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锅炉只能运行在低负荷...喘振...轻油难烧...蒸汽压力不够用...问题有点复杂!

 李艳兵 2023-04-08 发布于北京
ZYFZ轮锅炉为分体式锅炉,即燃油锅炉与废气锅炉本体是分开装置的。燃油锅炉的型号是MA0804P38;锅炉燃烧器的型号是RP—500M。本文试就分体式锅炉系统火焰故障进行分析。
一、故障现象
风油比不匹配,燃烧状况不佳,只能在低负荷状态下运行,鼓风机风门挡板在某个位置出现震动并引起喘振。重油时效果稍好,蒸汽压力可烧到3.0Bar;切换到轻油时燃烧状况就极度恶化,蒸汽压力只能达到1.6Bar左右,在寒冷地区远远不能满足船舶对蒸汽量的需求。
在交接班时被告知:锅炉油头只有一个在用的好用,其余的两个新油头(还有好几个旧油头)均试过,都不好用。具体表现为:雾化不好,燃烧时火焰中有火星、冒黑烟,压力烧不上去。据此怀疑是油头雾化片问题。在岸基的支持下,船靠上海码头时由兄弟船舶转送上一个经确认好用的油头。“油头有问题”这个结论,对日后问题的判断及解决产生了相当大的影响。现在看来,即使是既成结论,也应抱着怀疑的态度去看待。
接班时,在用油头可以满足船舶对蒸汽量的需求,其他负荷没有试用过。观察其他油头(包括新、旧油头),发现有个共同的情况:低负荷时冒黑烟,增加负荷至50%时焰色变好;再增加负荷至50%以上时风机出现喘振,焰色中火星增加;再增加负荷至70%时喘振消失,炉膛中出现大量白烟;再增加负荷至80%以上时锅炉熄火。换回原先在用油头时,恢复正常;其后的一次,锅炉在用轻油时点火失败。通过观察,发现油头往炉壁上喷油,出现漏油现象,只能将原油头换下,改用备用油头。
二、故障分析
1.油头雾化故障
由于怀疑是雾化片问题,所以就把故障油头雾化片与正常油头雾化片进行更换,但问题仍然存在。
因为只有一个在用油头是好用的,所以怀疑新上油头可能成批地有问题。后来兄弟船舶送来的也是一个新油头,装复试用后,也是故障油头。因为原先在用油头的工况越来越差,只能将其装复,进行风油比调节——调节至焰色较亮、未出现喘振的临界状态使用。这一调节(调节方法后面将讲。本船是通过机械机构调节的,而现在的新式锅炉基本上都是在控制面板上通过参数直接调节的)发现,每个油头的临界状态所对应的风油比都不一样,更加深了对油头问题的怀疑。
2.喷油压力调节阀故障
风油比调节后,蒸汽压力偏低,勉强满足船舶对蒸汽量的需求。但是,根本问题仍然没有得到解决,不得不顺着雾化不好的思路继续进行下去:先将回油管路上的截止阀开度关小,使供油压力增加、焰色改善,但负荷仍加不上去;再怀疑雾化压力不足导致雾化不好,并分析油头压力调节阀(见图1),确认是否内漏。
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图1锅炉燃油压力调节阀
后来拆解发现,压力调节阀在压力调节端只有一个密封圈,其作用就是防止外漏的,所以自然不存在上述问题。装复后对雾化压力进行调节(拆掉保护帽5,将4内的六角螺丝上紧):由原来的25Bar调至30Bar(按说明书要求,锅炉在使用重油时燃油压力为25~30Bar,使用轻油时燃油压力为20~25Bar),结果焰色稍微有变化,但却没有根本性的变化。
3.风油比故障
再次对风油比进行调节。这次调节主要是想在现有问题的基础上调节出更为理想的火焰颜色。
首先更换了原先已经烧损的燃烧头(见图2),但故障依旧。其次调节了风门拉杆的长度:在某一固定负荷下,将风门拉杆调短,使风门开大、风量增加,火焰颜色由暗转亮,此时再继续调短,出现喘振:将风门拉杆调长,则效果相反。再次在风门拉杆长度一定的情况下调节了风量调节盘上的弹簧片曲度:松开弹簧片下端紧固螺栓及调节螺丝后面的紧固螺丝,再调节某一点的弹簧片调节螺丝,顺时针旋转螺丝将弹簧片拉起,使风量增大,反之则风量减小。弹簧片的调节可以针对整个负荷阶段进行,但只能微量调节,不可过量调节,否则弹簧板会出现变形。整个调节下来,给人的明显感受是:无论怎样调节,当达到一定负荷后,再增加负荷就会喘振,此时只能减小风门开度以消除喘振,即负荷无论调节到哪一点,总要把风门调整到与一定小负荷(30%)时的油量相匹配,而供油量调节基本没有变化。
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图2燃烧头剖面图
4.烟道堵塞
多次尝试着解决问题,但喘振现象仍不见好转。经分析,喘振可能是烟道堵塞造成的。当负荷增加时,进风量也随之加大,因烟气不能顺利通过排烟管排入大气中,炉膛内背压高,导致烟气逆行至风门挡板处,使挡板来回振动,从而发生喘振。
基于此,就在航行期间打开燃油锅炉烟侧道门进行检查。本船燃油锅炉为卧式水管锅炉,管子间隙较大(见图3)。检查发现,管壁有积灰,但无翅片。由于只能看到部分管子,所以就对水管进行了空气吹灰和水洗。之后点火发现,燃烧效果基本没有变化,喘振仍然存在。
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图3锅炉烟腔图
5.供油不足
(1)供油管路。油枪(见图4)后面有四个油路接口,分别为控制油路进回油接口、燃烧油进回油接口。控制油路主要通过推动油枪后部的活塞使顶杆顶开油头针阀,燃烧油通过油头雾化进行燃烧。油枪的密封主要集中在油枪后部的活塞处,7、8号密封圈的主要作用是防止燃烧油泄露至控制油腔,5、6号密封圈的主要作用是防止控制油泄漏到活塞顶部。如果7、8号密封圈泄露,就会导致油头关闭不严,出现油头向外漏油现象;如果5、6号密封圈泄露,就会导致燃烧期间喷油器油头针阀开度不足,造成燃烧油量不够或雾化不好。但对各密封圈拆检换新后,故障依旧。
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图4油枪剖面图
(2)电磁阀。在油路(见图5)电磁阀布置上,如果主供油回路回油电磁阀12存在泄露,就会导致油枪供油量减少,使燃油压力偏低,雾化不良;
如果控制回路回油电磁阀3存在漏泄,则油枪油阀开度不足,也会减少喷油量:如果控制回路回油电磁阀3在正常运行期间(应处于关闭状态)关不死,就会导致启阀压力不足,从而导致供油不足。基于这样的分析,对四个电磁阀的阀头全部进行了拆检,发现密封阀片虽有裂纹,但并不影响密封。随后还是对阀头密封阀片全部换新,装复后锅炉点火试验,故障依然存在。
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图5锅炉油路示意图
(3)回油管路油量调节阀。主供油回油管路
上安装油量调节阀(见图6),对配油量起关键性的调节作用。其中,12、13、14号密封圈的作用均是防止燃油外漏。在使用的过程中并未发现燃油外漏现象,由此断定密封良好。如果油量调节阀有问题,不是油量调节轴上的油量调节阀芯脏堵导致的,就是油量调节轴长期磨损泄露严重使进油路与回油路基本相通而起不到油量调节作用导致的。如果是油量调节阀芯脏堵,回油量就会减少,进油量就会增加。这与我们发现的故障不相符,故可排除。
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图6燃油流量调节阀
接下来对油量调节阀进行拆检、清洁,并做试验:首先将油量调节阀调节转轴转至刻度“0”的位置,即锅炉负荷最小、风量最小,油量调节阀开度最大,回油量最大或者说油头进油量最小。回油阀应该处于全开状态。拆掉进油单向阀后向调节阀进油口喷除锈剂,除锈剂从回油口出来,而且两个口的液位保持一致。这说明调节阀是畅通的。随后将调节转轴转至“13”位置,即锅炉负荷最高,油头进油量最大,回油量最小,油量调节阀基本处于关闭状态。再从进油口喷除锈剂,除锈剂依然从回油口出来,而且与进油口的保持一致。调至其他负荷试验,出现的结果相同。这说明油量调节阀已经起不到油量调节的作用:每一次从主供油管过来的燃油只有固定的一部分进入油头进行燃烧,另一部分则直接从油量调节阀处流入回油管路。这种情况,与锅炉故障情况相符合。
流量调节阀装复后,再次进行了验证:装复后点火,并将伺服马达的传动轴与油量调节阀的连接轴紧固螺丝松开。这时调节负荷只相当于单独按照配风转盘弹簧片的曲度调节风量,对油量调节阀不起传动调节作用。稳定在某一负荷时,手动转动流量调节阀,结果发现,无论流量调节阀调节转轴转动到最大负荷位置还是最小负荷位置,炉膛火焰焰色均无变化,回油压力也没有波动。这进一步证明了原来的猜想;油量调节阀调节转轴磨损,导致油量调节失灵,进油管路油量被一分为二,进到油头供燃烧的只是固定的一部分。随后通过岸基申请备件供船,将油量调节阀更换后点火,锅炉恢复正常。
三、故障现象的整体分析与对策
通过故障现象的整体分析,喘振问题可能是以下几种情况造成的:
1.锅炉在低负荷燃烧时,火焰含氧量过低,即风量不足,火焰不稳定,就会导致喘振。
2.锅炉(尤其是火管锅炉)烟道堵塞时,通风不畅,空气倒流,就会导致喘振。
3.在较低负荷时,如果在某一固定油量下风油比调节至风量偏大时,就会发生喘振。这是由于风量偏大,过多的用于燃烧的空气不能立即排出而返回风机吸口,对风门挡板起到向外推动的作用;同时风机向内吸风,风门挡板向内就有一个力来回震荡,导致喘振。某一负荷时,也可能由共振引起喘振。
由于油量调节阀不能起到调节作用,且将一部开分的油直接送到回油管,致使通过油头进到锅炉的油油量固定而不足在锅炉点火后进行负荷增加操作,其实只是进行了风门的开大,油量并没有随之增加,所以负荷增加仅增加了风量,风量达到一定程度时后焰色变亮;再增加负荷时,风量过大,导致部分空气不能燃烧,瞬间回流而引起喘振。此时只能手动调节风门减小风量,使进风量与进到油头的部分固定油量相匹配。如果在喘振的基础上再增加负荷,风量在油量不变的基础上再次增加,风门开大,进风量就会大于回风量,使进风压力增加,喘振消失,火焰中开始出现白烟,直至风将火焰吹灭。由于火焰探测器从探测不到火焰到关闭进油电磁阀有一个延时,所以这段时间内油头仍会向锅炉内喷油不经燃烧直接喷到炉壁(熄火后,通过火焰观察镜会发现,炉壁上有未燃烧的燃油出现)。
故障从出现到解决,是一个不断学习、探索和尝试的过程。在寻找问题原因过程中难免出现错误判断,从而导致问题的延迟解决。此次锅炉故障的排除,得益于船舶轮机部及岸基的大力支持,对此表示衷心的感谢!
来源:中远海运安全  作者:沈权章,中远海运集装箱运输有限公司轮机长;

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