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某型柴油机使用中发现的问题及对策

 梅小帅ranit93k 2022-05-02 发布于北京


本人所在单位目前4艘半潜式母船有3艘使用挪威Begren生产的Rolls-Royce(RR)发电机,因为主推进器均为电力推进,且常年在外执行远洋运输任务,发电机的运行稳定性尤为重要。笔者就使用该机型在运行管理中碰到的实际问题和解决方法进行介绍,供同人参考。

1 排温高故障实例

HHL轮发电机的原动机型号为Bergen B32:40-L9,单机功率为4 320 k W。增压器型号为ABB/TPL67-C33,某航次HHL轮在启动2号柴油机时,发现增压器无转速,各缸排温升高较快且进气压力基本没有变化,说明不是转子速度传感器故障所致,立即停机检查,拆开压气端消音器滤器,手动无法盘动压气端叶轮。因为当时无法判断是滑动轴承损坏还是涡轮端叶轮结炭黏着卡阻而造成的故障现象,就没有做进一步的拆检。
几天后,该船到达桂山锚地,ABB增压器厂家人员到船对该台增压器解体检查,结果是废气端涡轮与导流罩(见图1)之间的积炭造成转子卡阻无法转动,修理人员对转子两侧叶轮、喷嘴环、导流罩做彻底清洁后装复,试机运转,发现各缸排温参差不齐,并且平均排温较高,对此船上做了如下检查。(1)检查供油单元油路,在进油管末端驱气,适当调整回油背压阀,并更换燃油进机前滤器,排除因供油不足而造成的排温偏差。(2)拆除并更换排温比较高的几个缸的喷油器和高压油泵,抽检其中一缸,吊缸检查缸头各部件的使用状态。(3)因半潜船的特殊用途,发电机的烟囱一般布置较高,从机身到罗经甲板高达30 m左右,考虑废气锅炉烟管脏污及消音器内部堵塞的可能,用U形管测量排气背压,也在正常范围之内。(4)测量气阀定时和喷油定时,适当调整气阀间隙和喷油提前角,检查各缸的气密性。(5)抽出空冷器检查肋片脏污情况及清通冷却水管。
船上做了大量工作之后,故障依然没有解决,考虑该台柴油机在拆解增压器(见图2)的前后对比,问题重新指回增压器,更换转子和喷嘴环后,故障依然存在。在同负荷下对比其他使用正常的柴油机,发现增压器前排气温度和增压器后排气温度差值存在异常,问题机的排温差值明显小于另外2台柴油机。再次拉出转子和导流罩,测量发现废气端涡轮和导流罩间的配合间隙大大超出正常标准,造成废气能量损失,增压器转子速度降低,进机空气量不够,柴油机排气温度升高。

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图1 导流罩
更换导流罩并测量其与涡轮配合间隙在标准范围,启动柴油机,各缸排气温度恢复正常。

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图2 拆检增压器

在后面几年的使用中,发现该机型在使用黏度380 c St重油时增压器特别容易结炭卡阻,根据厂家说明资料,该型号柴油机在使用重油时对负荷要求较为严格,基本不允许在低负荷下使用,即便很短时间也会造成增压器严重结炭。HHL轮作为一艘电推半潜船,作业工况较为复杂,严格按照厂家要求的负荷下使用比较困难,所以笔者就使用该机型增压器管理中的一些注意事项和经验供同人分享。
(1)该增压器转子使用的是滑动轴承,润滑方式为主发电机系统压力油提供的静压润滑,没有供油压力时,因为转子两侧叶轮质量不同,转子轴线并非平行于基线的一条直线,真实状态未涡轮端稍微向下倾斜,这样会造成涡轮没有处于导流罩的正中位置,它们之间的配合间隙下小上大。在积炭严重的情况下,这个状态相对于正中位置更容易卡阻,建议发电机停下后预供滑油泵最好能保持一直运转,这样压力油就会托起转子,使其处于悬浮状态,涡轮相对处于较正中位置,另外滑油泵开启有助于转子散热。
(2)发电机从电网卸载之后,空转5 min左右,使其增压器温度慢慢降低,停机后待温度完全降低之后,对其进行冲车检查。如发现增压器卡阻,可立即采取措施,及早发现问题,避免需要用机时处于被动局面。
(3)在对增压器转子抽出清洁除炭时,不可过度清洁导流罩,要保证其与废气端涡轮配合间隙在标准值范围,通过与ABB厂家沟通了解,该配合单边间隙最大不能超过0.7 mm,对上次增压器配合间隙故障拆下的导流罩和转子进行测量,导流罩内径为374.0 mm,涡轮直径为370.2 mm,其配合间隙为(374.0 mm-370.2 mm)/2=1.9 mm,大大超过标准值。因为废气的冲刷,导流罩在使用一段时间后,内径略微变大,如果没有备用导流罩更换,在清洁时不能完全清洁上面的积炭,要根据其与导流罩的配合间隙大小适当清洁。

2 启动系统故障实例

柴油机启动系统为传统的空气压力启动,由主启动阀、空气分配器、气缸启动阀等组成(见图3)。该船投入使用不到1年,发现柴油机经常性无法启动,对主启动阀进行拆检,发现内部存有大量滑油,造成内部气孔因液封堵塞,活塞无法动作,从而启动失败。解体清洁主启动阀后装复,发现问题不能完全解决,有时可以顺利启动,有时依然无法动作,因此判断问题并不是单一的出在主启动阀上。

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图3 空气启动系统
1—控制板;2—停止键;3—启动键;4—盘车机;5—气缸启动阀;6—主启动空气管;7—控制空气管;8—停止手柄;9—启动空气释放阀;10—空气分配器;11—滑油管;14—释放阀;15—止回阀;16—空气瓶;17—应急启动阀;18—主启动阀;19—应急启动键的参他旧具有气缩气气间较检数

进一步检查每个气缸盖上连接气缸启动阀的检查孔(见图4),盘车至某缸的启动位置,拆出主启动阀到空气分配器之间的连接管。用外接空气管接入到空气分配器(见图5)进口管进行吹通,发现从该缸的气缸启动阀检查孔有滑油喷出。按照此方法依次对其余气缸进行检查,发现均有滑油吹出,拆出气缸启动阀上端盖,可看到活塞上部腔室存有大量滑油,至此找到主发电机无法启动的真正原因:大量滑油进入启动系统,聚集在各个元件的小孔处和内部腔室,从而形成液封使启动失败。

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图4 检查孔

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图5 空气分配器
24—阀壳;25—防爆片;26—旋塞;28—启动空气管
首先,对空气源头进行检查,空压机工作正常,每次启动后残水残油自动泄放正常,空压机滑油并无异常消耗,另外在空压机出口还安装了空气除湿机,保持着每30 min定时泄放的频次,所以可以基本排除是压缩空气自带滑油引起的启动故障。
其次,对该启动系统可能接触到滑油的元件进行拆检,打开凸轮轴靠近分配器位置的端盖,空气分配器驱动轴四周有几个泄气小孔,也就是说在启动过程中分配器的泄气是泄到凸轮轴箱的,即凸轮轴箱是和空气分配器泄气腔室是相通的。因此推断在发电机的正常运转过程中,凸轮轴箱里的油气会慢慢渗入空气分配器,再通过分配器进入主启动阀和气缸阀。
因为半潜船构造的特殊性,柴油机曲轴箱的透气管管路布置较长,且因为空间受限,管路弯头较多,致使柴油机曲轴箱透气不畅,背压较高。这也可以解释该船出厂不到1年就频繁出现的一些现象,如油雾浓度探测器内室脏污较快、发电机飞轮端有滑油甩出(该处密封为迷宫式)等。船上随后对2号和3号发电机的透气管进行一些处理,如在管路弯头处钻孔装阀,安装管路引到滑油泄放舱,减小曲轴箱透气背压。实践证明,该方法相当有效,柴油机以后的每次启动都很正常,打开气缸启动阀上端盖进行检查,发现只有在第1缸有少量滑油聚集,至此,困扰近半年的发电机启动问题得以彻底解决。

3 排气阀烧蚀故障实例

在一次对某台柴油机正常停机时,大管轮在机旁听到“嘘嘘嘘”的口哨声,对声音的来源做仔细检查,外部找不到吹气痕迹,推断声音是气缸内部发出,反复启动该发电机和停机检查,基本判断该声音从2号缸发出。
查看轮机日志的参数记录,该缸的排温正常,测量的爆压数据和其他缸相比也并无相差。为找到声音来源,船上用废旧爆压表基座改装成可以测量气缸气密性的简易工具。在机器刚停下时(热机时测量比较准)对所有气缸气密性进行检查(见图6),盘车至检查缸压缩上止点位置,通过外接的气管对缸内通入压缩空气,待压力表显示的空气压力不再变化,关停外接气管,用秒表记录下此时表压降到0时所需要的时间,经过反复测量和记录,发现2号缸的时间明显较短,说明气密性相对较差。

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图6 检查气缸密封性


虽然该缸热工参数都很正常,船上还是决定对其进行吊缸检查,吊出该缸后发现排气阀边缘有烧蚀痕迹(见图7),用备用缸头更换试机,响声消失,问题解决。在以后的使用过程中,通过停机时到机旁聆听和定期对气缸气密性进行检查,又发现几起排气阀早期的烧蚀事故,早发现、早预防、早处理,把事故苗头扼杀在萌芽之中,避免更大的机损事故发生。案例虽小但意义重大,随着机舱自动化越来越高,电源管理系统(PMS)进一步完善,坐在机舱控制室便能完成柴油机启动、停止和并车解列的所有动作,给管理者提供方便的同时使部分人变得麻痹懒惰,使一些小问题错过最佳发现解决时期,从而演变成大问题。就上述案例而言,如果不尽早发现,排气阀烧蚀后期可能会造成阀杆断裂、导套损坏,从而出现打坏活塞和增压器的重大机损事故。

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图7 烧蚀的排气阀


4 结束语

本文就笔者在使用RR柴油机时遇到的3个故障案例逐一简单分析,同型号的机器设备在不同类型的船舶上出现的故障现象可能也不尽相同,本文介绍的RR柴油机均配置在半潜船上,由于半潜船的特殊结构布置,才出现了像案例二这一特殊故障现象,机器设备的可靠运行离不开其自身质量,同时也离不开主管人员开阔的思维和专业的管理能力。分析机器设备的各种故障原因和故障处理是轮机长和主管轮机员的重要职责,尤其像RR这种新的机型的首次使用,更需要全体人员共同研讨学习。

参考文献:

王传耀.某型柴油机使用中发现的问题及对策[J].航海技术,2021(05):60-62.

作者简介:王传耀,轮机长,广州打捞局

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