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康明斯柴油发电机组排气温度过高频发的原因是什么

[摘要]在大型老旧船上面的康明斯发电机排气温度过高,是作为具有代表性频发故障之一,这故障不单是影响柴油机运行的可靠性跟安全性,更是把船舶营运燃油的经济性大大的降低。采用故障因素的排查方法,找出轮机发癫柴油机故障检测手册中未有提到的故障因素,修复发电柴油机之后,柴油机的功率比检测手册里面用传统方法修复的功率要提高大约35 ‰

“育美"轮是集美大学航海学院一艘大型实习船,它有三台型号一样的柴油发电机组,型号为SULZER 3AH25,额定功率是360kw,标定转速为 750r/min,增压器型号是VTR1600因为使用太频繁,所以需要每年检修一次,两年半大修或者中修一次。检修一般是由船员在船上进行的,大修跟中修是要到专业修船厂按照轮机检修手册进行检修。按照型号的柴油机发电机说明书的要求,每个缸排气温度不能超过420度。机组使用超过了10年,排气温度过高的问题就会非常突出。大修和中修的时候,专业修船厂按照轮机检修手册的标定指标检查修理后,效果仍然不太好。这些年来,如果排气温度保持在许多排气温度的上限,那么发电机功率就只能达到100kW,导致这个柴油发电机组只能够长期处于低功率下运行,造成船舶营运经济性很差。

1故障分析与判断

发电柴油机热负荷大小的重要参数反映是通过排气温度,换气质量跟燃油喷射与燃烧质量是影响排气温度的因素。在柴油机管理中,影响换气的因素就有:废气涡轮增压器的故障;进气系统严重的漏泄;空冷器堵塞跟脏污;进气总管着火;气道脏堵;进排气阀故障。而影响燃油喷射跟燃烧质量的因素就有:燃油质量问题;各缸负荷不均;喷油器雾化不良;喷油正时问题。在柴油发电机大修的时候,抽取作为NO」机做吊缸试验,进行检查分析,从前面所说的几方面进行故障分析跟判断。

1 · 1燃油啧射跟燃烧质0

这个发电柴油机使用的是轻柴油,在查看了发电柴油机的日志近一年来的记录,发现排气温度没有因为每回在不同港口加油而发生明显的变化,这说明了不是使用的油品有问题。

在看了副机日志之后,确实存在各缸符合排气温度不一样的现象,最高跟最低的差值有度。在吊缸之前,通过测取这个发电机各缸高压油泵的刻度值、喷油提前角、爆压值,分析比较之后认定:各缸高压的油泵油门的刻度值一样,这样可以排除各缸供油量不一样的问题;各缸100kW符合的时候,喷油提前角比较小,爆压降低,排温升高的可能性;最后是拆检试验各缸喷油器,各缸喷油器启阀压力正,密封性良好,可是雾化的状况不一样,所以把各缸的喷油嘴全部换新的,重新调试后,启阀压力到达了正常值

28MPa,雾化的状况良好一致。

1.2换气

吊缸前,测取各缸示功图作为比较,最大压缩压力各缸没有差异,排除了进排气门跟缸内的泄漏,因为空气量不足而导致排气温度升高的因素。空冷器送到修船厂进行化学清洗、检查、试压,这样清通了空冷器海水侧,也洗干净了空气侧的换热面,保证了空气流通跟空气足够的冷却。废气增压器也送专业厂家清洗检修,检修报告反映,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,并且更新新的轴承跟油封。这说明了增压器存在着机械方面的故障,令轴承转动受到阻碍,转速降低了,增压空气压力下降。

在经过了这两方面的检查跟处理之后,进行发电柴油机的负荷试验。在加载到100kW负荷的时候,发现扫气压力表显示是零,这时候单缸排温比较平衡,最高跟最低的差值达到了30度,增压器前排气总管温度下降;在加载负荷到130kW的时候,各缸排气温度达到了420度,增压器前排总管排气温度达到了450度,两者都达到了许用临界值;继续增加负荷到巧0kW 的时候,各缸排气超过了0度,增压器前排气总管达到475度;当短时间负荷加载到200kW的时候,各缸排气超过了500度,增压器前排气总管超过了550度,排气总管发红,机器振动强烈,增压器发出叫声,排气温度处于高位没有降低,负荷加不上。

2疑问解疑与处理

进行了负荷试验之后,结果表明问题是出在增压器上面。所以检查柴油机扫气压力表,就发现了读数是零,拆下压力表,发现一股气流从压力表接头处被吸人,这说明了扫气箱处于负压状态。不过,增压器能够正常工作,增压后扫气压力是负值,这就说明了增压器提供的增压空气量不足够,所以觉得拆解增压器进行详细检查。

拆解之后发现了,转子转动灵活,跟图纸相比较后,检查各个零件时没有发现异常。在进行了反复的观察跟测量之后,发现废气涡轮的叶片末端比正常情况下的要窄。跟新的转子叶轮进行比较测量后,发现旧的废气涡轮叶子末端50毫米处轴向被气蚀而逐渐变窄,比较严重的部位窄了2毫米左右。

这样导致了涡轮工作的效率降低,在更换涡轮叶片,装复试车后,效果明显。

3效臬对比与结果

把更换了废旧涡轮叶片的增压器安装,再次进行发电柴油机的负荷试验时候,发现了更换后的发电柴油机的输出功率提高了大约35 ‰在发电柴油机的传统管理里面,轮机员对“油”的管理很关注,注重喷油泵、喷油器等需要维护跟保养的。反而对“气”的管理不够重视,特别是在增压器、空冷器方面疏忽。“育美"轮上面的扫气压力表跟扫气温度表损坏很久,却没有更换过,这样就没有办法测出扫气压力跟温度了。增加了排除机械排温过高的故障分析跟排除的难度。

随着柴油机的增压压力增加,要对“气”加强管理,特别是增压器。轮机检修手册里面应该要增加对涡轮叶片气蚀情况的检查项目。大型发电柴油机的排气温度过高的因素,可以归纳为几点:第一,是单缸排温过高,多由喷油器的雾化不良所引起的第二,整机排温过高,是因为废气涡轮增压器轴承磨损、主轴下沉、油封摩擦、阻力增大,令到增压器转速降低、扫气压力降低引起的;或者是涡轮的叶片气蚀,令涡轮叶片跟喷嘴环的轴向间隙变大,令涡轮的效率降低不少,增压器转速上不去,扫气供不应求,出现了负压,气缸里面的增压空气严重不足。

船舶营运是通过许多方面形成的一个体系,其中船舶的机械故障,无论是对人的安全还是对船舶营运都有非常大的影响。保证船员的人身安全和营运安全,就需要对船只里的机械进行检查维修。大型船只上发电柴油机排温过高,是频发的故障之一。柴油机的运行安全与可靠,是非常重要的检查项目。提高柴油机的运行安全,对船舶营运的经济性大大提高,令船舶营运的收益增加,严格仔细的检查机器设备是保证安全,减低隐患的重要手段!〕参


   

 


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