涤塔高液位( HL) 、甲板水封低液位( LL) 、冷却水温度≤60 ℃、风机电机温度≤150 ℃、甲板水封压力≥1 bar、1． 0 bar≤洗涤塔冷却水压力≤ 2． 5 bar、0． 02 bar≤甲板惰气压力≤0． 08 bar、控制空气压力≤4． 5 bar、PLC 电源故障以及新风进口为打开状态。

( 6) 在惰气系统运行中，除上述故障外，还可能发生其他故障:

①惰气高温。惰气高温通常由 2 种原因引起:一是海水滤器脏堵导致海水压力低( 系统发出压力报警) ，二是洗涤塔喷嘴脱落或脏堵( 由碎裂的贝壳等大颗粒造成) 。

②电路故障。现控制电路多为 PLC 控制，很少发生故障。可根据警报提示快速查找外部电器故障。