某船发电机负荷异常波动故障实例

wangweiqin168 2022-11-08 发布于几内亚

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1故障现象

某船共有4台柴油发电机，采用的是日本大发公司生产的6DLB-26型柴油机和日本西芝电机株式会社制造的NTAXL-VC型无刷自励三相交流同步发电机，单台发电机功率为900 kW。某日，该船离开母港码头时,1#和3#发电机组并网运行,全船电网总负荷为500 - 600 kW,2台机组平均负荷为 250 - 300 kW,机组工作正常。在船舶转向使用侧推器时，机组平均负荷超过350 kW,发电机负荷曲线出现异常波动(见图1),最高幅度为250 kW。侧推器使用完毕，用电负荷下降后故障现象消失。为确保船舶在长江的航行安全，临时釆取控制用电负荷的应急处理方式，使发电机组正常运行。

2故障排查

船舶锚泊后,针对故障现象进行分析,发现此次发电机故障与电网功率的高低直接相关。多次对故障1#和J机组进行并网、增减负荷试验，故障复现，且均发生在单机负荷为300 -350 kW时。

初步认定此次故障与发电机负荷有关,可能存在以下原因：(1)发电机自动电压调节器(Automatic Voltage Regulator,AVR)故障,导致在网发电机无功功率分配不均，造成电压和无功功率异常;(2)原动柴油机调速器故障，导致反馈指针和补偿针阀调节不当，补偿不足，出现“游车”现象；(3)柴油机供油系统故障，供油不足，不能满足高负荷需求,其可能原因是燃油系统阀件卡阻、滤器脏堵、机带泵故障、高压泵故障和喷油器故障等。

根据以上分析进行具体排査，步骤如下：

(1)启动2#和4,机组,分别与1 ·和3#机组并网。1*和2,机组并网，平均负荷在350 kW时故障复现; 1，和4#机组并网，平均负荷在400 kW时故障复现; 2,和3#机组并网以及3#和4,机组并网，均没有明显故障现象发生。因此，主要排査对象为1#机组。

(2)对1#发电机励磁系统进行外观和参数检査,结果均正常。随后对AVR装置进行检査，并多次对机组进行增减负荷试验，结果显示电压和无功功率变化始终在正常范围内，故排除AVR装置故障的可能性,发电机电气控制系统正常。

(3)观察各机组并网负荷曲线图可知，1#机组的调速性能比其他机组更敏感，故对1*机组调速器进行调节。关小补偿针阀的开度，调节调速器补偿反馈指针,均无变化;更换备用调速器重新调节，故障现象依旧存在。因此,排除调速器故障的可能性。

(4)燃油供给系统包括以油柜、管路、阀件、滤器、机带燃油泵为主的低压系统和以高压油泵、调油轴为主的高压系统。检查「机组燃油低压系统，油柜出口阀开启正常;检查燃油粗滤器、发电机燃油进机阀、燃油细滤器、机带燃油泵和燃油高压泵压力，均正常。

(5)检查柴油机供油系统发现，运行时1*机组 2,5,6号紅和3#机组3,5,6号缸的燃油高压泵齿条颤动幅度比其他缸大，在负荷异常波动时手扶颤动缸齿条，故障现象逐渐减弱消失(见图2)。更换1# 机组2,5,6号缸燃油高压泵，使1*和3#机组并网运行，负荷异常波动仍然存在，但波动幅度变小。当 1·和2#机组或1.和4,机组并网运行时，故障现象消失。因此，可确定为1,机组2,5,6号缸燃油高压泵故障。

(6)当2*和3*机组并网运行时，出现负荷异常波动现象。根据3'机组部分缸燃油高压泵齿条异常颤动的情况,更换3,机组3,5,6号缸燃油高压泵，并清洁维护机组调速系统。随后，1#和3*机组并网运行试验,2台机组功率配合良好。

3故障机理分析

对更换下来的高压油泵进行分解检査,发现高压油泵内部元件磨损严重，包括齿条磨损、齿轮磨损、回油阀端面磨损和弹簧磨损等。此次故障主要由齿条和齿轮磨损所致。

机组长期运行，部分燃油高压泵服役时间过长。船舶航行时用电负荷约为1 200 kW,2台机组平均负荷为600 kW左右;船舶漂航或锚泊时用电负荷约为600 kW,2台机组平均负荷为300 kW左右。因此，燃油高压泵长期工作在前5齿和第6~12齿范围内。

在齿条和齿圈磨损的同时，齿条孔也会产生磨损。当齿条与齿条孔间隙过大时，调速传动机构产生的侧下力矩使得齿条前端向下倾斜，齿条与齿圈由于过度磨损，造成啮合卡滞(见图3)。调速器输出的动力遇到齿条卡滞的阻力,使调速器工作失衡, 产生“游车”现象，进而造成负荷异常波动。当手扶颤动齿条时，调速传动机构的侧下力矩消失,齿条卡滞现象随之消失，进而故障现象减弱消失。1'和3, 机组的几个缸磨损都较为严重，导致2台机组并网运行时用电负荷出现异常的大幅度波动现象。