Westfalia分油機故障排除及維修管理

大連遠洋運輸公司 柏世福

隨著劣質(zhì)燃油在船舶燃燒中的普及，分油機越來越廣泛地應用于在船舶上，分油機用來分離出燃油和潤滑油(包括輕柴油、重柴油、燃料油)中的水分和機械雜質(zhì)，以達到減少機械故障，提高機械設備使用效率，并延長機器使用壽命的目的，是船舶燃油和滑油工作系統(tǒng)中必需的專用設備。分油機總是伴隨著柴油機工作而工作。船舶分油機系統(tǒng)通常包括燃油分油機、柴油分油機和滑油分油機，它們分別負責對主機和發(fā)電機等的燃燒用油和潤滑用油進行分離凈化處理，是船舶正常航行不可或缺的重要設備之一。作為船舶燃油、滑油系統(tǒng)中的關鍵設備，分油機運行狀況的好壞直接影響燃油、滑油的品質(zhì)，進而影響船舶動力系統(tǒng)的運行工況，在某些特殊情況下甚至會影響到船舶的航行安全。因此，要求輪機管理人員熟練掌握分油機的工作機理和控制過程，嫻熟地對分油機進行操作和故障診斷，確保分油機安全有效地運行，盡量減少故障的發(fā)生。

Westfalia分油機故障現(xiàn)象

Westfalia OSD 35型分油機在轉(zhuǎn)速為8200r/min的情況下，其所分油的密度最大可至1050kg/m3，被分離的固體密度可達1400kg/m3，為現(xiàn)代柴油機使用劣質(zhì)燃油創(chuàng)造了條件。發(fā)生故障的分油機的基本參數(shù)為：

TYPE OSD 35-0136-066/20 MAKER Westfalia Separator AG SERIAL 9002-574 BOWL 190kg SPEED 8200rpm VOLUME 81 POWER 11-15kW

Westfalia燃油分油機在使用過程中，曾經(jīng)出現(xiàn)過以下異常現(xiàn)象：

（1）電流逐漸增大，由原來的17A增大到20A；

（2）齒輪箱中的油質(zhì)變差，而該齒輪油才更換一個月多點；

（3）打開齒輪箱，發(fā)現(xiàn)油中有很多銅屑；

（4）觀看蝸輪磨損狀況，磨損正常；

（5）清潔后換油，在啟動和停止時出現(xiàn)運轉(zhuǎn)很不平穩(wěn)，并伴有異常聲音；

（6）檢查摩擦片，磨損較嚴重，但還沒達到規(guī)定的2毫米厚度的極限值；

（7）更換摩擦片后，重新試車，仍然有異常聲音，且能判斷來自齒輪箱。

Westfalia分油機的基本組成

westfalia分油機分為7個部分，分別為：

支架：容納驅(qū)動部件；支撐電機，分離筒以及筒罩；

分離筒及其液壓系統(tǒng)；

向心泵和感液泵；

驅(qū)動裝置；

筒罩：保護分離筒并支持進排油管線；

電機：使分油機加速至額定轉(zhuǎn)速，設有過載保護裝置；

制動部分：可使分油機減速時間大大地縮短，從90分鐘到大約7分鐘。

圖1 分離筒結構 1-分離筒；2-布油器；3-分離盤組；4-渣空間

如圖1所示，分離筒由四部分組成：

分離筒：高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生很大的離心力，使得分水離分雜質(zhì)過程得以進行；

布油器：使從A口進的油加速至分離筒轉(zhuǎn)速，然后轉(zhuǎn)送至分離盤組；

分離盤組：分離由輕重兩相組成的混合液，由很多錐形盤堆疊在一起，每張盤都有spacers，這樣，在每張分離盤之間就可以形成準確的空間大小，而分離盤平滑的表面還有助于油渣固體物質(zhì)很好地滑動，因此分離盤就具有了自我清洗的功能。分離腔：分離空間由大量高度很低的平行的腔室組成，這種結構減輕了渣油在分離盤上的徑向沉積。油渣固體物被高速的離心力甩在分離盤之間的上壁上，然后滑落至渣空間；

渣空間：集中被分離的油渣。

待分油從進油管供入分離筒內(nèi)，經(jīng)配油器向筒周邊方向移動，當?shù)竭_配油器外邊緣時，轉(zhuǎn)而向上，通過分離盤組形成的通道均勻地分配至各個分離盤之間，在油向筒中央流動的過程中，被連續(xù)地分離，將油之中的水、渣分離出來。干凈的油向上朝分離筒中央方向流動離開分離盤進入油腔室，然后在向心泵的作用下通過出油口離開分離筒。分出來的油渣移向筒周邊，分出來的水沿著分離盤組外邊緣向上穿過頂盤的槽道，通過感液泵離開分油機。較重的雜質(zhì)匯集在分離盤組外側(cè)的渣空間，定時通過排渣口離開分油機。

滑動圈和滑動底盤都在分離筒底部，和分離筒其他部件一起以相同的角速度高速旋轉(zhuǎn)，并可軸向移動。

向心泵和感液泵的結構如圖2所示。

圖2 向心泵的工作原理

向心泵設置的目的在于使流體(油和水)在壓力下排出，向心泵被緊固在筒罩上。分離筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)的流體進入旋轉(zhuǎn)的腔室，在那里形成圍繞固定的向心泵葉輪的流體環(huán)帶。此環(huán)帶或多或少地蓋住向心泵葉輪外邊緣。當旋轉(zhuǎn)的液體環(huán)帶直徑增大時，因液體迅速增加而建立起壓力。由向心泵所產(chǎn)生的壓力主要是由外邊緣的“離心壓力”和旋轉(zhuǎn)液體環(huán)帶的“動能”所轉(zhuǎn)換的壓力能組成。

當流量很低或是排出管無背壓時，液體環(huán)帶的內(nèi)徑恰好等于向心泵的外徑；當液體必須克服背壓時，例如，較高的排出壓頭或壓力狀態(tài)，腔內(nèi)的液體環(huán)帶直徑將減小直到與所對應的背壓取得平衡。這樣，向心泵將泵出所有進入腔室內(nèi)的液體（不考慮背壓）達到此流量狀態(tài)下向心泵所能達到的最大壓力。

所謂的感液泵其實就是阿法拉伐分油機的排水向心泵，是以其功能而命名，只是由于在系統(tǒng)中其功能是把少量混合液排送到監(jiān)測系統(tǒng)（并排出少量的水）而得此名。

圖3中，電機用來驅(qū)動分離筒，其轉(zhuǎn)動力矩由摩擦離合器經(jīng)平面皮帶傳送至分離筒立軸；離心式摩擦離合器用以緩和啟動造成的沖擊和防止馬達過載，由摩擦元件離心力產(chǎn)生的扭矩作用于皮帶輪上，逐漸使分離筒加速至額定轉(zhuǎn)速，立軸用來支撐分離筒。

圖3 驅(qū)動裝置圖

故障分析與排除過程

該分油機在使用過程中，電流逐漸增大，由原來的17A增大到20A；齒輪箱中的油質(zhì)變差，該齒輪油才使用了一個多月；我們打開齒輪箱更換齒輪油，發(fā)現(xiàn)油中有很多銅屑，觀看蝸輪磨損狀況，正常，清潔后換油，裝復試車。發(fā)現(xiàn)其在啟動后和停止時運轉(zhuǎn)很不平穩(wěn)，有異常的聲音。因為電流大，所以我們就更換了摩擦片，如下圖所示的圖4，舊的摩擦片的確已經(jīng)磨損的比較嚴重了，但是還沒有磨到規(guī)定的2毫米厚度的極限值。換新后又試車，故障還沒有消除。聽到的異常聲音是來自齒輪箱。

圖4 摩擦片

我們判斷軸承有問題，就解體檢查。拉出立軸后看到立軸下部的推力軸承已經(jīng)磨碎，銅屑原來是軸承滾珠的固定架磨碎了產(chǎn)生的。軸承外殼卡在圖5所示2（Bearing bush）當中，2（Bearing bush）從上面拿不出來，只有從下面將其拿出，如圖5所示，1已經(jīng)拉出來了。下面是4 （Pivoting bearing），還有調(diào)整立軸高度的機構，該機構很少動，并且調(diào)整不好要磨損蝸輪蝸桿，所以很關鍵。這樣我們就從下面將其拉出來。

圖5 軸承

再回到前面，檢查立軸，如圖6所示。立軸下部（一）處磨損嚴重，用新軸承在上面試間隙大小，估計有0.2mm的間隙。用打麻點的方法已經(jīng)不行，只得采取加墊片的方法來解決，找到一個約1mm的墊片墊進去才行（因為沒有新的立軸）。（二）處也有磨損，但是還可以使用。立軸的其他部分磨損正常。

圖6 立軸

檢查減震彈簧，如圖7所示，該彈簧對分油機的偏心引起的震動有一定的緩沖作用。松開鎖緊螺絲5，檢查減震彈簧4和彈簧座3，沒有損壞，裝復。

圖7 減震裝置 3-彈簧座；4-減震彈簧；5-鎖緊螺絲

檢查蝸輪蝸桿：蝸桿磨損很小，蝸輪有一點偏磨，正常。換新軸承和部分O型密封圈后裝復。裝的過程不難，但是要調(diào)整立軸的高度。下面簡述一下調(diào)整立軸的高度：

立軸高度主要依靠13（Bottom bearing threaded piece）來調(diào)整，它就是如圖8所示的13所指，立軸立在12（Spring assembly）上，15（Bottom bearing cap）是用來鎖緊13的。

圖表 8驅(qū)動裝置

先將6 ～14項的部件裝入，然后將蝸輪拆下來，再把立軸裝進去，然后裝蝸輪和分離筒，裝完后就應該調(diào)整立軸的高度了。圖9是高度要求，（一）是上蓋，（二）是外殼，（三）是分離筒。

圖 9 立軸高度調(diào)節(jié)

調(diào)整要求是分離筒鎖緊盤的上平面和外殼上平面的高度差要在16 ～18mm之間，旋轉(zhuǎn)13 (Bottom bearing threaded piece)一圈立軸移動的高度是2mm，我們就取了個中間值，調(diào)到17mm，鎖緊15( Bottom bearing cap)。蓋上上蓋，換好齒輪箱油。起動試運轉(zhuǎn)，恢復正常。

分油機運轉(zhuǎn)一天后再次更換齒輪箱油，同時檢查蝸輪磨損狀況，看到蝸輪磨損比較均勻，嚙合線從齒尖一直延伸到齒底，這說明該蝸輪蝸桿嚙合良好。一周后再換齒輪箱油并檢查蝸輪磨損情況，正常。

上述根據(jù)該分油機具體故障現(xiàn)象，即電流增加、齒輪箱滑油油質(zhì)變差且有磨粒和摩擦片磨損但在正常范圍內(nèi)等，進行逐一排除，從清潔齒輪箱，更換齒輪箱油到更換摩擦片，最終發(fā)現(xiàn)問題根源，即立軸下部及推力軸承都嚴重磨損。由于缺少備件，只得采取添加墊片的方法來解決。為了安全起見，又檢查了減震彈簧和蝸輪蝸桿，并更換墊片。最后，嚴格按照說明書的要求，把部件重新裝入，并添加齒輪箱油。起動試運轉(zhuǎn)，恢復正常。

分油機運轉(zhuǎn)一天后再次更換齒輪箱油，同時檢查蝸輪磨損狀況，看到蝸輪磨損比較均勻，嚙合線從齒端一直延伸到齒底，說明該蝸輪蝸桿嚙合良好。一周后再換齒輪箱油并檢查蝸輪磨損情況，正常。分油機恢復正常運行，說明找到了真正的故障原因，并得到排除。最終，該分油機恢復了正常運行。

管理建議

該分油機自從裝船以來，一直運轉(zhuǎn)狀態(tài)不好，曾經(jīng)出現(xiàn)過蝸輪偏磨的嚴重事故，當時蝸輪齒的厚度已經(jīng)被磨去2/3。仔細分析其原因，除了設計上的缺陷外，管理上也有很多原因，用縮短維修周期的辦法可以彌補設計安裝上的缺陷。

根據(jù)本次故障分析及拆裝時遇到的問題，以及平時工作中總結的經(jīng)驗，提出以下具體注意事項：

（1）分油機在運行時，要注意檢查分油機的運轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)，如發(fā)現(xiàn)有震動現(xiàn)象或有異常噪音，應停止使用，待查明原因并排除異常后才能繼續(xù)使用。

（2）此分油機要求在新的蝸輪蝸桿磨合1500小時后，更換齒輪油，該油應該使用韋斯伐里亞公司推薦的國際石油公司標準牌號的人工合成齒輪油。但是依據(jù)此分油機的狀況，應該縮短維修周期，一個月?lián)Q油比較穩(wěn)妥。

（3）認真做好分油機運行時間的記錄，并且運行時一定要注意檢查分油機的電流，并做好記錄，一旦出現(xiàn)運行電流異常，就應該查出原因再使用。

（4）拆檢立軸的周期應該縮短到6000小時，如有必要及時更換，這樣可以保證分油機傳動部件在良好的工況下工作。

（5）經(jīng)常檢查地角螺栓的松緊情況，如果發(fā)現(xiàn)異常請按下列步驟如下：先將地角螺栓收緊，然后再用力扭360°，不可過大，要使第二個蝶型彈簧和第三個蝶型彈簧之間有縫隙，這樣才會起到減震作用。

（6）蝸輪蝸桿更換時一定要成套更換。這樣磨損均勻，對傳動部分的影響達到最小。

（7）每次解體分離筒時都要測量一下分離筒和殼體的高度，它也從側(cè)面反映出立軸最下面的推力軸承的磨損程度。