葛巖 杜冬冬

摘? 要：介紹一例船上典型的鍋爐點火故障，通過排查分析出故障原因是，由扎克燃燒器控制程序（PLC）中電子元器件的老化致使點火信號產(chǎn)生了時間變化，從而導致鍋爐點火反復失敗，為船舶輪機員解決類似燃燒器問題提供參考。

關鍵詞：燃燒器;故障排除;點火失敗;控制程序

在船舶設備中，“四機一爐”對于航行安全的重要性不言而喻。鍋爐如果經(jīng)常發(fā)生故障，不但影響船舶的正常營運，還影響外部檢查，甚至影響船舶相關證書的簽發(fā)。尤其在一些老舊船當中，船舶鍋爐故障率明顯高于其他設備，筆者在船期間就曾遇到這樣的一個故障，比較有代表性。

1 扎克鍋爐結構與工作原理

該輪為2011年投入運行的遠洋散貨船，機艙等級為AUTO-0。船舶鍋爐為燃油與廢氣組合式鍋爐，其燃燒器為德國扎克SAACKE SKVJ-M18單旋杯燃燒器，具體結構及工作原理如圖1所示[1]。轉杯罩6、轉杯7、一次風葉輪12及螺旋狀導風環(huán)3l在霧化電機28的驅動下高速逆時針旋轉。燃油通過燃油分配環(huán)33進入轉杯并沿轉杯外表面的噴射孔34噴入轉杯罩與轉杯之間的間隙。由于杯罩、轉杯的高速旋轉產(chǎn)生的離心力以及轉杯的喇叭形形狀，使燃油形成一層均勻的薄膜，從轉杯的邊緣徑向外擴散。一次風32沿轉杯和杯罩間軸向導入，在螺旋狀導風環(huán)的作用下高速旋轉，形成一個霧化錐。二次風10的導入，使燃燒更加充分，三次風5高速通過其中間傾斜的葉片，直接切入霧化錐外表面，形成旋轉的“穩(wěn)焰”氣流。風門在伺服電機26控制的復合調節(jié)器作用下，通過凸輪帶和聯(lián)動機構，使燃燒器隨油量變化而調整“風門”開度，實現(xiàn)合理的風油比。在導風內環(huán)上安裝了燃氣點火器2，燃油由電磁閥控制，在點火期間，電磁閥獲電開啟，與此同時產(chǎn)生電火花，從而使燃燒器正常點火運行。

2 故障現(xiàn)象及初步分析

當船舶機動航行或錨泊靠港時，該輪鍋爐一般正常使用MFO（重油）或MGO（輕油）燃料油。但在近期的幾個航次中屢次出現(xiàn)鍋爐燃用重油點爐時經(jīng)常點火失敗，出現(xiàn)報警故障，然而使用輕油時，則點火運行正常。由于使用MGO時點火正常，但使用MFO時點火失敗，因此可以初步排除鼓風機、點火器、加熱器、燃油泵、火焰檢測器等方面的原因[2]。故而只能從調整合理風油比、MFO油路清潔及查看油質狀況這些角度進行初步排查。

2.1 檢查風油比是否正常

在燃燒器常見問題中，風油比失調很有可能會導致燃燒不良甚至點火失敗。為同時滿足MFO或MGO燃油能夠在自動點火（AUTO模式）下均能成功運行，提高燃燒“穩(wěn)焰”效果，輪機員在對扎克燃燒器進行設置調整時，通過設定復合調節(jié)器（圖1中25）上的旋轉閥來調整燃燒器的供油量，同時又不斷調整凸輪帶形狀和聯(lián)動機構來改變配入的風量大小。通過改變二三次風分配環(huán)（圖1中11）與一次風風機間隙量e （預設值3 mm），可改變二三次風的分配比，從而獲得合適的風量。但經(jīng)過反反復復的多次調整嘗試還是出現(xiàn)輕油點火正常，重油點火失敗的現(xiàn)象。

2.2 檢查油路是否堵塞

MFO由于雜質和黏度均高于MGO，所以很容易造成油路堵塞，點火困難[3]。因此，輪機員一方面根據(jù)MFO的黏溫特性重新設定重油的輸送溫度和霧化溫度，使重油的輸送黏度達到合理的數(shù)值，同時對重油管路濾器進行徹底的清洗并對噴嘴進行更換，以減少油路堵塞;另一方面，由于轉杯與杯罩的突出量f決定重油“霧化錐”開度，即開度愈大，不完全燃燒的重油微粒就愈容易黏附到軸向導向環(huán)和二次風導向環(huán)上，也就愈容易形成結焦，從而不利于正常點火。所以輪機員也適當?shù)販p小了轉杯與杯罩的突出量f，減少霧化錐開度。經(jīng)過疏通調整，雖然一開始達到了一定的效果，但經(jīng)過一段時間后，故障依舊出現(xiàn)。

2.3 檢查油質是否正常

對于扎克燃燒器點火故障問題，雖然我們已嚴格按照說明書的要求進行保養(yǎng)、定期更換易損件而不是清洗重復使用（這在扎克燃燒器INSTRUCTION MANUAL使用手冊中明確提到：不要清潔噴嘴，要用新的噴嘴）、不厭其煩地調整風油比、調解突出量，等等，但依舊無法解決問題。于是我們就懷疑是不是之前所加裝的重油油質有問題，但當我們加強對MFO凈化分離后仍然無濟于事，且當本輪在下一航次加裝了新的MFO，我們立即嘗試使用新的MFO后，燃燒器依舊無法正常點火，而使用輕油則依然沒問題。

3 故障解決方法

經(jīng)了解，扎克燃燒器在新安裝的初始階段，性能良好，使用正常。但隨著時間的推移，故障率就會越來越高，這也是存在于公司其他船上同類產(chǎn)品的“通病”[4]。于是，當能想到的方法都嘗試了而故障卻依然存在之后，公司幾乎所有使用同類產(chǎn)品的船舶干脆就不再使用MFO轉而直接使用MGO燃料油了，這無疑大大增加了公司的營運成本。

為了徹底解決燃燒器無法實現(xiàn)重油點火這一疑難雜癥，我們排除了上述點火失敗的常規(guī)因素，轉而從扎克燃燒器的控制程序（PLC）入手[5]。經(jīng)過反復試驗，我們發(fā)現(xiàn)點火變壓器30—點火閥2—染料閥15、29—故障信號熄滅脈沖1的時序和時長有很大問題。扎克燃燒器在出廠時準確點火時序如圖2所示，但實際上，在經(jīng)過長時間的使用后點火變壓器動作會稍稍提前、而點火閥動作會略微滯后。于是，我們把點火變壓器的獲電時間從原來的2 s延長了1 s，達到3 s，讓點火變壓器與點火閥的動作有了穩(wěn)定的交叉時間，點火失敗的問題一下子便迎刃而解了。

由圖2我們可以看出，原來的扎克燃燒器的設計太過理想化，要求各種部件如點火變壓器和點火閥要瞬間同時動作。但實際上，因電子元器件的老化，信號發(fā)出的時間會有所變化，點火閥動作也會因油溫或者閥芯卡阻有滯后的可能，這些因素疊加在一起，就有可能出現(xiàn)變壓點火時間縮短提前結束，而點火閥噴油遲緩滯后的現(xiàn)象，最終導致重油點火失敗。

4 取得的成效

一是有效地控制營運成本。如果用MGO替代MFO，成本會明顯增加。當鍋爐需要使用燃油維持運行時，按照1.5 t/d的消耗量，重油和輕油的差價大約100美金/ t來計算，公司每天每艘船就能節(jié)約150美金。

二是減少船員的工作量。鍋爐一旦故障，將影響相關設備如發(fā)電機用油、生活所需熱水等。因此，不管白天黑夜，船員都得立即去排查故障，這將增加船員的工作量、心理壓力大。目前，疫情已經(jīng)嚴重影響船員正常的工作和生活，減少鍋爐故障率，必將減輕船員的工作量、減輕船員的心理壓力，在疫情時期有特殊的意義。

三是排除外部檢查的隱患。鍋爐的水位保護、點火火焰保護等都是PSC檢查的常規(guī)項目，如果鍋爐運行不能穩(wěn)定，這本身就是外部檢查中的一個嚴重缺陷。最近，PSC檢查形勢非常嚴峻，鍋爐能平穩(wěn)運行，大大減輕了外部檢查的壓力。

5 結 語

隨著船舶機艙自動化的程度越來越高，當設備出現(xiàn)故障時，所涉及的原因有很多，可能是一種因素導致，也可能是幾種原因相互疊加導致。在對扎克燃燒器的日常管理使用中，需要對其故障的處理進行全方位的綜合分析，不僅要從機器設備的角度上考慮問題，還要學會從電子電氣與控制元件等方面多角度分析問題。尤其當下AUTO-0的船舶越來越多，這就要求輪機員不斷提升自身機電設備管用養(yǎng)修的能力和水平。

參考文獻

[1] 潘盛吉，姜新立. 扎克SKVJ單轉杯霧化燃燒器適應國產(chǎn)重油燃燒的研究[J]. 輕金屬，2009（4）：33-36.

[2] 鄒小英，金煜. 扎克燃燒器常見故障的處理對策[J].工業(yè)A，2016，0（8）：24.

[3] 王衛(wèi)莊，聶梅. 扎克燃燒器故障排除[J]. 遼寧化工，2015，44（6）：736-739.

[4] 楊勝利，張三強. 某船燃油鍋爐故障實例[J]. 航海技術，2019（3）：77-80.

[5] 趙志斌，汪思源. PLC在船用燃油鍋爐起動控制中的應用[J]. 世界海運， 2000，（3）：42-43.

作者簡介：

葛巖，海警學院航海系教師，（E-mail）sameul_du@163.com