【船机帮】大型船用发电柴油机排烟温度过高故障判断与消除

wangweiqin168 2022-11-29 发布于西班牙

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船机故障心莫慌，遇事不决船机帮

导读

“育美'轮是集美大学航海学院的一艘大型实习船、有3台型号相同的柴油机发电机组，型号为SU1ZER3AH25,额定功率360kW,标定转速750r/min,增压器型号VTR160、由于使用顿繁，每年需要进行一次检修,2.5年进行一次大修或中修。（注：该轮现已拆解，本文仅做技术探讨。）

一般检修由船员在船上进行大、中修要到专修船厂按照轮机检修手册进行检修。

按照柴油机发电机说明书的要求，各缸排烟温度不得超过420℃，增压器前排烟总管排烟温度不得超过450℃、当该套机组使用达到10多年的时候，排烟温度过高的问题便凸显出来,在大、中修时通过在专业船厂按照轮机检修手册标定的指标逐项检测修理后，效果仍不明显。

最近几年(使用已达20多年),若使排炽温度保持在许用排烟温度的上限,则发电机功率只能达到100kW。

结果导致该柴油机发电机组只能长期在低功率下运行，从而降低了船舶营运的经济性，提高了运营成本。

例如，每年增加的运营费用简单核算如下:

一般'育美'轮维持正常的航行或停泊均需要150kW以上的发电功率，当3台机组都能在额定功率下正常工作时，只用一台发电机组进行发电,其它2台发电机组进行备份等待，由于近几年发电机功率只能达到100kW左有、为此只能使用2台机组同时工作方能满足需要。

这样，每天需要多增加1t左右的优质柴油，按目前柴油8000元/t价格，每年使用300天计算，则每年需要额外增加240万元以上的费用。

这还没有包括因备份发电机组减少而增加的在公海上船舶停车所造成的航运损失。

一、故障分析、判断与消除

排烟温度是反映发电柴油机热负荷大小的重要参数,而影响排温的两大因素是换气质量和燃油喷射与燃烧质量。

在柴油机管理中,影响换气质量的因素有:

(1)废气涡轮增压器故障;

(2)进气系统严重漏泄;

(3)空冷器堵塞和脏污;

(4)进气总管着火;

(5)气道脏堵;

(6)进排气阀故障。

影响燃油喷射与燃烧质量的因素有:

(1)燃油质量问题;

(2)各缸负荷不均;

(3)喷油器雾化不良;

(4)喷油正时问题。

用发电机大修机会，抽取NO.1机做吊缸试验,请专家配合检查，并从如下几方面进行分析排查及故障处理:

1、从燃油喷射与燃烧质量方面考虑

(1)该发电柴油机使用的是轻柴油,查看副机(即发电柴油机，相对动力柴油机简称副机）日记一年来的记录，排气温度没有因为每次在不同港口加油而发生明显变化,说明长期以来所用油品不成问题。

(2)查看副机日志,确实存在各缸负荷排温不一致现象，最高与最低差值60℃。

吊缸前通过测取该机各缸高压油泵刻度值,喷油提前角、爆压值,进行比较分析,得出如下结论:

各缸高压油泵油门刻度值都一致，排除了各缸供油量不一致的嫌疑;各缸100kW负荷时的喷油提前角均为17°，与说明书100%负荷时的喷油提前角17.5°较一致,也排除了个别缸喷油提前角太小而使爆压降低，排温升高的可能性;拆检试验各缸喷油器,各缸的喷油器启阀压力正常,密封性良好,只是雾化状况不一致,为了确保故障排查成功,将各缸的喷油嘴全部换新,重新调试启阀压力到正常值28MPa,雾化状况都良好一致。

2、从换气方面考虑

(1)吊缸前通过测取各缸示功图做比较,最大压缩压力各缸都无异，排除了进排气阀和缸内漏泄,空气量不足所致的排温升高因素。

(2)空冷器送船厂进行化学清洗,检查、试压,通过这一做法，既清通了空冷器海水侧也洗净了空气侧换热面的脏污,确保空气流通不会脏堵和空气足够冷却。

(3)增压器送专业厂家清洗检修,从厂家的检修报告中反映,轴承松旷,转子主轴下沉,铝质油封圆周向摩擦受损，做动平衡修磨压气端叶片3g，并换新轴承和新油封。

这说明增压器存在机械方面的故障，导致轴承转动受阻,转速降低,增压空气压力下降。

图1为发电柴油机增压器的剖面图。

图1

经过以上两方面的检查处理之后,进行负荷检验。

当加载100kW负荷时,发现扫气压力表显示为零(查副机日志,长期没记录该参数),这时单缸排温较平衡(400℃左右),最高与最低差值30℃,增压器前排烟总管温度有所下降(420℃);当加载负荷130kW时,各缸排烟温度达420℃,增压器前排总管排烟温度达450℃,两者均已达到许用临界值;继续增加负荷到150kW时.各缸排烟超过440℃,增压器前排烟总管达到475℃;当短时间负荷加载到200kW时，各缸排烟超过500℃,增压器前排烟总管超过550℃,排烟总管发红，机器振动激烈,增压器啸叫。

证明排温仍居高不下，负荷加不上去。

面对发电机如此的检修效果,回想分析影响排温的各因素及处理过程，只有增压器的拆检委托专业厂做,我们的人员没有亲自参与。

我们将注意力转到增压空气方面，对运行中的柴油机的扫气压力表始终指示为零发生怀疑。

于是,拆下压力表、突然一股气流源源不断地从压力表接头吸入,说明扫气箱处于真空状态。

但增压器能工作正常,为何增压后的扫气压力会是负值呢?

难道扫气通道堵塞?

但吊缸时已清理干净,装配时还反复检查过。

拆下增压器检查，转子运转灵活;继续将其就地解体，再经过多方观察、测量，发现废气涡轮的叶片末端50mm范围处，轴向被气蚀逐渐变窄，最严重部位窄了2mm,因此导致涡轮工作效率下降;更换一副新的涡轮转子,装复试车,立即恢复正常。

二、效果对比

表1所示为涡轮叶片气蚀情况的检查处理前后,其发电柴油机功率输出对比。