2024-07-23
作者：浙江國際海運職業(yè)技術(shù)學(xué)院 徐惠華
導(dǎo)讀：輪機員在管理新副機時總會覺得很難體現(xiàn)出技術(shù)水平高低,因為新設(shè)備故障率低,維修保養(yǎng)的東西少,特別是現(xiàn)在的機艙自動化程度高,輪機員管理起來更加輕松方便。
但是,老齡副機的管理會遇到許多棘手的問題,輪機員管理水平的差異可能會導(dǎo)致副機狀況的天壤之別。
下面就筆者在管理某船的三臺老齡副機時所遇到的排溫高、滑油消耗大而污染重和啟動困難三個問題比較有代表性,予以分析,供同行探討。
三臺副機的型號為WARTSIL.A6l20,轉(zhuǎn)速900r/min,額定功率1040kW,透平為ABB公司生產(chǎn)的TPS52。
一、排溫高,吃不上負荷
1、危害
排煙溫度高,吃不上負荷,不但浪費了能源,更大的問題是對副機的安全造成重大威脅。
許多船上在正常航行時為了滿足船舶設(shè)備正常的運行,不得不采用兩臺副機并聯(lián)運行的辦法來降低單機的負荷,這樣就造成了燃油的消耗大大提高。
排溫高歸根到底是燃油沒有完全燃燒。
這一方面對燃油造成浪費并污染大氣;另一方面,沒有燃燒的燃油經(jīng)過透平,使透平內(nèi)部結(jié)碳,進而使透平的輸氣效率降低，加劇了燃燒工況,造成燃燒的惡性循環(huán)。
而且排溫高不但會引起排氣閥燒蝕,還會因油膜蒸發(fā)而引起副機拉缸的事故。
2、原因分析
根據(jù)燃燒理論,燃燒不良造成排煙溫度高有油、氣、水和壓縮比的原因。
油主要由油的品質(zhì)差、霧化不良、噴油定時滯后和噴油規(guī)律的改變引起排煙溫度變高的。
對于油的品質(zhì),只要能滿足柴油機產(chǎn)品的說明要求,對新老副機都一樣可以正常使用。
但是本船副機由于磨損問題嚴重,造成霧化不良、噴油定時滯后和噴油規(guī)律改變的現(xiàn)象突出。
首先,高壓油泵和噴油器偶件的磨損大,使噴油壓力降低,造成霧化不良,供油延遲角增大,造成噴油定時滯后。
其次,凸輪的磨損也有很大的影響,磨損后的凸輪改變了型線和有效工作段,進而改變了噴油規(guī)律。
最后,傳動齒輪的磨損使曲軸和凸輪軸的傳動產(chǎn)生誤差,也影響了柴油機的噴油規(guī)律和噴油定時。
這些老齡副機不可避免的磨損問題都最終形成油的原因?qū)е赂睓C的排煙溫度的升高。
氣主要通過換氣質(zhì)量和過量空氣系數(shù)來影響副機的排煙溫度的。
本船副機活塞頭部有不同程度的燒蝕和結(jié)碳,這樣就改變了淺盆型活塞頭部的形狀，進而改變了進氣流的運動軌跡,對油氣的混合和換氣質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。
由于燃燒不良高排溫的影響下,透平受到污染結(jié)碳,特別是噴嘴環(huán)和渦輪葉片,使透平效率降低,進氣量少,掃氣壓力低又使過量空氣系數(shù)降低,在燃燒中形成油多氣少的狀況,特別是高負荷和剛啟動時會冒黑煙。
掃氣壓力低還會引起進氣閥開啟時刻的燃氣倒灌現(xiàn)象,使進氣總管發(fā)熱,同時使進氣道堵塞,更加劇了燃燒條件的惡化。
這些由氣的原因造成本船副機的排煙溫度大幅升高。
壓縮比小也是對本船副機排煙溫度高有著很大的影響。
由于連桿大端上瓦的磨損和活塞頭部的燒蝕,使壓縮比降低,壓縮比降低又使壓縮溫度和壓縮壓力降低,在燃燒過程中,壓縮壓力和壓縮溫度降低就意味著滯燃期增加,整個燃燒過程出現(xiàn)滯后,導(dǎo)致后燃嚴重,排煙溫度升高。
同時,壓縮溫度和壓縮壓力降低還將導(dǎo)致整個燃燒過程的最大爆炸壓力降低,進而造成燃氣推動活塞做功的能力下降了,意味著在相同噴油量的情況下,整臺副機的輸出有效功率降低,在外界負荷不變的情況下,副機的轉(zhuǎn)速將降低,而本船副機采用WOODWARD全制式調(diào)速器，為了保持轉(zhuǎn)速不變,調(diào)速器自動增大油門以增加燃氣的做功能力,這樣就增加了燃油的消耗,由于增加了噴油量,加劇了空氣量的不足,這樣排煙溫度就大大的提高了。
還有活塞環(huán)和氣缸套內(nèi)壁的磨損和氣閥關(guān)閉不嚴也都使壓縮溫度和壓縮壓力降低,產(chǎn)生的后果和壓縮比降低一樣,又加劇了這一現(xiàn)象,使排煙溫度繼續(xù)升高。
由于冷卻不良,氣缸套內(nèi)壁的溫度升高,對進氣加溫,造成進氣密度減少,進而造成過量空氣系數(shù)減少,燃燒不充分使排煙溫度升高。本船副機的冷卻水壓2Par,進口溫度73°C,出口溫度85°C。
冷卻水的壓力和溫度都在正常范圍,所以水的因素可以排除。
3、措施
針對副機由油、氣和壓縮比而引起的排溫高,吃不上負荷現(xiàn)象,采取了以下措施:
首先,對噴油器進行全面的霧化實驗,正確的調(diào)節(jié)啟閥壓力320Par,出現(xiàn)霧化差的采用換新的方法,勉強可以用的采用研磨修復(fù)提高霧化質(zhì)量。
對高壓油泵的偶件進行密封實驗,磨損嚴重的采用換新,磨損小的采用適當(dāng)?shù)脑黾又虏康膰娪投〞r調(diào)節(jié)墊片,以增大噴油提前角。
對凸輪和傳動齒輪的磨損總的影響都是使噴油滯后,所以對所有各缸都采用適當(dāng)增加1度左右的噴油提前角,以彌補磨損所造成的影響。
其次,對掃氣系統(tǒng)進了徹底的清潔,對透平進行解體,噴嘴環(huán)、渦輪進行清潔,提高透平的效率;對空冷器的氣面水面都進行了清洗,以提高冷卻效果,降低空氣溫度提高密度,實踐證明,掃氣溫度降低1℃,排煙溫度可以降低2.5℃。
同時對活塞頭的積碳進行清除,燒蝕嚴重的活塞頭采用換新。
最后,對連桿大端軸承間隙和壓縮比進行測量,間隙超標的,特別是上瓦磨損嚴重的采用換新軸瓦,壓縮比減小的采用薄的缸頭床,使壓縮比符合說明書的要求;同時對每缸的氣缸套內(nèi)徑、搭口間隙、天地間隙進行測量,超磨的活塞環(huán)換新。
4、效果
通過上面采取的一些措施,在相同的工況下各缸的排煙溫度都得到了明顯的下降,測得各缸的壓縮壓力和最大爆炸壓力都得到了提高,透平轉(zhuǎn)速提高,掃氣壓力提高,掃氣溫度下降。
在正常運行時，單機已經(jīng)完全可以滿足船舶設(shè)備負載的需要。
同時,在相同的輸出功率情況下,油門的刻度減少,這些都大大減少了燃油的消耗,提高了船舶的經(jīng)濟性。
二、滑油消耗大且污染大
1、危害
滑油價格昂貴,是船東成本控制的主要對象。
滑油污染造成潤滑效果降低,加劇了運動部件的磨損,滑油的總堿值降低加劇部件的腐蝕,嚴重時還會堵塞油孔,造成軸瓦燒融、拉缸等重大事故。
2、原因分析
滑油消耗大主要由漏泄和燒滑油引起。
漏泄發(fā)生在各類油封密封不良的地方,會直接漏到副機周圍,這一目了然;還有滑油壓力5Par,比冷卻水壓力高,可能漏到冷卻水系統(tǒng),這在膨脹水柜表面會有滑油,也較容易查找;如果高壓油泵的橡皮密封圈老化,用來潤滑柱塞與套筒的這路滑油將會漏出高壓油泵,最終隨漏泄的燃油一起流到燃油漏泄柜中,從而增加了滑油的消耗。
燒滑油從排煙的顏色可以看出,如果嚴重,排煙顏色會從淺灰色變成藍色。
造成燒滑油的原因有很多。
如果在吊缸時把活塞上的刮油環(huán)安裝反了,那就會造成刮油環(huán)把滑油刮到燃燒室隨燃油一起燃燒。
在氣閥導(dǎo)套內(nèi)的橡皮密封圈如果老化,或者在安裝時被戳破,就會導(dǎo)致潤滑搖臂的這路滑油順著氣閥進入燃燒室燒掉。
還有本船副機的透平也采用一路單獨的系統(tǒng)滑油對軸承進行潤滑, TPS52型透平的油密封采用兩根piston ring,這種密封效果較差, piston ring很容易失去彈性而降低了密封效果，造成滑油漏入渦輪端被高溫的廢氣所燃燒。
這種現(xiàn)象在運行中油壓高,漏泄更嚴重。
在停止狀態(tài),由于預(yù)潤滑油的壓力只有不到2Par,所以漏泄不是很明顯,如果漏泄嚴重,可以通過打開透平放殘閥檢查，會有滑油流出。
滑油的污染大主要由燃油漏泄到滑油、燃氣下竄到曲軸箱和水漏入滑油中引起。
燃油漏泄到滑油中的途徑只有通過高壓油泵，如果高壓油泵內(nèi)的橡皮圈老化,燃油將通過其內(nèi)部漏到曲軸箱,這時的滑油總堿值降低,粘溫特性改變,輪機員只要打開凸輪軸道門用經(jīng)驗法就可以判斷哪個高壓油泵出現(xiàn)漏泄。
由于活塞環(huán)和氣缸套磨損嚴重造成燃氣下竄，高溫的燃氣使滑油結(jié)碳,同時燃氣中的顆粒融入滑油中,使滑油酸性變大,顆粒變多。
出現(xiàn)燃氣下竄還會造成最大爆炸壓力降低,排溫升高,并在曲軸箱透氣孔會有嗆鼻的煙氣。
水漏入滑油會使滑油乳化,造成滑油變質(zhì)。
對于水漏入滑油的途徑有很多,有缸套的密封圈老化,冷卻水從缸套水腔漏入曲軸箱;有滑油分油機在分離過程中水封水漏泄,造成水進入滑油系統(tǒng);還有曲軸箱的透氣孔也有可能會有污水漏進曲軸箱。
3、措施
在吊缸過程中,對密封環(huán)、刮油環(huán)進行了更換，確保裝環(huán)的方向正確,同時對兩個磨損超標的缸套也采取了換新,加上氣閥導(dǎo)套上的密封圈都采取換新。
在透平解體時對透平的密封部件兩根pistonring 進行了更換,消除了透平內(nèi)滑油的漏泄。
打開凸輪軸道門,對凸輪上有燃油較多的高壓油泵進行密封圈換新,以消除滑油在高壓油泵上的泄漏。
這樣就消除了漏泄的可能。
在保持滑油質(zhì)量的問題上,對污染嚴重的滑油采用換新,把污染程度較輕的滑油駁到澄清柜進行循環(huán)分離,在分離過程中滑油溫度控制在85°C左右,根據(jù)滑油的污染程度控制滑油的進機流量,對滑油分離后含水量進行跟蹤監(jiān)測,確保最佳的分離效果。
同時,充分利用自帶的離心分油機進行分離,在副機運行中根據(jù)滑油質(zhì)量及時對其進行清洗。
4、效果
滑油從原來每天單機消耗25L降到18L,控制在公司給的單機每天消耗20L的指標內(nèi),燒滑油的現(xiàn)象已經(jīng)消除。
曲軸箱內(nèi)沒有很高的氣壓和嗆鼻的煙氣,由活塞環(huán)密封不嚴而造成的燃氣下竄現(xiàn)象得到控制。
通過一個航次后,對滑油進行質(zhì)量檢測,滑油的總堿值、粘度、顆粒含量和含水量都在標準范圍。
二、啟動困難
1、危害
自動化機艙中,都會把停機不需檢修的副機放在隨時備用的狀態(tài),啟動困難就會造成自動化機艙的不正常運行,嚴重時會造成全船失電。
2、原因分析
對于啟動困難可以把原因分為兩種,第一種是在啟動過程達到了發(fā)火轉(zhuǎn)速;第二種是啟動過程沒有達到發(fā)火轉(zhuǎn)速。
對于第一種現(xiàn)象,原因是由油引起的,比如油中進入空氣,或者噴油定時錯誤、霧化不良造成多缸不發(fā)火;第二種是 由氣引起的,比如氣壓不足,氣動馬達故障(本船副機由氣動馬達啟動，無空氣分配器)或者曲軸變形。
從本船副機啟動現(xiàn)象看,在啟動過程副機很難達到發(fā)火轉(zhuǎn)速,所以斷定是由氣的原因引起的,再加上已經(jīng)對副機進行了吊缸,油的原因可以排除。
首先對副機的曲軸臂距差進行測量,可以確定,副機曲軸的變形量在允許范圍。
最終就確定了是副機的啟動馬達有問題,通過解體,發(fā)現(xiàn)馬達上的嚙合齒輪磨損嚴重,嚴重的已經(jīng)在打滑。
所以對較輕的采用修挫,對嚴重的只有換新嚙合齒輪。
四、結(jié)束語
老齡船出現(xiàn)的問題會很多,輪機主管人員一定要養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)問題及時處理的習(xí)慣,同時重要的儀表損壞要換新,不然問題多了,會給故障的判斷帶來很大的困難,甚至?xí)＜霸O(shè)備和人身安全。
只要輪機員多動腦,手勤眼快,用我們扎實的專業(yè)技術(shù)一定會在老齡船舶管理中給船東帶來可觀的經(jīng)濟效益。
來源：《天津航海》
（版權(quán)歸原作者或機構(gòu)所有）
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