張?jiān)邶垼惤ǚ?，王錫源

(青島北海船舶重工有限責(zé)任公司 修船分廠，山東 青島　266400 )

船舶運(yùn)行中海浪噴濺、海損后艙室進(jìn)水，閥門、設(shè)備或管路泄漏，都可能導(dǎo)致船舶電動(dòng)機(jī)被海水浸泡。使海水中的鹽分遺留在電動(dòng)機(jī)定子繞組和鐵芯內(nèi)部，從而造成電動(dòng)機(jī)絕緣低、短路、接地、鐵芯銹蝕等問題，嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)正常使用，甚至?xí)闺妱?dòng)機(jī)損壞或報(bào)廢。

此類電動(dòng)機(jī)下船后通過對(duì)其檢查判斷，通常在銹蝕不太嚴(yán)重的情況下，使用熱水清洗和浸泡以去除鹽分。傳統(tǒng)清洗方式先使用熱水清洗機(jī)沖洗再用熱水長(zhǎng)時(shí)間浸泡的方法，浸泡電動(dòng)機(jī)的水箱放水和給水采用人工方式，工作強(qiáng)度較大，水箱內(nèi)熱水浸泡沒有循環(huán)，沖洗不充分，效果不理想。因此提供一種循環(huán)熱水沖洗浸海水電動(dòng)機(jī)的方案設(shè)計(jì)，以期達(dá)到良好的清洗效果和降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。

1　浸海水電動(dòng)機(jī)清洗的任務(wù)要求

某集裝箱班輪進(jìn)廠修理，該輪艏部海損造成側(cè)推間進(jìn)水，整個(gè)側(cè)推電動(dòng)機(jī)浸泡在海水中，排水后，側(cè)推電動(dòng)機(jī)拆回車間。因?yàn)樵撾妱?dòng)機(jī)電壓等級(jí)高、所用材料及加工工藝特殊、絕緣處理工藝較復(fù)雜，大修成本較高而且也需要浸泡清洗以去除鐵芯內(nèi)部鹽分，時(shí)間較長(zhǎng)；換新電動(dòng)機(jī)的周期更長(zhǎng)，大修和換新難以滿足班輪緊迫的船期要求，而且經(jīng)勘驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于該電動(dòng)機(jī)在水中浸泡時(shí)間較短，鐵芯銹蝕不太嚴(yán)重，經(jīng)檢查其定子線圈絕緣材料未發(fā)現(xiàn)明顯老化現(xiàn)象，基本狀況良好，僅繞組縫隙和結(jié)構(gòu)縫隙存留海水和析出鹽分，可以采用熱水清洗修復(fù)。

該電動(dòng)機(jī)為6 600 V中壓電動(dòng)機(jī)，鐵芯直徑約為1 000 mm，定子鐵芯長(zhǎng)度約為1 400 mm，此電動(dòng)機(jī)尺寸較大，現(xiàn)有的清洗槽無法浸泡該尺寸電動(dòng)機(jī)，清洗機(jī)的熱水供給能力也無法滿足要求，因此需要設(shè)計(jì)制作一套帶加熱功能的循環(huán)清洗裝置以滿足生產(chǎn)要求。

2　方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1加熱器設(shè)計(jì)和選擇

根據(jù)該側(cè)推電動(dòng)機(jī)定子尺寸，初步設(shè)計(jì)水箱尺寸為1 800 mm(長(zhǎng))×1 400 mm(寬)×1 400 mm(高)的箱體裝置(如圖1所示)，以保證足夠的空間放置加熱器、液位及溫度傳感器等各元件。水位加至1 200 mm左右便可足夠浸沒電動(dòng)機(jī)，熱水清洗電動(dòng)機(jī)要求水溫能夠在1 h內(nèi)由15 ℃加熱到85 ℃，并在放水換水后短時(shí)間提升水溫，同時(shí)循環(huán)清洗電動(dòng)機(jī)時(shí)溫度能保持在75～85 ℃。以下為熱量Q計(jì)算公式。

Q=c×m×Δt,

(1)

式中：c為水比熱容，4.2×103J/(kg·℃) ；m為水的質(zhì)量，按1 200 mm水位計(jì)約為3 000 kg；Δt為水的溫差，可取70 ℃。

計(jì)算得出Q=2.94×108J,換算可知約需要81.7 kW的加熱功率可滿足上述加熱要求，選擇船用380 V加熱管45 kW×2組或15 kW×6組即可滿足設(shè)計(jì)需要。

2.2循環(huán)水泵設(shè)計(jì)和選擇

由于該循環(huán)水系統(tǒng)對(duì)壓力和揚(yáng)程要求不高，只要滿足將整個(gè)箱體循環(huán)1次不超過10 min即可，保證水箱內(nèi)有足夠的水流量以達(dá)到充分沖洗的效果，對(duì)照國(guó)產(chǎn)泵樣本性能參數(shù)應(yīng)該接近ISG 50-125A型，根據(jù)計(jì)算公式：

P×η=q×H×ρ×g/3 600,

(2)

式中：P為消耗功率，W;η為效率，取0.65;q為排量，m3/h;H為揚(yáng)程，m;ρ是液體密度，kg/m3;g取9.8 N/kg。

核算該泵吸排口為D50 mm，排量約29 m3,揚(yáng)程約為13 m，消耗功率約1 789 W。

本著降本增效原則和輕便可靠的理念，組織技術(shù)人員將船用廢舊的水泵做了梳理，找到了1臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率為2.2 kW 、泵吸排口為D48 mm、葉輪直徑為125 mm的離心式管道泵，該泵性能參數(shù)與國(guó)產(chǎn)ISG 50-125A型基本一致，用于該裝置可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí)10次左右的水循環(huán)能力，13 m的揚(yáng)程可以保證在此裝置基本無高度差的工況下有足夠的沖洗力和良好的循環(huán)沖洗效果，可以滿足沖洗要求。

2.3自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1)加熱部分控制。加熱部分控制采用PT100溫度傳感器配套TC1溫度繼電器使用，溫度繼電器設(shè)置在75～85 ℃。低于75 ℃時(shí)，由TC1控制接觸器KM1閉合，加熱器工作；高于85 ℃，時(shí)加熱器停止工作，由低位浮球進(jìn)行保護(hù)，防止意外情況干燒損傷電動(dòng)機(jī)和加熱器，如圖2所示。

2)循環(huán)水部分控制。循環(huán)水泵由主接觸器KM2控制，由KT1控制循環(huán)水泵的工作時(shí)間，KT1采用施耐德RE11-R系列時(shí)間繼電器 (模式選擇：Li-MODE；參數(shù)設(shè)定:T1=20 min，T2=40 min；占空比：0.33)。以此種設(shè)定方式工作的循環(huán)水泵為斷續(xù)工作制，每循環(huán)20 min便停止工作40 min，以沖洗和浸泡結(jié)合實(shí)現(xiàn)良好的沖洗效果。

3)自動(dòng)給水、排水和水位控制。水位由液位繼電器LR1(選用施耐德RM4-L系列液位繼電器,配備LA9-RM201電極探針使用 )控制。其中B1為電極外殼接地,B2為高位,B3為低位。給水和排水分別由電磁閥SV1與SV2控制，換水時(shí)間則由時(shí)間繼電器KT2(選用施耐德RE11-R系列時(shí)間繼電器;模式選擇：A-MODE;參數(shù)設(shè)定:T=4 h)進(jìn)行控制。水箱注滿水，水位到達(dá)B2位置(1 200 mm)控制。開始加熱和沖洗過程后，KT2開始計(jì)時(shí)，4 h后KT2控制SV2開始排水，水位降至B3位置(400 mm)，關(guān)閉排水閥，同時(shí)打開給水閥，開始注水，注水至B2位置(1 200 mm)，再次重新開始計(jì)時(shí)，循環(huán)工作。

在此過程中，低位B3位置應(yīng)高于水泵吸口位置，防止出現(xiàn)水位過低的干燒現(xiàn)象。如此工作，每4 h可將全箱水更換2/3，經(jīng)過4～6次的循環(huán)，也就是16～24 h的工作，即可達(dá)到良好的稀釋和沖洗效果，殘留的鹽分可清洗干凈。

3　方案實(shí)施和驗(yàn)證

電動(dòng)機(jī)解體后外殼和內(nèi)部已全部被海水浸泡，內(nèi)部軸承潤(rùn)滑油也被浸出，同時(shí)還有細(xì)小顆粒物污染繞組。

首先按傳統(tǒng)工藝將定子用高壓熱水和801中性水基清洗劑沖洗干凈，約2 h左右去除油污、表面的鹽水和其他顆粒物。然后將水箱注水，同時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子吊進(jìn)水箱，注滿水后送電，打開此裝置的控制系統(tǒng)，此時(shí)加熱器和循環(huán)水泵開始加熱。4 h后，排水開始工作，排至低水位自動(dòng)加滿水，重復(fù)上述工作。經(jīng)過24 h設(shè)備運(yùn)行，整個(gè)循環(huán)沖洗、加熱、換水過程運(yùn)行正常，并且僅需一名值班人員進(jìn)行監(jiān)護(hù)即可。清洗完成并經(jīng)過烘烤干燥后，繞組對(duì)地絕緣達(dá)到了500 MΩ以上，使用船方10 kV高壓絕緣表測(cè)量也達(dá)到了200 MΩ以上。在8月濕度較大的情況下留置待裝48 h，絕緣特性可靠無下降現(xiàn)象，符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到了方案設(shè)計(jì)要求和目的。船東對(duì)整個(gè)修復(fù)過程和浸泡沖洗的工藝非常滿意，達(dá)到了船東對(duì)成本和修期的要求。

圖2　自動(dòng)熱水循環(huán)沖洗浸海水電動(dòng)機(jī)裝置控制原理圖(不含主回路)

4　結(jié)束語(yǔ)

此自動(dòng)循環(huán)沖洗裝置自動(dòng)化程度高，且簡(jiǎn)便易操作，開始工作后無需其他操作，大大降低了連續(xù)沖洗作業(yè)帶來的勞動(dòng)強(qiáng)度，沖洗過程總計(jì)用水約15 t，用電估算在500 kW·h以內(nèi)，設(shè)備結(jié)構(gòu)和運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單可靠，成本費(fèi)用較低。在電動(dòng)機(jī)被海水浸泡后不大修、不換新的情況下，提供了一種自動(dòng)熱水循環(huán)清洗的方案， 取得了良好的清洗效果和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。