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        船舶主機排溫(排氣溫度)高的故障簡析

        時間:2016/11/7 14:56:45 點擊:

          內容提示:本文主要從幾個方面來分析:主機排氣溫度過高故障現象,排溫高故障原因分析,排溫高故障處理...

        對同一臺柴油機而言,排氣溫度的高低在一定程度上反映了缸內負荷的大小與燃燒質量的好壞。柴油機排氣溫度過高,不但標志熱負荷過高,而且還會引起經濟性和可靠性下降。因此,排氣溫度通常用來衡量柴油機熱負荷的大小,是柴油機運行管理中須重點監測參數,也是柴油機性能分析的重要依據。船舶柴油機排氣溫度過高影響柴油機的正常工作,如造成排氣管變形破裂漏氣,成為火災的隱患;破壞潤滑油膜,加劇發動機活塞與氣缸的磨損;同時造成機艙環境污染,影響工作人員的正常工作。為了保證柴油機的可靠運轉,排氣溫度的數值不應該超出說明書的規定值,并且各缸的排氣溫度應該基本保持一致。

         一、排氣溫度過高故障現象

        舉例說明:某輪船的主機是采用廢氣渦輪增壓和直流掃氣形式的單作用二沖程柴油機。在航行期間發現主機的排氣溫度逐漸上升,由原來正常運行時排氣溫度的360~ 380e升至400e,個別缸甚至達到了450e,平均升高40~ 50e,排氣總管的溫度達到500e甚至是510e,說明書排氣總管的報警溫度為515e。雖然該溫度沒有超過理論上船用柴油機排氣溫度的最高值,但根據該機的運行參數及實際的設定工況,排氣溫度如此升高,是一種不正常的現象。于是將主機微微降速,以稍低的速度航行到港。經過反復地檢查排除,確定是增壓器廢氣渦輪端臟污造成的,清洗后,主機整體排溫下降。但在緊接著的航次,在熱帶海域航行時,1號缸與3號缸排氣又出現了高溫,溫度分別是440e430e

        二、排氣溫度過高故障原因分析

        船舶柴油機排氣溫度過高的根本原因是燃燒不良而造成的后燃增加和在氣缸中未能完全燃燒的燃油在排氣管中的二次燃燒。排氣高溫分為兩種情況,一種是整體排氣高溫,另一種是單缸排氣高溫。在舉例的故障中就出現了兩種情況。下面就兩種不同情況進行分析。

        1、整體排氣高溫

        1)環境因素

        機艙溫度上升,則進入壓氣機的空氣溫度上升。海水溫度上升,使空氣冷卻器的冷卻效果變差。這時進入氣缸的空氣溫度升高,密度下降,空氣實際量變少,燃燒變差,產生后燃或者是未燃盡的燃氣在排氣管中的二次燃燒,所以排氣溫度上升。

        2)柴油機超負荷

        當船舶滿載,頂風,污底嚴重時,因阻力增大,主機負荷增大。柴油機在低轉速高負荷運轉時,氣缸耗氣量降低而循環噴油量增加,使過量空氣系數降低,燃燒不良造成后燃增加或燃油在排氣管中發生二次燃燒,排氣溫度升高。

        3)燃油質量太差或燃油黏度太大

        當燃油質量太差或黏度太大時,會造成噴油器霧化不良,使滯燃期變長,燃燒粗暴,后燃增加,排氣溫度上升。

        4)整體噴油定時錯誤

        如果整體噴油定時錯誤,致使噴油提前角減小,因著火前缸內溫度與壓力已下降,而使滯燃期變長,最高燃燒壓力降低,后燃增加,排氣溫度上升。

        5)空冷器故障

        空冷器的傳熱主要是以對流、導熱形式對來自壓氣機的增壓空氣進行冷卻的。實際使用中,由于空冷器實際壁面隨著使用時間而增厚,且增厚部分的主要成分幾乎全是油性混合物,其導熱系數很低,使熱阻增大,傳熱系數降低,因而實際傳熱量大大減少,冷卻效果變差,使進入掃氣箱內的空氣溫度升高,有關試驗表明,進氣溫度增加1e,則循環溫度增加3e。同時,由于掃氣箱容積是不變的,則在溫度升高的前提下勢必造成實際進機空氣密度下降,空氣質量減少,從而引起燃燒惡化(供油量不變,供氣量少,達不到完全燃燒的過量空氣系數),形成后燃,甚至后燃延續到排煙管內仍在進行,致使排煙溫度大大升高。另一方面,因流道的臟堵,流經空冷器的空氣流量大大下降,也導致供氣量減少而更加劇上述狀態的惡化。

        6)進氣不暢和排氣不暢

        增壓系統中容易臟堵的部件是進口濾器、壓氣機葉輪和擴壓器、空氣冷卻器、氣缸掃氣口和排氣門、渦輪的噴嘴環和葉輪。壓氣機進口濾器堵塞、壓氣機葉輪臟堵、掃氣箱漏氣、掃氣箱單向止回閥失效、掃氣箱放殘閥常開等會造成進氣不暢,使進氣減少,從而使燃油燃燒不充分,造成后燃增加,甚至是在排氣管繼續燃燒,引起排氣高溫。增壓系統中的增壓器渦輪端臟污、噴嘴環受熱變形、排氣流道臟堵(廢氣鍋爐煙道堵塞)等會造成排氣不暢,使排氣背壓升高,減少新氣的進氣量。在這種情況下,燃油燃燒不充分,加上逐漸積累的排氣,使排氣溫度逐漸地上升。  

                2、單缸排氣高溫

        1)單缸超負荷

        高壓油泵油量調節齒條調整不當,高壓油泵齒條卡住等故障可能使單缸供油量增大,使單缸超負荷,單缸排氣高溫。

        2)噴油器故障

        噴油器噴嘴滴漏或霧化不良,二次噴射會造成滯燃期變長,燃燒粗暴,使燃油噴入氣缸后,不能立刻完全燃燒,造成后燃增加,甚至未完全燃燒的燃油在排氣管中二次燃燒;噴油器啟閥壓力調整不當,若啟閥壓力過低,使噴入氣缸的燃油過多,使過量空氣系數下降,燃燒不充分,造成后燃增加或排氣管的二次燃燒,使排氣溫度升高; 若啟閥壓力過高,則使噴油提前角變小,著火前缸內溫度與壓力已下降,而使滯燃期變長,最高燃燒壓力降低后,燃增加,也有可能使排氣溫度上升。

        3)氣缸壓縮壓力降低

        活塞環失效、排氣門密封不良或開度不足、排氣門定時不正確、氣門間隙調整不當、活塞頭部燒蝕、氣缸過度磨損等都會使氣缸漏氣,過量空氣系數減少,燃燒不充分,同時壓縮壓力下降,也使最高燃燒壓力降低,后燃增加,從而使排氣溫度上升。

        三、排氣溫度過高故障處理

        1、整體排氣高溫故障分析與處理

        根據故障原因分析排除,首先,主機沒有超負荷運行,船底剛剛被清理過,當天也沒遇到大風浪。燃油是由正規廠家提供,質量一般不會出現太大的問題,燃油的黏度也在正常范圍內。對掃氣箱、掃氣箱單向止回閥、掃氣箱放殘閥進行檢查,未發現異常。對整個增壓系統進行了如下沖洗:

        (1)對壓氣機進氣濾網進行重新拆開清洗;

        (2)分別對空冷器的空氣側和水側進行清洗。空氣側進行如下處理:將除炭劑與水按比例混合,然后加熱至55e左右,將空冷器浸泡約24h,浸泡時用壓縮空氣吹攪,然后用清水沖洗,拆下空冷器下部專用盲板放凈存水,最后再用壓縮空氣吹干。水側進行了如下處理:關閉冷卻水進出口閥,打開端蓋上的泄放閥,將冷卻器內的水泄放掉。打開端蓋,仔細檢查端蓋、冷卻水管、管板等部件的腐蝕情況,觀察在正常范圍內后,利用專用的清潔工具清潔。更換端蓋上的防腐塊,重新涂防腐層。

        (3)對掃氣箱進行清潔,鏟除積存的油污。

        (4)對廢氣鍋爐的煙道進行檢查,并對廢氣鍋爐進行徹底地吹灰。

        (5)由于增壓器解體清洗是由廠家進行的,所以對增壓器只是進行了常規清洗,因為增壓器的一些儀表例如轉速探測器出現損壞,將無法準確判斷清洗后的工作狀態,但根據經驗判斷,增壓器的工作狀態不是很好,所以初步判斷排氣溫度的主要原因就是增壓器渦輪端的臟污所造成的。后來到了國內廠家對增壓器渦輪進行解體清洗,發現渦輪端臟堵,一些噴嘴環部分葉片出現了變形。經過整修后,整體排氣溫度明顯下降了。

        2、單缸排氣高溫故障分析與處理

        幾種可能原因的檢查:

        (1)  檢查排氣閥的工作狀態

        在氣閥機構中,氣閥和閥座是工作條件最惡劣的零件。氣閥閥盤和閥座底面是燃燒室壁面的一部分,受到燃氣高溫、高壓的作用,特別是排氣閥,由于受到排氣氣流的加熱,溫度很高。氣閥在關閉時,與閥座發生撞擊與磨損,在撞擊中,由于閥和座的彈性變形、氣閥的振動及氣閥彈簧螺旋線的扭轉作用,會使閥面和閥座產生鍥入性和扭轉性滑移。這種滑移使閥面和座面間產生干摩擦,閥面和座面上剝落的金屬顆粒、灰分、碳粒又變成磨料加重磨損。燃燒產物對氣閥和閥座有腐蝕作用,特別是燃用重油時,燃料燃燒后生成硫、鈉、釩的氧化物及這些氧化物生成的鹽和聚合物,在排氣時其中一部分沉積到氣閥和閥座上,使氣閥和閥座接觸不良,并對金屬起腐蝕作用,使閥面和座面上出現凹坑,造成漏氣和燒損。依照故障情況分析,排氣閥存在問題的可能性較大,對1號和3號缸的排氣閥予以換新,觀測拆下來的排氣閥,并沒有發現明顯的燒蝕、磨損現象,表明排氣閥工作狀態沒有問題。

        (2) 噴油器的檢查

        1號、3號缸噴油器的檢查記錄可知,這兩缸的噴油器工作時間都沒有超過期限。接著對噴油器進行了霧化試驗,試驗時,將啟閥壓力調到規定值,然后以40~ 80/min的速度進行噴霧試驗,噴霧質量要符合以下要求:

        1)噴出的燃油應成霧狀,無肉眼可見的飛濺油粒、連續油柱和局部濃稀不均勻的現象;

        2)噴油開始和終了時聲音清脆,噴油迅速利落;

        3)噴油開始前和終了后不得有滲漏,但允許噴孔周圍有濕潤的現象。然后根據試驗時霧化的形狀、分布(如圖1)等檢驗噴油器的質量。

         船舶主機排溫(排氣溫度)高的故障簡析

        1幾種噴油器的噴霧情況

        試驗發現1號缸噴油器完全正常,3號缸噴油器出現滴漏情況,霧化形狀如圖1中的c圖。將3號缸的噴油器進行更換后,3號缸的排氣溫度明顯下降。

        (3) 氣缸、活塞密封狀況檢查

        檢查活塞環的工作狀態有兩種方法: 一是通過掃氣口檢查,二是吊缸檢查。吊缸工作麻煩且勞動量大,而掃氣口檢查,既直接、簡便又經濟,而且能獲得可靠的活塞環工作狀況,所以采用通過掃氣口檢查的方法。其步驟如下:

        1)柴油機停車一段時間后,拆下掃氣箱上操縱側的氣缸觀察孔蓋板并清潔檢查孔。檢查中應使冷卻油保持循環,以便檢查是否存在漏油現象。關閉主起動閥,起動空氣嚙合盤車機盤車,使活塞處于下止點位置,由此位置開始檢查。

        2)做好照明準備工作、并且同時有人配合記錄及準備盤車。

        3)當活塞上行,通過掃氣口時,用布清潔活塞頭,活塞環和活塞裙部,仔細觀察活塞環的工作表面及工作情況。

        4)用木棒觸動活塞環,檢查有無故障( 黏著、咬死、折斷)現象。檢查結果: 3號缸用木棒觸動活塞環,稍稍用力壓縮活塞環,木棒遠離后,活塞環彈回,環在環槽內活動自如,說明活塞環沒有因為環槽內積炭較厚而黏著。并且,活塞環彈性良好,沒有裂紋、折斷及彈性喪失現象;再用肉眼觀察,可見活塞與氣缸套工作表面光亮濕潤。說明3號缸活塞環與氣缸的密封狀況良好。而1號缸環表面干燥發黑且氣缸壁上也有大面積干燥發黑現象,說明1號缸活塞環漏氣,更換1號缸的活塞環后,1號缸的排氣溫度也恢復了正常。

         

        柴油機排氣溫度過高的原因較多也較復雜,多方位耐心分析排查,找出主要原因,是排除故障的有效途徑。為了減少和及時地發現排氣溫度過高這個故障,建議:

        (1) 注意控制柴油機負荷,盡量避免柴油機超負荷運行。

        (2) 嚴格執行管理制度,定期檢查清洗空氣濾器、增壓器壓氣機端和廢氣渦輪端、廢氣鍋爐、空冷器; 定期拆驗噴油器,進行壓力試驗,定期檢查氣閥機構,及時調整氣閥間隙。

        (3) 輪機管理人員應嚴密監視各缸排氣溫度,各缸溫差按說明書規定在50 e 左右。

        (4) 對監測儀表小心保養維護,對損壞的儀表應及時更換; 各種檢修紀錄及運行狀況記錄完善,這對故障的發現和分析排查非常重要。

        關鍵字:主機 排溫高 故障 
        作者:不詳 來源:網絡

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