詹顯正

（友聯(lián)船廠（蛇口）有限公司，廣東深圳 518054）

0 引言

在海洋航行中，船員操作不慎與錯誤操作、溝通不暢、機械設(shè)備故障等，均可導(dǎo)致船舶柴油發(fā)電機組的損壞。船舶柴油發(fā)電機組又稱船舶輔機，為全船提供照明、通信、控制、空調(diào)、通風(fēng)、壓載、貨物駁運等設(shè)備所需電力。本次維修的某條單點系泊FSO（Floating Storage and Offloading，浮動存儲與卸載裝置）輪就是在生產(chǎn)中因船員操作失誤，且當(dāng)時海況惡劣導(dǎo)致機艙大量進水，導(dǎo)致機艙機控室及以下部分被海水淹沒?？紤]到船舶年齡、相關(guān)設(shè)備的工作年限及經(jīng)濟性因素，船東決定對該柴油發(fā)電機組進行維修。與常規(guī)柴油發(fā)電機組維修不同，被海水淹沒過的柴油發(fā)電機組必須解體到零件級別，且所有機械零件、電子元件及傳感器等必須徹底清潔并檢查。但是，如果經(jīng)清潔與修復(fù)后能恢復(fù)絕大多數(shù)機械與電氣功能，又可以產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益，調(diào)試修復(fù)后的測量數(shù)據(jù)也可以為相關(guān)設(shè)計及維修人員提供參考。

1 海水淹沒柴油發(fā)電機組概況

該輪本次海水損淹沒的發(fā)電機組中柴油機型號為DAIHATSU 6DS-26，發(fā)電機型號Mitsubishi CCC。柴油機和發(fā)電機均為1974年生產(chǎn)，機齡很長。柴油機是6缸四沖程柴油機，最大轉(zhuǎn)速720 r/min，額定功率750 kW。發(fā)電機額定功率為937.5 kV·A，額定電壓450 V，額定電流1023 A，滿載勵磁電壓48 V，勵磁電流6.4 A，功率因數(shù)0.8。發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速與柴油機額定轉(zhuǎn)速相同。灌入機艙的海水將發(fā)電機組全部淹沒。該輪于2017年3月經(jīng)拖輪拖進友聯(lián)船廠（蛇口）有限公司維修，進廠時，機艙已被清潔干凈，具備施工條件。

2 柴油機維修

解體柴油機前應(yīng)將柴油機外部清潔干凈。首先，標(biāo)記并拆除柴油機的燃油、潤滑油管、海水冷卻水、淡水冷卻水、進氣、排煙等相關(guān)管路和濾器，同時拆除溫度、壓力報警傳感器、儀表管線等測控系統(tǒng)。接下來拆除氣缸蓋，盤車取出活塞、曲柄連桿、換新缸套。起吊氣缸體，拆解曲軸軸承后將曲軸吊出，然后對油底殼進行徹底清潔。

解體清潔后，根據(jù)零部件狀況進行相應(yīng)維修和測量。在維修中，對活塞及活塞環(huán)、缸套、連桿和連桿螺栓、連桿瓦大小頭等關(guān)鍵部位進行測量和修復(fù)。檢驗發(fā)現(xiàn)，曲軸全部軸頸銹蝕且有拉痕。因為換新曲軸的成本過于高昂，因此只能聯(lián)系外協(xié)加以修復(fù)。

修理船用設(shè)備的服務(wù)商應(yīng)獲得相關(guān)船級社的形式認可，提供零件的還應(yīng)獲得船級社的產(chǎn)品認可。修理過程中應(yīng)聘請船級社驗船師進行檢驗。船廠與維修項目組選擇了大連董氏鍍鐵有限公司進行維修。經(jīng)過維修，曲軸軸頸外徑、主軸頸跳動、法蘭徑向跳動與端面跳動，曲柄頸與主軸頸軸線平行度，曲柄臂距差均達標(biāo)。修復(fù)后，經(jīng)CDX-II電磁軛探傷儀探傷并做動平衡檢驗后，確認曲軸修復(fù)合格，可以回裝。

柴油機配氣機構(gòu)也全部進行了拆檢和測量。進、排氣氣門和氣門座進行修復(fù)研磨；搖臂機構(gòu)和氣門彈簧全部拆檢。該機型進、排氣，噴油定時的凸輪頂升機構(gòu)全部做在一條凸輪軸上（圖1）。打開每個道門可以看到，2個凸輪分別控制進、排氣，另一個凸輪控制噴油機構(gòu)動作。經(jīng)檢驗，該凸輪軸凸輪尺寸及磨損沒有超限，凸輪軸彎曲、撓曲、扭轉(zhuǎn)變形均未超出極限范圍，可以繼續(xù)使用。但是，這種設(shè)計對凸輪軸的材料、發(fā)火順序設(shè)計、加工工藝、負載分配等要求非常高，而且一旦某凸輪失效將導(dǎo)致整根凸輪軸報廢。所以，雖然這種設(shè)計可以節(jié)約空間并減少機構(gòu)數(shù)量，但仍然不宜采用。這也是現(xiàn)代柴油機大多采用2根凸輪軸分別控制進、排氣和噴油的原因。

圖1 柴油發(fā)電機配氣機構(gòu)（局部）

柴油機回裝時，應(yīng)注意控制裝配精度，如底座和箱體表面的平面度，活塞環(huán)與缸套的間隙，配氣門與氣門座的間隙，并檢查配合機構(gòu)的配合狀況，確保它們恰當(dāng)配合，如凸輪軸與頂桿、搖臂的配合。柴油機回裝時應(yīng)避免將污染物物或工具、零件等遺落在柴油機內(nèi)。裝配完應(yīng)手動盤車，檢查確認安裝狀況。

3 發(fā)電機組維修

根據(jù)現(xiàn)場條件，確定拆檢主定子、主轉(zhuǎn)子、勵磁機定子、軸瓦、主接線盒、轉(zhuǎn)子軸承位、端蓋軸承室等部件。拆除勵磁定子后用酒精擦拭軸，并測量發(fā)電機驅(qū)動軸端和非驅(qū)動軸端的直徑尺寸和軸瓦磨損量。經(jīng)測量軸瓦磨損未超標(biāo)，可以繼續(xù)使用。

檢測后，將發(fā)電機定子繞組，主轉(zhuǎn)子、勵磁定子繞組絕緣部分及發(fā)電機零部件用電機專用清洗劑徹底清潔，直至露出本色。對結(jié)成硬殼部位用毛刷反復(fù)刷洗，特別臟的部位用浸泡工藝。將電機放入清水中，加入電機專用清洗劑加熱至100℃蒸煮24 h，將電機鹽分徹底清除，以提高絕緣效果。清洗干凈后將電機吊入烘箱內(nèi)烘干。烘干后對電機浸H級絕緣漆。因為電機使用的無溶劑絕緣漆固化溫度為（145±5）℃，而電機運行溫度一般不超過105℃（設(shè)定機艙環(huán)境溫度為40℃）。為避免影響電機壽命，決定在烤箱烘烤狀態(tài)下預(yù)烘8 h后出烤箱采用真空浸漆，然后再進烤箱烘干18 h。電機轉(zhuǎn)子表面及其他零件需要部分應(yīng)噴涂防銹漆。

發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上車床校驗軸彎曲度并校正至合格，然后做動平衡試驗。發(fā)電機組裝完畢后，應(yīng)進行交流耐壓、直流泄露試驗、空載實驗、升溫測試、振動測試等相關(guān)試驗。

4 柴油發(fā)電機組調(diào)試前準(zhǔn)備工作

完成柴油機和發(fā)電機的修理后，應(yīng)做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作再開始調(diào)試。首先將柴油機與發(fā)電機回裝并做好連接。回裝中應(yīng)注意兩機的同軸度、底座的平面度、連軸器緊固度等機械安裝精度控制。調(diào)試前，應(yīng)檢查確認柴油機進排氣管路、燃油管路、潤滑油管路、海水和淡水冷卻管路、沖車高壓氣體管路、安保報警、停車裝置等相關(guān)系統(tǒng)恢復(fù)完整。電氣方面，應(yīng)檢查發(fā)電機組與主配電板接線的相序，勵磁接線是否正確，勵磁AVR控制板是否有效并確認剩磁磁場方向，并準(zhǔn)備鹽水缸作為負載使用。

5 柴油機空載磨合試驗

相關(guān)準(zhǔn)備工作做好后，即可開始調(diào)試工作。按事先編好的調(diào)試程序先進行柴油機空載磨合試驗。空載試驗前，應(yīng)先運行燃油、潤滑油、海水和淡水冷卻系統(tǒng)，并確認它們達到工作要求壓力，以確保軸承、活塞、搖臂獲得充分潤滑，冷卻系統(tǒng)能正常工作。避免因管路或濾器堵塞造成機器損壞。

空載試驗時，柴油機只拖動發(fā)電機轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)，既不接入勵磁，發(fā)電機主回路也未合閘。首先點動沖車，確認可以啟動后關(guān)閉高壓氣體管路。柴油機啟動后，使用調(diào)速器將轉(zhuǎn)速設(shè)置為400 r/min，依次運行 5 min，10 min，30 min。每次運行過程中檢測燃油、潤滑油、冷卻系統(tǒng)壓力、溫度是否達標(biāo)，各缸進排氣溫度，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。每次運行結(jié)束后，打開道門測量軸承及曲柄銷溫度。如果柴油機運行穩(wěn)定且無明顯振動，則可以提同轉(zhuǎn)速。在本次試驗中，后續(xù)轉(zhuǎn)速分別設(shè)定為450 r/min，720r/min，分別運行30 min。每次停車后立即打開曲軸箱，檢查主軸承，曲拐銷軸承溫度和電機軸承溫度，齒輪副是否具有足夠的潤滑油及各緊固件狀況，特別檢查連桿緊固螺栓保險是否完整，同時手動盤車2周以上檢查是否有異?，F(xiàn)象。磨合試驗期間，如果有敲擊、高溫、低壓異?，F(xiàn)象，必須及時停車檢查經(jīng)過以上實驗。如果柴油機運行正常，則可進行后續(xù)調(diào)試。

6 單臺柴油發(fā)電機調(diào)試及并車

柴油機磨合試驗通過后即可帶負載單機調(diào)試。因為本次調(diào)試發(fā)電機組工作年限較長，不能按照船舶入級船級社ABS（美國船級社）新造船的規(guī)定進行試驗。為確保機組正常工作，根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)需要確定了調(diào)試步驟。柴發(fā)機組額定功率720 kW，額定轉(zhuǎn)速720 r/min。調(diào)試中分別按照：107 kW，720 r/min運行120 min；190 kW，720 r/min運行 30 min；260 kW，720 r/min運行 30 min；373 kW，720 r/min 運行 90 min，402 kW，720 r/min運行30 min進行試驗。每次試驗均記錄柴油機氣缸冷卻水出口溫度、燃油壓力、冷卻海水/淡水壓力、軸承、活塞、搖臂滑油壓力、潤滑油溫度、廢氣渦輪增壓器進口溫度，以及增壓器轉(zhuǎn)速、排氣溫度及油泵齒條位置。在功率402 kW實驗時，測量爆炸壓力及壓縮壓力。在402 kW試驗后，測量主軸承和連桿瓦溫度。對于發(fā)電機，則記錄對應(yīng)負載的電壓、電流、有功功率、無功功率及功率因數(shù)有功功率、無功功率、頻率、勵磁電壓及勵磁電流、電機溫升等數(shù)據(jù)。

柴發(fā)機組在投入生產(chǎn)使用前，還應(yīng)進行安保試驗。確定潤滑油、燃油、冷卻水壓力低，高溫停車，、飛車停車等安保功能正常實現(xiàn)。本次試驗潤滑油、燃油、冷卻水壓力低采用實際試驗，高溫停車和飛車停車采用模擬試驗。試驗通過后，均按照輔機說明書恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。

并車實驗時還應(yīng)記錄并車發(fā)電機的有功功率、無功功率差。并車及并車后應(yīng)時刻關(guān)注并車發(fā)電機的電壓差、電流差、頻率差是否超標(biāo)，并及時處理出現(xiàn)的異常情況。

7 發(fā)電機組交付使用

經(jīng)過空載磨合試驗及并車試驗后就可以將柴油發(fā)電機組交付船方使用。使用中應(yīng)同樣關(guān)注機組運行的各種數(shù)據(jù)。本次修理后，基本恢復(fù)了該輪3臺發(fā)電機組功能，幫助船東大大節(jié)約了維修成本，獲得船東和項目組的好評，同時也使參與維修的工作人員積累了較豐富的海損淹沒設(shè)備維修經(jīng)驗。