水分對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的危害分析及解決對(duì)策

馮 濤，劉繼先，史 銘，殷 勝

(中國(guó)衛(wèi)星海上測(cè)控部，江蘇江陰 214431)

水分對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的危害分析及解決對(duì)策

馮 濤，劉繼先，史 銘，殷 勝

(中國(guó)衛(wèi)星海上測(cè)控部，江蘇江陰 214431)

發(fā)電柴油機(jī)是船舶的重要設(shè)備，是船舶電力的來(lái)源。文章主要就某船目前發(fā)電柴油機(jī)啟動(dòng)空氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)淺析水分對(duì)系統(tǒng)造成的危害，并針對(duì)危害提出解決方案，確保發(fā)電機(jī)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

發(fā)電柴油機(jī);水分;啟動(dòng)系統(tǒng)

0 前言

H2203船曾多次因發(fā)電柴油機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)閥件出現(xiàn)故障而導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，經(jīng)拆解閥件發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)系統(tǒng)含有過(guò)多水分，導(dǎo)致閥件銹蝕卡阻。發(fā)電柴油機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行直接影響到船舶電網(wǎng)的穩(wěn)定性，如果不能采取有效對(duì)策排除故障，將直接影響發(fā)電柴油機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，降低發(fā)電柴油機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，危及船舶電力系統(tǒng)的安全。因此，主機(jī)操作管理人員對(duì)發(fā)電柴油機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)水分過(guò)多的問(wèn)題進(jìn)行了深入的探討和研究，結(jié)合日常管理和實(shí)際情況，提出一系列解決辦法和對(duì)策。

1 水分對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的危害分析

該船采用壓縮空氣啟動(dòng)系統(tǒng)，空氣從空壓機(jī)出來(lái)進(jìn)入氣瓶，再通過(guò)發(fā)電柴油機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)管路進(jìn)入系統(tǒng)。雖然在空壓機(jī)一二級(jí)壓縮過(guò)程中都有油水分離裝置對(duì)壓縮空氣進(jìn)行凈化處理，但輸出的壓縮空氣中仍有水分，且輸出溫度較高，在氣瓶冷卻后也有水分析出，如不通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ㄇ宄?，一旦進(jìn)入系統(tǒng)，會(huì)對(duì)發(fā)電柴油機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)造成很大的危害。

1.1 造成啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行故障

圖1為船舶發(fā)電柴油機(jī)的啟動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖。

圖1 船舶發(fā)電柴油機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖

由氣瓶來(lái)的壓縮空氣經(jīng)管路到達(dá)主啟動(dòng)閥下部的氣腔，通過(guò)旁邊的排出孔進(jìn)入啟動(dòng)控制閥下部的進(jìn)口，當(dāng)接到啟動(dòng)指令時(shí)，用手按下啟動(dòng)控制閥上的按鈕，通過(guò)傳動(dòng)桿使啟動(dòng)閥內(nèi)的閥芯克服彈簧的阻力打開，啟動(dòng)空氣通過(guò)啟動(dòng)控制閥及連接管路進(jìn)入主啟動(dòng)閥的上部，推動(dòng)主啟動(dòng)閥的空氣活塞克服彈簧的阻力下移，打開主啟動(dòng)閥，于是啟動(dòng)空氣分成兩路:一路經(jīng)空氣總管通至各缸的汽缸啟動(dòng)閥下方空間等候;另一路為控制用的壓縮空氣，被引至空氣分配器，按照柴油機(jī)的發(fā)火順序到達(dá)相應(yīng)的汽缸啟動(dòng)閥的上部空間，依次將各缸汽缸啟動(dòng)閥打開，使等待在此閥前的啟動(dòng)空氣進(jìn)入汽缸，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)及驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。

圖2為啟動(dòng)系統(tǒng)中的啟動(dòng)控制閥，在啟動(dòng)柴油機(jī)時(shí)，手動(dòng)按下啟動(dòng)控制閥上部的按鈕，通過(guò)中間的挺桿下壓，使閥芯克服彈簧的作用打開下面的孔道，同時(shí)閥芯關(guān)閉上部孔道，主啟動(dòng)閥過(guò)來(lái)的壓縮空氣經(jīng)管路由下面的孔道進(jìn)入氣腔，從管道流向主啟動(dòng)閥上部。在2010年的某次航程中，值班人員發(fā)現(xiàn)3#發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制閥按鈕無(wú)法按下，使啟動(dòng)空氣無(wú)法進(jìn)入汽缸，導(dǎo)致啟動(dòng)失敗。拆卸并分解啟動(dòng)控制閥，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部閥芯由水分產(chǎn)生的銹渣臟堵，導(dǎo)致按鈕卡死，下壓受阻，無(wú)法正常啟動(dòng)。

圖3為柴油機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)中的主啟動(dòng)閥，壓縮空氣從上面進(jìn)入主啟動(dòng)閥氣腔，推動(dòng)活塞克服彈簧阻力往下移動(dòng)，使氣腔內(nèi)的壓縮空氣順通道進(jìn)入管道，沿空氣管路進(jìn)入汽缸啟動(dòng)閥。在2008年的一次航渡過(guò)程中，值班人員在正常啟動(dòng)2#發(fā)電柴油機(jī)時(shí)，沖車結(jié)束后再按下啟動(dòng)閥，柴油機(jī)以很低的轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)動(dòng)，沒(méi)有聽到柴油機(jī)爆缸發(fā)火的聲音，而且在機(jī)旁控制屏上顯示柴油機(jī)啟動(dòng)失敗，啟動(dòng)空氣消耗迅速。拆卸并分解主啟動(dòng)閥，拆檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)閥的活塞銹蝕嚴(yán)重，活塞與閥本體已經(jīng)不能較好的活絡(luò)，在移動(dòng)中容易卡阻，導(dǎo)致滑閥停在半開狀態(tài)，氣瓶來(lái)的壓縮空氣沒(méi)有完全到達(dá)汽缸，導(dǎo)致啟動(dòng)失敗。

圖4為發(fā)電機(jī)應(yīng)急停車裝置，當(dāng)發(fā)電機(jī)故障需要應(yīng)急停車時(shí)，通過(guò)切斷燃油供給實(shí)現(xiàn)目的，經(jīng)修復(fù)需要重新啟動(dòng)時(shí)，必須通過(guò)啟動(dòng)空氣壓縮使其復(fù)位。1#發(fā)電機(jī)曾出現(xiàn)沖車正常但啟動(dòng)失敗的情況，將燃油切斷裝置拆卸分解，發(fā)現(xiàn)復(fù)位活塞機(jī)械控制零件銹蝕卡死，使燃油切斷裝置持續(xù)作用，燃油無(wú)法供上，造成發(fā)電機(jī)啟動(dòng)失敗。

圖4 發(fā)電機(jī)應(yīng)急停車裝置

如圖5為發(fā)電機(jī)的燃油限制裝置，當(dāng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)，啟動(dòng)空氣進(jìn)入燃油限制器，推動(dòng)活塞限制燃油供給量。當(dāng)閥芯銹蝕卡死可能導(dǎo)致燃油限制系統(tǒng)失效，燃油供給過(guò)多導(dǎo)致發(fā)電機(jī)超速，汽缸發(fā)火燃燒粗暴，熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷急劇增大，對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)造成非常大的損害。

圖5 發(fā)電機(jī)燃油限制裝置

通過(guò)對(duì)以上閥件的故障分析可知，如果發(fā)電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)中水分過(guò)多造成系統(tǒng)內(nèi)的閥件銹蝕，運(yùn)動(dòng)部件卡死或磨損，使啟動(dòng)元件動(dòng)作失靈和漏氣，將嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)性能和安全性能。

1.2 影響發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

柴油發(fā)電機(jī)在正常啟動(dòng)前都要進(jìn)行沖車，沖車是利用啟動(dòng)裝置供給壓縮空氣 (不供燃油)使主機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的操作過(guò)程。利用沖車可以將汽缸中的雜質(zhì)、殘水或積油等從開啟的示功閥沖出。如果啟動(dòng)空氣中含有大量的水分進(jìn)入汽缸，沖車就無(wú)法將殘水沖干凈，一方面會(huì)造成啟動(dòng)時(shí)為達(dá)到?jīng)_車效果，而使沖車時(shí)間和次數(shù)增長(zhǎng)，影響發(fā)電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)效性，當(dāng)遇到突發(fā)狀況需立即換發(fā)電機(jī)上網(wǎng)供電時(shí)，沖車延時(shí)將給船舶造成很大危害，同時(shí)使壓縮空氣消耗過(guò)多;另一方面汽缸中殘留水分將影響燃油燃燒質(zhì)量，惡化汽缸燃燒環(huán)境，造成汽缸滑油乳化，銹蝕活塞元件等惡劣影響，對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性造成危害。

2 解決對(duì)策

通過(guò)分析可知，水分對(duì)發(fā)電柴油機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的危害，由于空氣質(zhì)量不良，使發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性能大大降低，由此造成的損失往往大大超過(guò)氣源處理裝置的成本和維修費(fèi)用，因此有必要對(duì)發(fā)電柴油機(jī)啟動(dòng)空氣系統(tǒng)進(jìn)行一定的處理。

2.1 改造氣瓶放殘管路

該船兩個(gè)輔空氣瓶采用豎置，且放殘管路設(shè)計(jì)在氣瓶的頂端，而水分的密度較空氣大，一般會(huì)沉淀在氣瓶底端，所以放殘管路所在位置太高，無(wú)法達(dá)到放殘的預(yù)期效果，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)氣瓶中殘水放不出來(lái)的情況。

主空氣瓶采用橫置，且放殘管路設(shè)計(jì)在氣瓶底端，放殘效果更佳?？勺裾罩骺諝馄康脑O(shè)計(jì)模式對(duì)輔氣瓶進(jìn)行管路改造，將放殘管路設(shè)計(jì)在氣瓶底端，使得殘水能夠順利排出。

2.2 加裝除水設(shè)備

空氣壓縮機(jī)吸收的新鮮空氣中水分含量是固有存在的，要將壓縮空氣中的水分盡量去除，只有通過(guò)在系統(tǒng)管路中設(shè)置去水裝置。目前該船已經(jīng)在空壓機(jī)一級(jí)、二級(jí)壓縮出口管路都設(shè)有汽水分離器，對(duì)系統(tǒng)中的水分起到了一定的排除效果。此外可在氣瓶出口管路加裝汽水分離濾器等，盡量減少進(jìn)入發(fā)電機(jī)各閥件的水分。

2.3 加裝系統(tǒng)管路泄放閥

發(fā)電機(jī)完車以后，系統(tǒng)管路中的壓縮空氣部分將被泄放，主啟動(dòng)閥和啟動(dòng)控制閥下部氣腔與氣源相通，可關(guān)閉通向主啟動(dòng)閥的壓縮空氣出口閥，并在中間加裝一個(gè)放氣閥將管路存氣放掉。關(guān)閉出口閥的同時(shí)，還可避免因環(huán)境溫度變化造成管路壓力變化而對(duì)主啟動(dòng)閥和啟動(dòng)控制閥造成過(guò)多的沖擊。

3 日常管理建議

水分對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的危害如何加以解決，系統(tǒng)管路改造以及設(shè)備加裝的可行性還需考慮到很多方面的實(shí)際情況，因此為減少柴油機(jī)故障的發(fā)生，對(duì)柴油機(jī)的日常管理提出以下幾點(diǎn)建議。

1)加強(qiáng)對(duì)啟動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)，特別是主啟動(dòng)閥和控制啟動(dòng)閥的維護(hù)保養(yǎng)，定期對(duì)其閥芯和活塞進(jìn)行清潔，并進(jìn)行涂油活絡(luò)保養(yǎng)，通過(guò)保養(yǎng)盡量減輕水分對(duì)閥件造成的銹蝕危害。

2)在柴油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中要注意檢查主啟動(dòng)閥前面的管路，如果某個(gè)缸的汽缸啟動(dòng)閥關(guān)閉不嚴(yán)導(dǎo)致汽缸內(nèi)的燃?xì)獾垢Z回主啟動(dòng)閥，容易燒蝕滑閥。如果檢查出管路發(fā)燙，在查出泄露汽缸啟動(dòng)閥后應(yīng)進(jìn)行拆換檢修。

3)每周最少要對(duì)主副氣瓶在壓力大于2.0 MPa時(shí)放殘一次，保證氣瓶中沒(méi)有過(guò)多的積水和殘?jiān)?/p>

Generating diesel engine is the important equipment in ship，which gives all the power for ship，this paper tells how the water content does harm to the generating diesel engine system based on its structure while starting air system.Against the harm this paper puts forward solutions to ensure the safe and reliable operation of generator system.

generating diesel engine;water content;starting system

U672

C

1001－8328(2012)05－0014－03

馮濤 (1986-)，男，江西宜春人，助理工程師，學(xué)士，主要從事船舶動(dòng)力裝置管理工作。

2012－04－19