2024-07-23
作者：浙江國際海運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 徐惠華
導(dǎo)讀：輪機(jī)員在管理新副機(jī)時(shí)總會(huì)覺得很難體現(xiàn)出技術(shù)水平高低,因?yàn)樾略O(shè)備故障率低,維修保養(yǎng)的東西少,特別是現(xiàn)在的機(jī)艙自動(dòng)化程度高,輪機(jī)員管理起來更加輕松方便。
但是,老齡副機(jī)的管理會(huì)遇到許多棘手的問題,輪機(jī)員管理水平的差異可能會(huì)導(dǎo)致副機(jī)狀況的天壤之別。
下面就筆者在管理某船的三臺(tái)老齡副機(jī)時(shí)所遇到的排溫高、滑油消耗大而污染重和啟動(dòng)困難三個(gè)問題比較有代表性,予以分析,供同行探討。
三臺(tái)副機(jī)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(fù)荷
1、危害
排煙溫度高,吃不上負(fù)荷,不但浪費(fèi)了能源,更大的問題是對副機(jī)的安全造成重大威脅。
許多船上在正常航行時(shí)為了滿足船舶設(shè)備正常的運(yùn)行,不得不采用兩臺(tái)副機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的辦法來降低單機(jī)的負(fù)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(fèi)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(jìn)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(huì)引起排氣閥燒蝕,還會(huì)因油膜蒸發(fā)而引起副機(jī)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(shí)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(jī)產(chǎn)品的說明要求,對新老副機(jī)都一樣可以正常使用。
但是本船副機(jī)由于磨損問題嚴(yán)重,造成霧化不良、噴油定時(shí)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(shí)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(jìn)而改變了噴油規(guī)律。
最后,傳動(dòng)齒輪的磨損使曲軸和凸輪軸的傳動(dòng)產(chǎn)生誤差,也影響了柴油機(jī)的噴油規(guī)律和噴油定時(shí)。
這些老齡副機(jī)不可避免的磨損問題都最終形成油的原因?qū)е赂睓C(jī)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(jī)的排煙溫度的。
本船副機(jī)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(jìn)而改變了進(jìn)氣流的運(yùn)動(dòng)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(jìn)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(fù)荷和剛啟動(dòng)時(shí)會(huì)冒黑煙。
掃氣壓力低還會(huì)引起進(jìn)氣閥開啟時(shí)刻的燃?xì)獾构喱F(xiàn)象,使進(jìn)氣總管發(fā)熱,同時(shí)使進(jìn)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(jī)的排煙溫度大幅升高。
壓縮比小也是對本船副機(jī)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(gè)燃燒過程出現(xiàn)滯后,導(dǎo)致后燃嚴(yán)重,排煙溫度升高。
同時(shí),壓縮溫度和壓縮壓力降低還將導(dǎo)致整個(gè)燃燒過程的最大爆炸壓力降低,進(jìn)而造成燃?xì)馔苿?dòng)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(tái)副機(jī)的輸出有效功率降低,在外界負(fù)荷不變的情況下,副機(jī)的轉(zhuǎn)速將降低,而本船副機(jī)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(dòng)增大油門以增加燃?xì)獾淖龉δ芰?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(yán)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(jìn)氣加溫,造成進(jìn)氣密度減少,進(jìn)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(jī)的冷卻水壓2Par,進(jìn)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(jī)由油、氣和壓縮比而引起的排溫高,吃不上負(fù)荷現(xiàn)象,采取了以下措施:
首先,對噴油器進(jìn)行全面的霧化實(shí)驗(yàn),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(qiáng)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(jìn)行密封實(shí)驗(yàn),磨損嚴(yán)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(shí)調(diào)節(jié)墊片,以增大噴油提前角。
對凸輪和傳動(dòng)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(bǔ)磨損所造成的影響。
其次,對掃氣系統(tǒng)進(jìn)了徹底的清潔,對透平進(jìn)行解體,噴嘴環(huán)、渦輪進(jìn)行清潔,提高透平的效率;對空冷器的氣面水面都進(jìn)行了清洗,以提高冷卻效果,降低空氣溫度提高密度,實(shí)踐證明,掃氣溫度降低1℃,排煙溫度可以降低2.5℃。
同時(shí)對活塞頭的積碳進(jìn)行清除,燒蝕嚴(yán)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(jìn)行測量,間隙超標(biāo)的,特別是上瓦磨損嚴(yán)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(shí)對每缸的氣缸套內(nèi)徑、搭口間隙、天地間隙進(jìn)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(yùn)行時(shí)，單機(jī)已經(jīng)完全可以滿足船舶設(shè)備負(fù)載的需要。
同時(shí),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(jì)性。
二、滑油消耗大且污染大
1、危害
滑油價(jià)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(yùn)動(dòng)部件的磨損,滑油的總堿值降低加劇部件的腐蝕,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)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(huì)直接漏到副機(jī)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(huì)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(huì)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(yán)重,排煙顏色會(huì)從淺灰色變成藍(lán)色。
造成燒滑油的原因有很多。
如果在吊缸時(shí)把活塞上的刮油環(huán)安裝反了,那就會(huì)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(shí)被戳破,就會(huì)導(dǎo)致潤滑搖臂的這路滑油順著氣閥進(jìn)入燃燒室燒掉。
還有本船副機(jī)的透平也采用一路單獨(dú)的系統(tǒng)滑油對軸承進(jìn)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(yùn)行中油壓高,漏泄更嚴(yán)重。
在停止?fàn)顟B(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(yán)重,可以通過打開透平放殘閥檢查，會(huì)有滑油流出。
滑油的污染大主要由燃油漏泄到滑油、燃?xì)庀赂Z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(shí)的滑油總堿值降低,粘溫特性改變,輪機(jī)員只要打開凸輪軸道門用經(jīng)驗(yàn)法就可以判斷哪個(gè)高壓油泵出現(xiàn)漏泄。
由于活塞環(huán)和氣缸套磨損嚴(yán)重造成燃?xì)庀赂Z，高溫的燃?xì)馐够徒Y(jié)碳,同時(shí)燃?xì)庵械念w粒融入滑油中,使滑油酸性變大,顆粒變多。
出現(xiàn)燃?xì)庀赂Z還會(huì)造成最大爆炸壓力降低,排溫升高,并在曲軸箱透氣孔會(huì)有嗆鼻的煙氣。
水漏入滑油會(huì)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(jī)在分離過程中水封水漏泄,造成水進(jìn)入滑油系統(tǒng);還有曲軸箱的透氣孔也有可能會(huì)有污水漏進(jìn)曲軸箱。
3、措施
在吊缸過程中,對密封環(huán)、刮油環(huán)進(jìn)行了更換，確保裝環(huán)的方向正確,同時(shí)對兩個(gè)磨損超標(biāo)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(shí)對透平的密封部件兩根pistonring 進(jìn)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(jìn)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(yán)重的滑油采用換新,把污染程度較輕的滑油駁到澄清柜進(jìn)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(jìn)機(jī)流量,對滑油分離后含水量進(jìn)行跟蹤監(jiān)測,確保最佳的分離效果。
同時(shí),充分利用自帶的離心分油機(jī)進(jìn)行分離,在副機(jī)運(yùn)行中根據(jù)滑油質(zhì)量及時(shí)對其進(jìn)行清洗。
4、效果
滑油從原來每天單機(jī)消耗25L降到18L,控制在公司給的單機(jī)每天消耗20L的指標(biāo)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(yán)而造成的燃?xì)庀赂Z現(xiàn)象得到控制。
通過一個(gè)航次后,對滑油進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)范圍。
二、啟動(dòng)困難
1、危害
自動(dòng)化機(jī)艙中,都會(huì)把停機(jī)不需檢修的副機(jī)放在隨時(shí)備用的狀態(tài),啟動(dòng)困難就會(huì)造成自動(dòng)化機(jī)艙的不正常運(yùn)行,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成全船失電。
2、原因分析
對于啟動(dòng)困難可以把原因分為兩種,第一種是在啟動(dòng)過程達(dá)到了發(fā)火轉(zhuǎn)速;第二種是啟動(dòng)過程沒有達(dá)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(jìn)入空氣,或者噴油定時(shí)錯(cuò)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(dòng)馬達(dá)故障(本船副機(jī)由氣動(dòng)馬達(dá)啟動(dòng)，無空氣分配器)或者曲軸變形。
從本船副機(jī)啟動(dòng)現(xiàn)象看,在啟動(dòng)過程副機(jī)很難達(dá)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(jī)進(jìn)行了吊缸,油的原因可以排除。
首先對副機(jī)的曲軸臂距差進(jìn)行測量,可以確定,副機(jī)曲軸的變形量在允許范圍。
最終就確定了是副機(jī)的啟動(dòng)馬達(dá)有問題,通過解體,發(fā)現(xiàn)馬達(dá)上的嚙合齒輪磨損嚴(yán)重,嚴(yán)重的已經(jīng)在打滑。
所以對較輕的采用修挫,對嚴(yán)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(huì)很多,輪機(jī)主管人員一定要養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理的習(xí)慣,同時(shí)重要的儀表損壞要換新,不然問題多了,會(huì)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(jī)員多動(dòng)腦,手勤眼快,用我們扎實(shí)的專業(yè)技術(shù)一定會(huì)在老齡船舶管理中給船東帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
來源：《天津航?！?nbsp;
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