燃?xì)廨啓C(jī)可靠性運(yùn)行維護(hù)策略研究

魏昌淼，彭 濤，季 鈞

(1.中國船舶集團(tuán)公司第七〇三研究所無錫分部，無錫 214151;2.中國船舶集團(tuán)公司第七〇三研究所，哈爾濱 150036)

某型燃?xì)廨啓C(jī)在長期的運(yùn)行過程中，出現(xiàn)過多種類型的故障，如燃?xì)鉁囟葴y量故障等。運(yùn)行期間出現(xiàn)的故障往往迫使燃?xì)廨啓C(jī)降負(fù)荷，甚至停機(jī)。本文對多臺燃?xì)廨啓C(jī)長時(shí)間運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分類并分析，對其進(jìn)行針對性的研究，總結(jié)有效的排查方法，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)可快速有效排除故障，恢復(fù)燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行。統(tǒng)計(jì)分析某型燃?xì)廨啓C(jī)長時(shí)間運(yùn)行期間出現(xiàn)的故障，找出多次造成運(yùn)行故障的問題部件，通過提高問題部件的可靠性來減少故障的發(fā)生，是解決問題的思路。有些故障可以通過日常維護(hù)保養(yǎng)來避免發(fā)生。本文基于對某型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)生故障的統(tǒng)計(jì)分析，提出了一些舉措，旨在為燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)定運(yùn)行提供建議。

1 運(yùn)行故障分析

某型燃?xì)廨啓C(jī)在某一穩(wěn)定工況運(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)突發(fā)“燃?xì)鉁囟裙收闲云睢眻?bào)警，數(shù)據(jù)如圖1所示。ET04燃?xì)鉁囟瘸霈F(xiàn)測量波動，其余熱電偶數(shù)值穩(wěn)定不變。這表明燃燒可能存在不均勻的情況，隨后立即降負(fù)荷停機(jī)。機(jī)組冷卻后，對該熱電偶進(jìn)行拆檢，發(fā)現(xiàn)熱電偶端子接線處接線斷裂。此次故障迫使機(jī)組停機(jī)，加上后續(xù)處理，耗時(shí)近3 h。

圖1 ET04燃?xì)鉁囟裙收蠄D

某型燃?xì)廨啓C(jī)投運(yùn)以來，已有1臺燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行了6 500 h，有20臺機(jī)組運(yùn)行了1 000 h，各機(jī)組分別出現(xiàn)了不同的故障，基于已運(yùn)行的故障情況進(jìn)行分析，如下所述。

1.1 某臺燃?xì)廨啓C(jī)故障分析

某臺燃?xì)廨啓C(jī)在連續(xù)6 500 h運(yùn)行期間，出現(xiàn)的故障數(shù)量如圖2所示。運(yùn)行過程中，出現(xiàn)了燃油霧化空氣電磁閥故障、啟動油路電磁閥故障等，這些故障迫使機(jī)組停機(jī)。故障統(tǒng)計(jì)如表1所示。

圖2 不同時(shí)間故障數(shù)量分布圖

表1 燃?xì)廨啓C(jī)故障統(tǒng)計(jì)表

統(tǒng)計(jì)顯示，該臺燃?xì)廨啓C(jī)累計(jì)出現(xiàn)過3起轉(zhuǎn)速測量故障、6起各類電磁閥故障，同時(shí)還有1起壓力開關(guān)故障及1起燃?xì)鉁囟葴y量故障，主要故障分類圖如圖3所示。以上故障發(fā)生時(shí)，均迫使機(jī)組在運(yùn)行期間降負(fù)荷或停機(jī)。

通過圖3可看出，在1臺燃?xì)廨啓C(jī)長時(shí)間運(yùn)行過程中，基本發(fā)生4類故障，且不同種類的故障概率不同。

圖3 故障類型分布圖

1.2 20臺燃?xì)廨啓C(jī)故障分析

以20臺燃?xì)廨啓C(jī)為研究對象，發(fā)現(xiàn)該型燃?xì)廨啓C(jī)故障發(fā)生率符合故障盆骨曲線。以每臺機(jī)組運(yùn)行1 000 h為標(biāo)準(zhǔn)，對20臺機(jī)組運(yùn)行期間發(fā)生的故障進(jìn)行總和統(tǒng)計(jì)及故障影響分析(Failure Mode and Effects Analysis，F(xiàn)MEA)，如表2所示。

表2 20臺燃?xì)廨啓C(jī)故障統(tǒng)計(jì)

(續(xù)表2)

其中故障失效概率等級定義及故障后果等級定義[1]如表3、表4所示。

表3 故障失效概率等級

表4 故障后果等級

如表2所示，20臺燃?xì)廨啓C(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障，均為機(jī)組外部零部件及附屬系統(tǒng)故障，這些故障對燃?xì)廨啓C(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行均產(chǎn)生一定的影響，有些故障會迫使機(jī)組降負(fù)荷甚至停機(jī)。對重復(fù)率比較高的單點(diǎn)故障進(jìn)行研究，可以減少該類故障。同時(shí)應(yīng)制定合理的維護(hù)策略，降低故障率以擴(kuò)大故障發(fā)生的間隔時(shí)間(Mean Time Between Failure，MTBF)，降低故障失效概率的等級。

2 運(yùn)行可靠性維護(hù)策略研究

從表2中可看出該型燃?xì)廨啓C(jī)故障的發(fā)生類別及發(fā)生的概率。對某臺機(jī)組6 500 h及其他20臺該型機(jī)組前1 000 h出現(xiàn)的故障進(jìn)行綜合分析，分析發(fā)生故障的特點(diǎn)及形式，并采取一定的措施進(jìn)行維護(hù)，可保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

應(yīng)進(jìn)行故障排除方法研究。對統(tǒng)計(jì)結(jié)果中發(fā)生概率較大的故障，應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)組運(yùn)行檢查要求，進(jìn)行針對性的定期預(yù)防性維護(hù)。對單點(diǎn)故障率較高的部件進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)及改型，加強(qiáng)零部件可靠性研究，可以提高部件可靠性，降低故障率。

2.1 故障排查方法研究

為維護(hù)燃?xì)廨啓C(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)有降負(fù)荷、停機(jī)等多項(xiàng)保護(hù)。燃?xì)廨啓C(jī)各子系統(tǒng)包含的零部件和信號線路較多，任何一個(gè)零部件或接線端子出現(xiàn)故障，均會給燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)定運(yùn)行帶來影響。

當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，應(yīng)快速定位故障，有效排故，減少排故時(shí)間，使燃?xì)廨啓C(jī)快速恢復(fù)運(yùn)行。應(yīng)依據(jù)控制原理、運(yùn)行原理進(jìn)行故障排查，從不同的故障現(xiàn)象中總結(jié)出不同系統(tǒng)不同部件的問題。

當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，應(yīng)按照故障各系統(tǒng)設(shè)置、控制原理，對故障現(xiàn)象進(jìn)行詳盡的記錄，對可能的誘因進(jìn)行分析，依據(jù)典型案例和排故經(jīng)驗(yàn)，分析故障現(xiàn)象與誘因之間潛在的聯(lián)系，判斷故障點(diǎn)并排除故障。

針對燃?xì)廨啓C(jī)不同的類型的典型故障，文獻(xiàn)[2-5]對案例進(jìn)行了排故分析和詳細(xì)的闡述，為有效排除故障提出了建設(shè)性的方案。

2.2 預(yù)防性維護(hù)介紹

20臺機(jī)組運(yùn)行期間出現(xiàn)的故障分析如表2所示。通過加強(qiáng)檢查及有效維護(hù)，有些故障是可以避免的，因此以故障統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)對機(jī)組進(jìn)行針對性的維護(hù)，主要為預(yù)防性維護(hù)[6-7]。

根據(jù)20臺機(jī)組運(yùn)行期間出現(xiàn)的易發(fā)故障及影響較嚴(yán)重的故障進(jìn)行針對性維護(hù)，綜合考慮故障發(fā)生的概率及危害性，同時(shí)考慮維護(hù)的可行性、耗時(shí)性、經(jīng)濟(jì)性來建立預(yù)防性維護(hù)體系，定期檢查維護(hù)。主要采用日維護(hù)、月維護(hù)、年維護(hù)及長期停放時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)等措施。

對維護(hù)方便、故障發(fā)生概率較高的故障點(diǎn)，結(jié)合故障危害性要素進(jìn)行定期日維護(hù)，主要包括：(1)對各信號器與信號線路連接插頭、振動線纜、轉(zhuǎn)速傳感器接線情況進(jìn)行狀態(tài)檢查確認(rèn)；(2)對進(jìn)氣道、排氣道、機(jī)組本體進(jìn)行外觀檢查；(3)對滑油箱液位及滑油系統(tǒng)附屬管路系統(tǒng)進(jìn)行油循環(huán)檢查，對滑油冷卻器冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行檢查；(4)對燃油系統(tǒng)油路循環(huán)漏油情況進(jìn)行檢查；(5)壓縮空氣系統(tǒng)檢查；(6)對低壓放氣閥閥體動作性能進(jìn)行檢查；(7)對燃?xì)鉁囟?、滑油溫度進(jìn)行測量，對滑油溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行檢查。

對維護(hù)耗時(shí)、故障發(fā)生可能性較小的故障點(diǎn)，結(jié)合運(yùn)行檢查要素進(jìn)行定期月維護(hù)，主要包括電氣設(shè)備及控制系統(tǒng)最重要元件的檢查以及燃油調(diào)節(jié)器檢查方面的工作：(1)檢查清洗燃油泵油濾、燃油調(diào)節(jié)器及壓力升高限制器內(nèi)的節(jié)流組件；(2)檢查清洗啟動燃油節(jié)流器，防止泄流道阻塞；(3)檢查滑油系統(tǒng)金屬屑信號器污染情況；(4)對各電磁閥、截止閥進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，檢查工作情況，如有冷卻空氣截止閥卡滯現(xiàn)象，應(yīng)每月定期進(jìn)行潤滑處理，對低壓放氣閥卡滯問題，應(yīng)每月進(jìn)行拆檢清理；(5)檢查清洗機(jī)組各軸承滑油系統(tǒng)入口滑油油濾情況；(6)檢查外設(shè)傳動箱里的滑油液位；(7)檢查燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)各部件的緊固情況及信號顯示情況；(8)對箱裝體進(jìn)氣室清潔度進(jìn)行檢查；(9)當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)停運(yùn)一周時(shí)，應(yīng)完成一次慢車工況運(yùn)行，進(jìn)行一次養(yǎng)護(hù)。

對維護(hù)極耗時(shí)、故障極少可能發(fā)生的故障點(diǎn)，結(jié)合大修時(shí)間段進(jìn)行年定期維護(hù)工作，包括：(1)化驗(yàn)循環(huán)油箱油品質(zhì)，必要時(shí)更換滑油；(2)查看并清洗油路中的滑油油濾，根據(jù)運(yùn)行參數(shù)情況對滑油油濾進(jìn)行更換；(3)清理和清洗滑油分離油箱；(4)檢查點(diǎn)火噴油嘴的霧化情況；(5)檢查和清洗進(jìn)口導(dǎo)葉控制系統(tǒng)的空氣冷卻和凈化組件；(6)查看啟動電機(jī)工作狀態(tài)，并進(jìn)行內(nèi)部電路檢查；(7)檢查機(jī)組點(diǎn)火系統(tǒng)；(8)檢查所有接線盒內(nèi)端子觸點(diǎn)和電氣設(shè)備固定的可靠性；(9)檢查機(jī)組與底架間的柔性支撐及底架減振器狀態(tài)；(10)使用孔探儀查看發(fā)動機(jī)通流部分情況。

嚴(yán)格按照維護(hù)規(guī)范對各系統(tǒng)進(jìn)行檢查后，完成相應(yīng)記錄，實(shí)現(xiàn)可追蹤、可追溯。

2.3 針對性的改進(jìn)及可靠性測試

對圖3及表2中出現(xiàn)的單點(diǎn)故障較多的零部件進(jìn)行針對性的改進(jìn)，并進(jìn)行可靠性測試，提高零部件的可靠性。

目前主要改進(jìn)工作及其效果如下：

1)對內(nèi)部線路出現(xiàn)斷路或感應(yīng)電勢較小問題的轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的傳感器已在多臺機(jī)組投運(yùn)，并累計(jì)運(yùn)行達(dá)2萬h，未出現(xiàn)故障。

2)對容易被流質(zhì)顆粒物卡滯的機(jī)械式燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，采用數(shù)字式燃油調(diào)節(jié)器，可以實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉁囟燃按髿鉁囟葘θ加土康难a(bǔ)償，不再需要人為調(diào)整燃油。目前多臺機(jī)組使用數(shù)字式燃油調(diào)節(jié)器，已完成4 000余次啟動，未出現(xiàn)故障。

3)進(jìn)行了控制邏輯方面的相關(guān)改進(jìn)，杜絕了因轉(zhuǎn)速測量故障、溫度測量故障等信號測量不準(zhǔn)確引起的降負(fù)荷及停機(jī)故障。

同時(shí)開展針對各執(zhí)行機(jī)構(gòu)、各電磁閥、截止閥工作穩(wěn)定性情況的可靠性試驗(yàn)，對影響可靠性的部件進(jìn)行改進(jìn)，使其穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié) 論

本文從某型燃?xì)廨啓C(jī)長期運(yùn)行情況出發(fā)，對該型某臺機(jī)組6 500 h及其他20臺該型機(jī)組前1 000 h出現(xiàn)的故障進(jìn)行了故障影響分析。為降低故障率，減少停機(jī)及降負(fù)荷，維護(hù)燃?xì)廨啓C(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，提出了該型機(jī)組的可靠性運(yùn)行維護(hù)策略，主要包括3方面：

1)通過故障排查方法研究，可以在故障發(fā)生時(shí)高效排除故障，快速恢復(fù)工作；

2)針對故障特點(diǎn)，對機(jī)組進(jìn)行定期維護(hù)，主要包括定期日維護(hù)、定期月維護(hù)、定期年維護(hù)等維護(hù)事項(xiàng)；

3)對易出現(xiàn)故障的部件，可采取改進(jìn)結(jié)構(gòu)、升級控制邏輯等一系列措施，提高運(yùn)行可靠性，降低故障率。

本文基于運(yùn)行故障的燃?xì)廨啓C(jī)維護(hù)策略研究對燃?xì)廨啓C(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有建設(shè)性意義。