CH輪主機排煙異常高溫的排查

萬正榮

摘要：CH輪因船齡超過20年，在國內(nèi)沿海航行時，主機工況在短時間內(nèi)迅速變差，排煙溫度高，甚至只能開“前進一”，船速無法滿足上海港的進港要求，公司指示船舶在汕頭錨地拋錨，提供岸基支持，查清了故障緣由，改善了主機工況，船舶在上海港順利進港靠泊，并通過更換備件徹底修復故障。

關鍵詞：轉(zhuǎn)速 排煙溫度 掃氣箱 油泥 空冷器

CH輪是一艘全集裝箱船舶，1985年建造，額定載箱量1 300TEU。主機型號MAN B&W 6L70MCE，額定轉(zhuǎn)速89.3r/min，額定功率10 800kW，營運轉(zhuǎn)速84.1 r/min ，營運功率1 0147 kW。臨界轉(zhuǎn)速46～55 r/min，配NA70型增壓器一臺。

因船齡較老，近幾年航行于中國沿海，跑南北航線，主機轉(zhuǎn)速在65～70 r/min就能滿足船期。

某年春天，船舶營運于上海-虎門之間。主機發(fā)生故障，主要表現(xiàn)為主機排溫高、油門大、轉(zhuǎn)速上不去、掃氣壓力低、增壓器轉(zhuǎn)速低，且伴有單缸掃氣箱著火。由于基礎數(shù)據(jù)不全，故障排查走了不少彎路。

1 故障的發(fā)生

3月下旬船舶開往上海港途中，主機逐步出現(xiàn)油門加大，轉(zhuǎn)速下降，抵長江口前主機只能開到56r/min，負荷指示80（已經(jīng)是油門最大位置），增壓器轉(zhuǎn)速2 600r/min（明顯偏低）。30日在長江口拋錨期間，進行了檢查維護，水洗廢氣鍋爐煙管（煙管鍋爐），4月1日清潔檢查主機掃氣箱、各缸活塞令和缸套情況基本正常。但掃氣總管檢查時發(fā)現(xiàn)總管內(nèi)底板箱體鋼板朝向主機機體的位置裂開約1m長的裂縫，寬約1cm。

4月3日，上海港進港靠泊時，主機工況進一步下降，只能開40r/min左右?？扛燮陂g焊補修理了掃氣總管內(nèi)底板箱體裂紋，離港開航，主機依然加不上車，只能開40r/min。

2 故障的排查

2.1 寧波港的檢查修理

4月8日船抵寧波港，擴大檢查范圍：

主機所有噴油器解體、清潔檢修，泵壓試驗；

針對NO.2缸活塞環(huán)槽臟污，進行了吊缸清潔、檢查；

針對NO.3缸排煙溫度高，將該缸排氣閥整體換備用，高壓油泵解體、偶件換新；

拆除主機增壓器廢氣進口總管，檢查噴嘴環(huán)，無臟堵，解體增壓器更換軸承和氣封；

再次清潔廢氣鍋爐煙管，用通管機疏通清潔，清除大量煙灰，編織袋裝了13袋。

4月12日寧波離港后，主機工況改善明顯，能開到58r/min，唯NO.3缸排溫最高，500℃左右。

2.2 虎門港的檢查

為了改善主機NO.3缸排溫高的問題，虎門港解體檢修了該缸排氣閥，發(fā)現(xiàn)狀況還可以，加上缺乏新備件，只能重新裝上維持使用。

對主機各缸掃氣箱進行了檢查，發(fā)現(xiàn)有些缸油泥較多，進行了清潔。

19日開航后主機加速過程中，NO.3缸掃氣箱著火，停車更換了該缸排氣閥（上次換下的），主機換輕油試車，轉(zhuǎn)速最高開到46 r/min ，負荷指示78，增壓器轉(zhuǎn)速只有2 500 r/min ，在穿越臨街轉(zhuǎn)速區(qū)時，NO.3缸掃氣箱再次著火，只好減速慢行。

2.3 汕頭錨地的檢修

為了盡快解決CH輪主機故障，公司決定在汕頭錨地拋錨徹查，并增派了技術(shù)人員和岸基支持。

4月21日，岸基人員在汕頭錨地登輪，與船上人員一起共同排查主機故障，并針對發(fā)現(xiàn)的問題進行修理。

（1）檢查各缸掃氣箱，只有NO.2缸比較清爽，其余的下部都有較多油泥堆積（見圖1），尤其NO.3和NO.5下部掃氣空間污物最多，掃氣口煙灰較多（見圖2），說明燃燒不良存在后燃現(xiàn)象。

分別對臟污比較嚴重的NO.5、NO.3、NO.4和NO.1缸進行吊缸檢修，活塞吊出發(fā)現(xiàn)多數(shù)活塞環(huán)彈性不足，表現(xiàn)為第一、二道活塞環(huán)卡死，不能彈出，第三、四道環(huán)油膩粘滯嵌鈍在環(huán)槽中難以彈出（見圖3），活塞環(huán)外表面光潔度稍差，部分活塞環(huán)有收口現(xiàn)象。對活塞環(huán)和環(huán)槽進行清潔、測量，在活塞環(huán)備件不足的情況下，盡量挑狀況好的繼續(xù)使用。由于NO.5缸活塞環(huán)槽磨損嚴重，第二道環(huán)天地間隙達3.2mm，遂將活塞頭換新。逐項按序裝復。

（2）進入掃氣總管檢查，單向翻板、輔助鼓風機吸口單向閥狀況較好。底板箱體有多次覆補鋼板的痕跡，前次上海港焊補的裂縫重又裂開一條細縫（見圖4），盡管對掃氣影響不大，在經(jīng)清潔、通風、測氧測爆后，再次作了焊補修理。

（3）拆除增壓器進煙總管接頭，雖然不是很臟，還是對噴嘴環(huán)和轉(zhuǎn)子葉片進行了清潔。增壓器前的防護格柵也很干凈，透過格柵檢查排煙總管內(nèi)部，未見異常情況。還清洗了增壓器吸氣濾網(wǎng)。

（4）由于空冷器差壓水位計損壞，臨時加接一根塑料管，灌上水用于監(jiān)測空冷器壓差（見圖5）。

（ 5）修復各缸排氣閥指示器，現(xiàn)場測試排氣閥的開關動作及密封性能：放下排氣閥升降/旋轉(zhuǎn)指示器，拆除彈簧空氣管，接通雜用空氣觀察排氣閥的關閉動作，泄放彈簧空氣觀察排氣閥的打開動作，所有排氣閥開關動作活絡無卡阻；再次使排氣閥關閉后，切斷彈簧空氣供應，都能保持關閉45min以上，說明彈簧空氣缸密封性能良好。

（6）對所有缸的12只噴油器拆出，上試驗臺泵壓試驗，發(fā)現(xiàn)啟閥壓力相差較大，最低的26MPa，最高的38MPa。全部徹底解體、清潔、檢查，多數(shù)是THRUST FOOT撐腳磨損或磨出凸臺，經(jīng)過修整或換新備件，使所有的啟閥壓力調(diào)整在295～310MPa之間。安裝時做到同一缸的兩只噴油器啟閥壓力盡量接近。

（7）打開廢氣鍋爐上下兩側(cè)的煙腔道門，用照光法檢查煙管的暢通情況。廢氣鍋爐共有煙管約1 300根，已悶堵了15根，還有近20根不通。管子內(nèi)壁有較多浮灰，用淡水進行了沖洗，圖6是沖洗前后的情形。

（8） 4月23日早晨，經(jīng)過上述檢修后進行了主機試運行。主機開正車微速（34r/min），所有排氣閥動作正常，開度足夠，關閉及時；各缸排煙溫度相差較大；空冷器差壓約為40cm水柱（全速航行時正常值應低于20cm），明顯異常，說明空冷器芯子臟堵。拆除空冷器下部的檢查孔道門，感覺向內(nèi)吸風強勁（顯示輔助鼓風機的吸氣量大于增壓器的供應新風），同時集控室的油門指示從79格下降到68格，說明掃氣質(zhì)量提高，燃燒改善了。結(jié)論是空冷器臟堵嚴重。

于是安排化學清洗專業(yè)廠家攜設備上船，調(diào)配清洗劑，加溫，對空冷器芯子化學浸泡、沖洗，有一些油泥和碳渣成分被沖洗出來，最后用清水漂洗干凈，裝復。

（9）24日晚上啟動主機，準備復航，主機開46r/min，工況有所改善，油門指示只有63格，增壓器轉(zhuǎn)速2 200r/min，但空冷器差壓依然有36cm水柱，分析認為空冷器芯子的中心存在油泥淤積，難以清洗，立即提供型號和尺寸參數(shù)，提請公司定制備件。

通過手拉示功圖測得主要參數(shù)如表1：

從數(shù)據(jù)和示功圖看出，NO.3缸發(fā)火嚴重滯后，觀察該缸高壓油泵換向氣缸的位置已經(jīng)在正車位。停車，打開該缸凸輪箱道門檢查發(fā)現(xiàn)，高壓油泵滾輪處于倒車狀態(tài)，滾輪機構(gòu)的導板脫落（見圖7）。

船舶重新拋錨，解體主機NO.3缸高壓油泵，吊出滾輪頂升機構(gòu)，將脫落的導板裝復（因定位銷和螺栓斷裂，只能電焊固定），將撥叉機構(gòu)脫落的銷子（圖紙備件號90902-33-455）和布司（圖紙備件號90902-33-467）配齊，裝復。見圖8。

25日早晨，一切準備就緒，船舶起錨續(xù)航，主機開46r/min，參照排煙溫度反復調(diào)節(jié)各缸高壓油泵油門齒條，使排溫均衡。通過示功圖檢測各缸工況如表2。

主機加車到57rpm，增壓器轉(zhuǎn)速3 400 rpm，空冷器差壓67cm水柱（見圖9），集控室顯示掃氣壓力為13kPa，掃氣總管溫度為40℃。各缸主要參數(shù)見表3。

機艙加強值班巡視，維持主機在57r/min運行。

3 徹底恢復主機工況

28日上午，CH輪順利靠泊上海港碼頭，在等候空冷器備件期間，技術(shù)人員再次對主機相關部件、掃排氣系統(tǒng)作了全面檢查，對掃氣總管內(nèi)底板箱體以前焊補的焊縫部分刨除，重新用高強度焊條修補；排煙總管內(nèi)強度支撐架部位破洞修復，增加加強筋分散應力，將舊的空冷器芯子提前拆出。在定做的空冷器芯子備件到船后，順利安裝。

船舶開航后，主機開到68r/min，工況正常，測錄參數(shù)：集控室的油門指示61，增壓器轉(zhuǎn)速6 000r/min，掃氣壓力60kPa，掃氣溫度38℃，空冷器差壓計僅有6.0cm，排溫見下表4。

4 故障機理分析

4.1 主機空冷器臟堵嚴重

主機空冷器差芯子臟堵嚴重，表面看很清爽，換熱翅片也沒有倒伏爛損，實際上當中已經(jīng)朽爛堆積成坨，堵塞嚴重，氣流受阻，增壓器的壓氣背壓高，轉(zhuǎn)速降低。

增壓器輸送來的新鮮空氣不能順利通過，主機燃燒不完全，燃油發(fā)熱量低，功率發(fā)不出，主機轉(zhuǎn)速降低，調(diào)速器增大油門，噴油量增加而掃氣空氣不能相應增加，燃燒進一步惡化，排煙溫度升高。

掃氣壓力降低后掃氣效果變差，氣缸內(nèi)未燃盡的煙氣不能有效吹除，煙?；祀s著未燃盡的油粒粘附在氣缸壁，在活塞的往復運動中進入活塞環(huán)槽、刮入掃氣箱，活塞環(huán)粘滯不活絡，不能緊貼氣缸壁，燃氣下竄，活塞環(huán)經(jīng)受高溫，彈性減弱，氣密性變差，壓縮壓力和壓縮溫度降低，又導致燃油后燃。

4.2廢氣鍋爐結(jié)煙太厚

廢氣鍋爐煙管積灰太多，排煙不暢，也影響了主機的掃、排氣和燃油發(fā)火燃燒，掃氣壓力不足時排出的是不完全燃燒的煙氣，黏性大，會快速污染煙道及廢氣鍋爐煙管，形成惡性循環(huán)。

4.3 No.3缸高壓油泵換向失效

主機正車運行時，NO.3高壓油泵換向氣缸位置正確，觀察換向推桿和反饋信號都已到位，但由于滾輪機構(gòu)換向撥叉銷子脫落，實際高壓油泵滾輪處于倒車位置，噴油嚴重滯后，所以該缸掃氣箱多次著火。根本原因是由于滾輪機構(gòu)的導板脫落，滾輪機構(gòu)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，撥叉銷子脫離了換向推桿的滑槽，主機運行時撥叉銷子滑槽邊沿而損壞。

由于正車航行時，NO.3缸高壓油泵運行在倒車位置，嚴重后燃，在掃氣口打開時仍有部分燃氣倒灌進掃氣箱，造成該缸掃氣箱多次著火。高溫燒灼進一步造成對應位置掃氣總管內(nèi)底板受熱變形，焊縫崩裂。

5 設備管理的不足

CH輪這起主機故障，未能在一開始就查出故障根源，雖然船齡長，設備老化，但針對老齡船的設備管理，需要輪機人員引起重視。

5.1 損壞的設施未及時修復

主機空冷器差壓水位計早已裂損，不能發(fā)揮應有的監(jiān)控功能，不能及時發(fā)現(xiàn)空冷器臟堵，沒有進行必要的化學沖洗，無法發(fā)覺空冷器芯子的損壞情況，錯失了換新備件的機會。

排氣閥動作指示桿有三個缸壞的，說明排氣閥的檢修存在盲區(qū)，遇到單缸排溫高無法判斷排氣閥的性能，只是頻繁更換排氣閥，徒勞無功。

主機排溫表和透平前后排溫表有多個損壞，平常抄表只看集控室的遙測指示表，碰巧監(jiān)測系統(tǒng)電路板壞了，大家就沒了方向。

5.2 缺乏有效地檢查保養(yǎng)

廢氣鍋爐煙管積灰過多，僅水洗是不夠的，需要定期用通管機疏通，徹底清楚煙灰。

NO.3缸高壓油泵滾輪導板脫落已非一日，說明對凸輪箱缺乏有效的檢查。

5.3主管人員業(yè)務技能欠缺

該輪主機測功一直只用爆壓表測量各缸爆炸壓力，長期不用示功器測量壓縮壓力、香蕉圖和手拉展開圖，主管人員也不會正確使用。機器工況良好時不重視熱工參數(shù)的測量、收集，發(fā)生故障時沒有比對參數(shù)，缺乏分析判斷的依據(jù)，更沒有經(jīng)驗借鑒。

基于以上幾點，當主機故障后，不能提供有價值的熱工參數(shù)，不能進行準確有效地分析排查，在故障處理上走了不少彎路，增加了修理成本，延誤了船期。

6結(jié)束語

這起主機故障警示我們，作為船舶輪機管理人員，除了值班處理警報，更重要的是到設備現(xiàn)場檢查，通過看、聽、摸等手段感受設備的正常工況，及時發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。設備儀表如有損壞應及時修復。

設備檢修保養(yǎng)要嚴格遵守說明書的介紹，進行全面細致的清潔、檢測，正確規(guī)范的安裝、調(diào)試，方能減少設備運行中的突發(fā)故障。

要仔細研讀設備說明書，熟悉機械的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，一旦有異常情況方能準確判斷和正確處置，工作中就能事半功倍，得心應手。