从不同角度成功处理副机排烟温度高问题,极具参考价值........

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01引言
发电柴油机作为船舶电力供应系统的原动机。顾名思义,其是在发电机工况下工作的,有着转速不变负荷多变的特点,同时我们也称该特性为负荷特性。在船舶使用中,随着服役年限的增长,管理上的欠缺,其性能是逐年下降的,典型表现为排烟温度高。该类故障属于统筹范围,能引起的因素也可为千奇百怪,包括有供油系统,燃烧系统,进、排气系统等等。综合一处,很难具体定论其具体原因。副机排烟温度高成为老大难的遗留问题,长时间得不到解决,成为必然。运营期间而不得不并机运行;不仅增加船舶营运成本,同时也给船上带来过多的维修保养工作,接下来笔者介绍自己亲身经历的某船发电柴油机排烟温度高故障,并通过多方努力成功解决的案例与大家一起分享,希望能拓宽一线工作人员在遇到类似问题时的思路,并恳请同行批评指正。
02故障描述
HX轮,大灵便型船舶,配有克令抓斗,三台副机为YANMAR 柴油机,转速:900rpm,额定功率:650KW,总运行时间均在5万小时左右。
NO.3副机工况正常,能单机航行,NO.1&NO.2副机由于其排烟温度过高,平时航行时不得不并机运转,其三台副机运行参数比较如下:
为了改善No.1&No.2副机工况,船上按照常规做法做了以下工作:
1、清洁研磨缸头;
2、高压油泵解体清洁检查、更换柱塞偶件;
3、油头解体并泵压检查、启阀压力重新调校,喷油定时检查调整(提前2°);
4、透平解体清洁除碳、喷嘴环换新;
5、空冷器化学浸泡清洗,扫气箱内部清洁除泥。
做了大量的常规工作,但结果并不理想,No.1&No.2副机工况未见明显好转,还是不能单机航行。
03故障分析与排除
在公司的安排下,我二上HX轮工作,根据自己以前对该轮副机的了解,并结合当前副机现状,我们决定对No.1&No.2副机再来一次彻底细致的排查。
首先还是从柴油机的结构及工作原理出发,分析得出影响柴油机排烟温度主要因素有以下几点:
(1)进排气阀关闭不严;
(2)进排气通道脏堵(包括空冷器空气侧);
(3)高压油泵和出油阀严重磨损,造成喷油定时改变;
(4)喷油器雾化不良;
(5)喷油定时迟后;
(6)增压器故障;
(7)活塞环密封不良;
(8)气阀定时不正确;
围绕着这几点,我们逐项排除。
我们从No.1副机入手,根据检修记录可知,该副机在年初进厂时曾做过常规吊缸检修,透平由专业厂家解体过,气道也做过清洁检查(扫气温度不是很高),高压油泵柱塞偶件换新不到1500h,喷油定时已由说明书规定的10°调整为12°,这些影响排烟温度最常见因素都考虑到了,可副机状况并没有得到改变。
问题到底出在哪里?带着这种不罢休的态度,我们再次将缸头吊出并解体检查。不过,拆解下的缸头没有我们想象中那样脏,气阀密封线良好,阀座也没有明显的麻点、凹坑和变形,但仔细观察发现,No.2、No.5、No.6缸进、排气阀阀座与其它三缸稍有不同,阀座凹进去大约1mm,气阀平面与缸盖底面的尺寸比其它三个缸大,如图一、图二所示:

莫非这就是问题的真正原因?要知道气阀与阀座经过多次研磨,加上柴油机运行时燃烧高温及相互撞击,久而久之,阀座必定磨损导致内圈下陷,如果吊缸时没有及时更换,这样无形中就增加了燃烧室容积,降低了柴油机的压缩比,从而降低了气缸的压力和温度,导致后燃和燃油燃烧不充分,柴油机排烟温度将会明显升高。根据该轮副机技术资料和测量的数据,我们从理论上来计算一下排气阀座的磨损对压缩比的影响,该轮副机缸径200mm,活塞行程300mm,厂家设计压缩比14,由此计算出气缸总容积Va=9420000 mm3,再由柴油机几何压缩比计算公式ε=Va /Vc  可以得出,原始气缸压缩室容积Vc=672857.14mm3 ,阀座磨损下陷1mm后压缩室容积变为Vc,=672857.14 mm3+28655.64 mm3=701512.78 mm3,因此,磨损后柴油机压缩比变为13.42,减小了近0.6,难怪该副机启动困难!想到这里,心头掠过一丝欣喜,赶紧组织人员将这三缸气阀及阀座全部更换。

装复后试车运行,与之前相比,在相同负荷下,总体排烟温度下降约15℃左右,副机工况有了一定的改善,但还是不能单机运行,问题还需进一步查找。

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