船用輔鍋爐火焰故障原因分析與處理

曹鵬飛 劉彥輝 張明敏 陳艷明

摘 要：介紹了LSK2-0.7型船用輔鍋爐燃油系統(tǒng)的組成和燃燒器工作原理，針對(duì)輔鍋爐伺服機(jī)構(gòu)內(nèi)部齒輪斷裂導(dǎo)致火焰故障的原因進(jìn)行了分析，并總結(jié)了處理經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：輔鍋爐;燃燒器;火焰故障;伺服機(jī)構(gòu)

0 引言

LSK2-0.7型船用輔鍋爐為立式針形管低壓飽和蒸汽輔鍋爐，主要用于機(jī)艙主機(jī)高溫淡水及滑油預(yù)熱系統(tǒng)、分油機(jī)等主要設(shè)備的加熱，同時(shí)為全船的海底門雜質(zhì)吹除、高溫廚房、冬天中央空調(diào)器等加熱設(shè)備提供蒸汽。因此，輔鍋爐能否正常工作至關(guān)重要。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，輔鍋爐火焰故障多為燃油系統(tǒng)故障所致，而本次伺服機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障導(dǎo)致火焰故障尚屬首例。

1 燃油系統(tǒng)

1.1? ? 燃油系統(tǒng)組成

本鍋爐燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單可靠、安裝簡易，為船用柴油專用，使用時(shí)柴油不需要加溫，供油只需適當(dāng)?shù)闹亓Ρ憧伞Ｓ吐窞榛芈肥皆O(shè)計(jì)，過剩的油量返回至油柜，以保持燃油霧化壓力的恒定，達(dá)到最佳燃燒效果。柴油柜出口設(shè)有截止閥及雙聯(lián)濾器。燃燒器的油泵供油及回油安裝柔性軟管，保證了燃燒器開啟時(shí)無須拆卸油管。燃油截止閥組合用于快速隔離燃燒器上的油路系統(tǒng)，閥組上設(shè)有限位開關(guān)以防止燃燒器誤操作，保障了維修人員的人身安全。圖1為輔鍋爐燃油系統(tǒng)圖。

1.2? ? 燃燒器工作原理

燃燒器有自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制模式。當(dāng)燃燒器處于自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，燃燒器的程序會(huì)自動(dòng)對(duì)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、掃風(fēng)、點(diǎn)火、噴油燃燒、大火、小火等進(jìn)行控制，并配合光敏單元對(duì)燃燒火焰進(jìn)行監(jiān)測(cè)。若在點(diǎn)火噴油后5 s內(nèi)未能建立正常的火焰信號(hào)，進(jìn)油閥會(huì)馬上關(guān)閉，切停噴油并產(chǎn)生火焰故障報(bào)警。同樣，在燃燒中如失去正常的火焰信號(hào)，進(jìn)油閥會(huì)在1 s內(nèi)關(guān)閉，切停噴油和報(bào)警。點(diǎn)火前的預(yù)掃風(fēng)和自動(dòng)熄火后掃風(fēng)的設(shè)定時(shí)間，能滿足燃燒室換氣4次的要求。圖2為燃燒器燃油供給圖，表1為燃燒器部件及作用。

2 點(diǎn)火困難的原因分析與處理

2.1? ? 故障現(xiàn)象

在船舶靠港停泊期間，某日，崗位人員正常啟動(dòng)輔鍋爐時(shí)發(fā)現(xiàn)輔鍋爐在點(diǎn)火后8～10 s自動(dòng)停止燃燒，并出現(xiàn)火焰故障報(bào)警。經(jīng)過幾次重新點(diǎn)爐依舊無法啟動(dòng)，最后崗位人員決定先啟動(dòng)備用輔鍋爐，備用輔鍋爐正常運(yùn)行后，崗位人員立即針對(duì)輔鍋爐故障現(xiàn)象進(jìn)行原因分析及處理。

2.2? ? 原因分析與處理

結(jié)合以往輔鍋爐出現(xiàn)的故障情況及檢查分析，故障原因主要包括光敏單元故障、燃油壓力不足、噴油嘴霧化不良、電磁閥卡死、風(fēng)門開度過小5個(gè)方面，下面針對(duì)故障現(xiàn)象，就這5個(gè)方面的原因逐一進(jìn)行分析和排除。

2.2.1? ? 光敏單元故障

當(dāng)出現(xiàn)火焰故障報(bào)警時(shí)，崗位人員首先對(duì)光敏單元進(jìn)行檢查，因?yàn)楣饷魡卧饕?fù)責(zé)對(duì)爐膛內(nèi)燃燒火焰進(jìn)行檢測(cè)，點(diǎn)火后5 s內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)火焰信號(hào)，安全電磁閥和1#電磁閥會(huì)立刻關(guān)閉，切斷供油并發(fā)出火焰故障報(bào)警。在鍋爐運(yùn)行過程中檢測(cè)不到火焰信號(hào)，也將在1 s內(nèi)切斷安全電磁閥、1#電磁閥和2#電磁閥并發(fā)出火焰故障報(bào)警。光敏單元是最容易出現(xiàn)故障的部位，因?yàn)楣饷魡卧臋z測(cè)依靠光敏單元上的鏡片，而鏡片容易被積灰遮擋，出現(xiàn)報(bào)警，其次是光敏單元因?yàn)楸倔w內(nèi)部損壞發(fā)生故障。經(jīng)檢查，光敏單元鏡片上有少量積灰，不足以引發(fā)報(bào)警，光敏單元本體內(nèi)部線路完好正常，故此項(xiàng)可以被排除。

2.2.2? ? 燃油壓力不足

將光敏單元部件可能發(fā)生故障這一原因排除后，檢查燃燒器供油管路的三道濾器。輔鍋爐燃油供給依靠設(shè)置在燃燒器上層的重力油柜，再由油泵進(jìn)行二次增壓將油壓加到參數(shù)要求送至噴嘴。從油柜出口至油泵進(jìn)口這一段管路及油泵本體共有三道濾器，濾器臟堵將直接導(dǎo)致燃油壓力不足。LSK2-0.7型輔鍋爐使用的是輕柴油，較為干凈，正常情況下不會(huì)出現(xiàn)臟堵。經(jīng)檢查，濾器臟堵程度不足以導(dǎo)致故障出現(xiàn)，故此項(xiàng)可以被排除。

2.2.3? ? 噴油嘴霧化不良

經(jīng)以往故障分析總結(jié)得出，當(dāng)噴油嘴機(jī)械部分出現(xiàn)偏差或故障時(shí)，燃油得不到充分的霧化，會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)火電極無法點(diǎn)燃燃油。當(dāng)噴油嘴出現(xiàn)泄漏時(shí)，在燃燒器每次啟動(dòng)時(shí)都會(huì)有過量的燃油噴出，致使電極無法點(diǎn)燃燃油。當(dāng)噴油嘴本體內(nèi)部濾網(wǎng)臟堵或?yàn)V網(wǎng)損壞噴嘴油道被堵時(shí)，噴出油量較少或無油噴出，也無法點(diǎn)火。根據(jù)以往排查的三項(xiàng)問題，崗位人員對(duì)噴油嘴進(jìn)行了拆卸檢查試驗(yàn)，經(jīng)檢查，噴油嘴機(jī)械部分正常，濾網(wǎng)完好，油道通暢，所以此項(xiàng)可以被排除。

2.2.4? ? 電磁閥卡死

在拆檢噴油嘴、確定噴油嘴沒有問題后延后安裝，對(duì)安全電磁閥、1#/2#電磁閥手動(dòng)進(jìn)行開關(guān)，并用壓縮空氣對(duì)管路進(jìn)行試驗(yàn)檢查，經(jīng)檢查，3個(gè)電磁閥均正常后裝復(fù)噴油嘴，此項(xiàng)可以被排除。

2.2.5? ? 風(fēng)門開度過小

根據(jù)以往故障分析，當(dāng)配風(fēng)過大時(shí)火焰易發(fā)生脫頭熄滅，配風(fēng)過小時(shí)易冒黑煙。崗位人員對(duì)風(fēng)門開度情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)小火時(shí)風(fēng)門開度只有正常位置的2/3，大火時(shí)風(fēng)門不動(dòng)作。因此，初步判斷是風(fēng)門開度過小導(dǎo)致火焰故障。崗位人員隨即對(duì)風(fēng)門控制連桿進(jìn)行檢查，并按說明書對(duì)風(fēng)門進(jìn)行調(diào)節(jié)。

說明書：伺服機(jī)構(gòu)附有0°～90°的刻度板，驅(qū)動(dòng)軸上指針在刻度板上的位置就是風(fēng)門板的位置（風(fēng)門擋板如圖3所示）。與驅(qū)動(dòng)軸相連的凸輪上有刻度盤，凸輪調(diào)節(jié)塊上的小指針指向刻度，從而給出對(duì)應(yīng)于限位開關(guān)位置的各個(gè)風(fēng)門位置。

伺服機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示，凸輪調(diào)節(jié)塊功能設(shè)定表如表2所示。

崗位人員檢查控制連桿正常，再按說明書調(diào)節(jié)風(fēng)門，在調(diào)節(jié)過程中發(fā)現(xiàn)伺服機(jī)構(gòu)風(fēng)門控制位置正常，但風(fēng)門開不到位，這說明是伺服機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問題。檢查發(fā)現(xiàn)凸輪Ⅱ調(diào)節(jié)齒輪斷裂，導(dǎo)致在運(yùn)行時(shí)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)到斷裂處時(shí)卡滯，手動(dòng)脫開傳動(dòng)輪跳過斷裂處正常轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到斷裂處再次卡滯，故障最終定位就在這里。由于船上沒有相應(yīng)備件，崗位人員立即聯(lián)系輔鍋爐廠家訂購備件，但因?yàn)橛嗁弬浼r(shí)間長、價(jià)格高等原因，在訂購備件的同時(shí)，崗位人員利用3D打印機(jī)對(duì)調(diào)節(jié)齒輪進(jìn)行制作，因材料限制，制作的齒輪只能作為應(yīng)急使用。在崗位人員制作好后，更換上新齒輪進(jìn)行點(diǎn)火試驗(yàn)，火焰故障排除，輔鍋爐運(yùn)行正常。崗位人員后續(xù)將對(duì)材料有針對(duì)性地進(jìn)行選購，在保證設(shè)備正常運(yùn)行和安全性的前提下兼顧經(jīng)濟(jì)性。

3 結(jié)語

本文首先介紹了LSK2-0.7型船用輔鍋爐燃油系統(tǒng)及部件的作用，針對(duì)火焰故障這一現(xiàn)象，崗位人員結(jié)合以往的故障處理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析判斷，對(duì)可能出現(xiàn)故障的部位進(jìn)行逐一排查，從最容易、最常見的故障部位開始，逐步向難推進(jìn)。經(jīng)過多次排查試驗(yàn)，最后將故障定位。處理故障時(shí)，在保證設(shè)備正常運(yùn)行和安全性的前提下兼顧了經(jīng)濟(jì)性。輔鍋爐是船舶重要輔助設(shè)備，其運(yùn)行正常與否直接決定船舶主動(dòng)力是否能正常運(yùn)行，同時(shí)也影響全船人員的生活，一旦輔鍋爐出現(xiàn)故障不能及時(shí)排除將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。因此，確保輔鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要。

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收稿日期：2021-04-06

作者簡介：曹鵬飛（1990—），男，江蘇鹽城人，鉗工高級(jí)，研究方向：船舶管系。