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MAN B&W 5L23/30H 发电柴油机燃油系统和空气系统管理经验

 随遇而安YXSH 2023-11-03 发布于上海





导读

MAN B&W 5L23/30H型柴油机是一种四冲程、直列式、带废气涡轮增压式柴油机,由中船动力镇江柴油机厂制造,额定功率675千瓦,额定转速750 转/分钟,最大燃烧压力130bar,气缸直径225mm,活塞行程300mm,燃油型号ISO RMK700,因其性能可靠、运转平稳、故障率低等特点广泛用于大型远洋货轮或油轮的发电柴油机。

MAN B&W 5L23/30H型柴油机横截面图

一、概 述

船舶发电柴油机较船舶主柴油机在管理和维护方面有较大的区别,通常船舶上有2一3台发电柴油机,可交替使用,运行时间虽较主柴油机长,但运行负荷平稳,工况稳定,转速恒定,因此故障率较主柴油机低,大多情况下只需按说明书计划维修程序表进行维护保养,如图1。

图1 维修保养计划表

船舶发电柴油机运行过程中因工况稳定,日常管理上需有针对性地进行维护保养,以达到事半功倍的效果。本人从多年的轮机管理经验中发现,发电柴油机在燃油系统和空气系统方面较冷却系统和滑油系统等其它方面的故障明显偏多,管理上需要轮机员给予更多的关注。

本文从作者多年从事轮机员管理经验出发,总结分析了MAN B&W 5L23/30H柴油机燃油系统和空气系统日常的管理经验。

二、燃油系统的管理

该机型一直使用120cSt燃油,根据本人管理经验,分油机前油温应加热到90℃以上,燃油进机前加热并维持在110℃左右,使燃油的黏度值控制在10~15cSt之间,以保证燃油的雾化质量。

燃油系统的管理主要是由喷油泵和喷油器组成的燃油喷射系统。

1、喷油器

高压油泵过来的高压燃油作用在喷油器针阀承压锥面上,当压力超过喷油器弹簧预紧力时,针阀升起,高压燃烧从喷孔中喷入气缸雾化[1],形成雾化燃油,雾化的目的是增大燃油的蒸发面积,从而加速燃烧的吸热和气化过程,进而加速燃油与空气的混合,形成可燃性混合气体。

喷油器的雾化效果是影响燃烧性能的关键因素,雾化不良或二次喷射等将导致排温高、爆压低和燃烧不完全等现象。

对喷油器的维护主要是根据柴油机燃烧情况进行起阀压力实验,视情况对其进行拆解维修。

(1)起阀压力

决定喷油器雾化效果的主要因素是喷油压力和喷孔结构。

MAN B&W 5L23/30H型喷油器的起喷压力为32MPa,按照维修计划每200小时就需要对喷油器的起喷压力进行检查和调整,起阀压力的实验通常在专用的试验台上进行,再根据轮机员的管理经验做出判断。

通常运行了一段时间的喷油器的起阀压力是稍有降低的,检验前需调整起阀压力到规定值,不可直接将拆下的喷油器做起阀压力试验来判断其好坏。

起阀压力是边调整边检查,试压时开始用快喷频率泵油,同时顺时针转动调节螺杆,将起喷压力调高,观察压力表指针的摆动幅度和油嘴喷油形状。

如果摆动幅度较大,油嘴喷油成束条状,则可判断喷油器故障需解体检查[2]

如果不能准确判断,则需进一步进行慢压喷油检验。

均匀缓慢地压油泵的泵油手柄,注意观察压力表指针向高压方向移动的情况。

当喷油压力开始下降的那一瞬间压力表上的读数就是起阀压力。

这时观察喷油器的喷油情况。

良好的雾化质量应是喷柱符合要求,并且无油滴滴漏或渗漏﹐整个喷射过程伴有清脆的“吱吱”声。

(2)喷油器维护

不合格的喷油器需拆解做进一步的检查,视情况进行维修或更换。

首先将拆解下来的油头针阀偶件、顶杆和弹簧放置于清洁的轻柴油中浸泡,用牙刷清洗各部件,洗掉积碳和残渣,切不可用钢丝刷清洗,以免损坏密封性。

其次就是针阀的升程检测,针阀的升程就是喷油时针阀抬起的最大距离,一般在0.4~1.3mm之间,是很容易被忽略的环节。

在其它部件都正常的情况下,针阀的升程主要受与针阀顶端配合的顶杆下端凹槽深度和针阀体下沉的影响。

柴油机运行一段时间后,顶杆下端凹槽由于磨损而深度变长,导致针阀的升程变大,拆解后需要测量其深度,如图2所示。

图2 针阀偶件及升程槽

升程过大,会增加喷油器弹簧的应力,加大了针阀启闭时撞击支撑面及锥形座面的冲击负荷,寿命缩短。

升程过大还会增加针阀落座的时间,从而增加燃气回串入油嘴内,污染内部零件。

还容易引起油嘴漏油,结碳及针阀卡住等故障。

因此,为保证足够的流通截面的前提下,尽可能减少针阀升程。

对磨损而导致凹槽深度过大的情形需更换顶杆。

最后,针阀偶件的检查主要是针阀圆柱面 与针阀体之间、针阀与针阀体圆锥面之间、针阀体与喷油器本体接触上平面之间的密封情况。

对针阀偶件密封性不好引起的故障,通常可以采用研磨砂研磨修复,以备应急之用,因寿命短日常还是以更换新备件为首选。

对于针阀偶件卡紧或咬死的情况,则直接更换一套针阀偶件来处理。

由于船舶航行于世界各地,备件的申请和供应是一个较复杂的流程,质量参差不齐,以次充好、假冒伪劣的备件到处到有﹐使用过程中不可完全相信备件的可靠性。

2、喷油泵

喷油泵在发电柴油机中出故障的几率较低,通常在排除了喷油器和进气系统原因后才考虑喷油泵的故障,维护管理主要是供油定时和偶件密封性两个方面。

(1)供油提前角

该机说明书没有规定具体的喷油提前角数值,飞轮上也没有角度指示,只标示滚轮处于凸轮基圆上时,滚轮导向机座上平面到挺柱推块顶面的距离,如图3“X”所指示的位置,“X”必须维持在(5.5±2.5)mm之间。

图3 喷油泵供油提前角“X”位置及测量

“X”的高度通过增减挺柱推块和挺柱之间的垫片来改变,调整时盘车使滚轮落在凸轮基圆上,从机体上拆下高压油泵本体[4],先用游标卡尺测量“X”的大小,再用专用工具拔出挺柱推块,根据测量值来增减垫片,每增减垫片0.1mm,爆压改变1bar,增加垫片,爆压增大,反之则减小,如图4所示。

图4 喷油泵凸轮轴齿轮调整位置

喷油泵在运行一段时间后,推块会有磨损,在拆解喷油泵、滚轮导向机构和凸轮轴后,需检测“X”的大小,如图所示。

安装后,要测试爆压检验调整效果,该机还可通过改变凸轮轴轮毂与凸轮轴齿轮之间的相对位置改变供油提前角大小来实现对爆压的调整。

如图4所示,打开凸轮轴传动机构盖板,中间有圆孔的凸轮轴齿轮通过螺丝钉固定在凸轮轴轮毂上,凸轮轴齿轮上有刻度角﹐凸轮轴轮毂上有刻度线。

调整供油提前角时,松开固定螺丝钉,盘车让曲轴通过传动齿轮带动凸轮轴齿轮旋转,而凸轮轴不动,两者之间每相对转到1°角,爆压就改变3bar。

顺着柴油机正常旋转方向转到曲轴,爆压减少,相反则增大。

喷油泵里有柱塞套筒和出油阀两对精密偶件,其密封性不好直接导致到供油压力下降,雾化不良,燃烧粗暴,冒黑烟等现象。

结合船上实际情况,并无专用试验台检测,大多采用滑落试验来检测密封性好坏。

三、空气系统的管理

发电柴油机空气系统的管理维护主要集中在增压器和进排气阀两个方面。

废气涡轮增压器是由许多精密零件组成的,由于工作温度高、温差大和转速高,在运行过程中很容易发生故障,导致增压压力不足。

该机配装的是ABB公司的水冷、外支承式VTR系列增压器[3],正常情况下扫气压力应在0.05~0.1MPa之间,当扫气压力低于0.05MPa时,应查找原因认真对待,发现问题及时处理。

对外支承式涡轮增压器,因拆卸清洗比较困难,日常采用水洗的方法清洁气道。

压气机端每运行50小时就应水洗清洁一次,水洗应在柴油机额定负荷的80%~100%范围内进行,每次喷水的时间要短(4~5秒为宜);一般每次喷水量为0.2~2.5升,连喷几次,待增压压力恢复正常后即可停喷。

涡轮机端则每周清洁一次,水洗在50%标定功率转速下进行,每次清洗约10分钟,清洗后应在低负荷下运转5~10分钟。

如果清洗后发生振动则应重新清洗。

清洗后增压压力还没能提高,在排除柴油机燃烧不良原因后,需拆解增压器检查,拆解时要做好标记。

主要检查下面几项内容。

(1)压气机端叶轮边缘、叶片的任何部位均不允许有裂纹,否则就要换新。

叶片表面的缺陷较小时才允许修磨。

扩压器进行清洁处理后也应检查其叶片弯曲变形情况,图5所示。

图5 压气机叶轮和扩压器叶轮

(2)涡轮机端由于通高温废气,部件较多,问题也较多,需仔细检查。

图6 涡轮机叶轮和喷嘴环

首先要检查喷嘴环的叶片是否弯曲变形和缺失,图6中的叶片已有损坏,需换新。

叶轮的叶片有裂纹或断裂应换新叶片。

海上条件下无叶片备用时,可将断叶和对称位置的叶片同时取下,以保持转子的动平衡性,减少振动。

如叶片有轻微变形也可进行冷校。

(3)压气机端是止推轴承,涡轮机端是支撑轴承。

需要测量压气机端推力轴承与转子端面之间的轴向间隙,即转子的轴向串动量,以免与壳体相碰。

(4)检查两端气封和油封的密封性,如拆下来无论好坏都要换新。

(5)两端叶轮清洁安装好后,在专用支架上做静平衡试验﹐以保证回转件在任意位置可静止不动。

而动平衡试验需要在试验机上进行,船上一般无法进行。

进、排气阀的维护包括气阀的清洁和气阀间隙的调整,该机气阀间隙的维护是每运行2000h小时调整气阀间隙一次,进气阀间隙是0.5mm,排气阀0.9mm,通过气阀桥上的螺钉来调整阀桥与阀杆之间的间隙。

气阀的密封性通过检测压缩压力和排烟温度来判断处理。

四、结 语

发电柴油机的日常维护管理只要严格按照说明书维修保养计划所列运行时间周期进行,故障率就会大大地减少。

相对于主柴油机而言,因运行工况稳定一些突发性的故障并不多见,对一些小故障或征兆都应认真地对待,并且要经常检查,发现问题要及时妥善地处理。同时轮机管理人员要利用好个人多年的工作经验,结合现场实际情况,多分析,多比较,确保柴油机正常运行。



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