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        柴油發(fā)電機(jī)組控制器在老舊船舶上的應(yīng)用

        2019-11-05 17:13:18王德豐曾林林
        珠江水運(yùn) 2019年18期
        關(guān)鍵詞:油溫水溫控制器

        王德豐 曾林林

        摘 要:文章分析了老舊船舶柴油發(fā)電機(jī)組在大負(fù)荷下存在油溫、水溫、轉(zhuǎn)速高等問題,以及所存問題帶來的危害性,通過引進(jìn)柴油發(fā)電機(jī)組控制器,對柴油機(jī)油溫、水溫、轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)控,在油溫、水溫、轉(zhuǎn)速突變的情況下,自動切斷柴油機(jī)油門,對柴油發(fā)電機(jī)實(shí)行保護(hù)。

        關(guān)鍵詞:柴油發(fā)電機(jī)組 控制器 油溫 水溫 轉(zhuǎn)速過高

        1.引言

        如何讓柴油機(jī)安全可靠的運(yùn)轉(zhuǎn),動力輸出持續(xù)均衡應(yīng)用于生產(chǎn)中,需要管理人員對柴油機(jī)運(yùn)行規(guī)律科學(xué)合理的掌控, 對柴油機(jī)運(yùn)行參數(shù)的有效控制,尤其是關(guān)鍵性運(yùn)行參數(shù)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫的控制。

        2.轉(zhuǎn)速、油溫、水溫過高的危害

        (1)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速過高。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速過高俗稱柴油機(jī)“飛車”,當(dāng)發(fā)生“飛車”后,隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的增高,氣缸內(nèi)溫度不斷升高,活塞的膨脹量增加,活塞連桿組各零件運(yùn)動加劇,負(fù)荷增大,超過其強(qiáng)度極限后,發(fā)生打壞缸體、連桿折斷、曲軸斷裂等嚴(yán)重事故?!帮w車”不僅造成柴油機(jī)零部件損壞,而且可能由于發(fā)電頻率的飛增,對電網(wǎng)上機(jī)電設(shè)備造成嚴(yán)重的損害,更可能危及管理人員的人身安全,所以柴油發(fā)電機(jī)組一般嚴(yán)禁“飛車”。

        (2)油溫、水溫過高的危害。油、水,作為柴油機(jī)的冷卻介質(zhì),有些柴油機(jī)只有滑油冷卻機(jī)器,有些柴油機(jī)通過水冷卻滑油,滑油冷卻機(jī)器的方式進(jìn)行冷卻。正常工作時,冷卻水的溫度一般應(yīng)保持在75~90℃,機(jī)油溫度一般控制在45~65℃。如果冷卻介質(zhì)的溫度過高,就會使冷卻系統(tǒng)的功能降低或喪失。柴油機(jī)在工作時,氣缸內(nèi)氣體溫度高達(dá)1800~2000℃,而燃燒產(chǎn)生的熱能中只有30%~40%轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,約有20%~25%被冷卻系統(tǒng)帶走。冷卻介質(zhì)溫度過高對柴油機(jī)的影響:①加速零件磨損。②零件配合間隙被破壞,強(qiáng)度下降。③充氣量減少,功率降低。

        3.海口航標(biāo)處船舶柴油發(fā)電機(jī)組現(xiàn)狀

        目前,海口航標(biāo)處海巡1750船、海巡17057船、海巡17056船3艘作業(yè)船舶,老舊柴油發(fā)電機(jī)組共7臺,如下:

        迄今,海巡17057船2004年6月建造,船齡11年,海巡17056船1999年1月,船齡16年, 海巡1750船11月建造,船齡18年。各船舶柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)備老化嚴(yán)重,單臺發(fā)電機(jī)組最大輸出功率遠(yuǎn)低于額定功率,故障期處于浴盆曲線的耗損期,配件失效率隨時間的的延長而急速增加,設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)間隔時間大大縮短。具體情況如下:

        (1)無保護(hù)裝置,警報系統(tǒng)簡陋。按照船舶規(guī)定:凡標(biāo)定功率大于220kW的船用主機(jī)和船用柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)裝設(shè)超速保護(hù)裝置,以防止船舶主機(jī)轉(zhuǎn)速超過120%標(biāo)定轉(zhuǎn)速和柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速超過115%標(biāo)定轉(zhuǎn)速。我處最大的中標(biāo)船海巡1750船的柴油發(fā)電機(jī)組的單臺功率為90kW,按此規(guī)定,無需安裝自動保護(hù)裝置;另我處柴油發(fā)電機(jī)組船舶自動化程度較低,警報設(shè)施簡陋,對運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控,僅僅只有油溫、水溫、轉(zhuǎn)速,其他運(yùn)行參數(shù)無法通過傳感器獲得,且報警設(shè)施僅僅傳送到集控室這一級,無整船警報系統(tǒng),人員一旦離開機(jī)艙,就無法聽到警報聲。

        (2)海水泵皮帶易斷,張緊輪易松。柴油發(fā)電機(jī)組通過凸輪軸帶動皮帶驅(qū)動海水泵轉(zhuǎn)動供給海水,皮帶通過張緊輪讓海水泵轉(zhuǎn)輪與柴油發(fā)電機(jī)凸輪軸緊密配合,發(fā)電機(jī)運(yùn)行時,皮帶因高速旋轉(zhuǎn)摩擦,經(jīng)常斷帶,張緊輪松動打滑等現(xiàn)象,導(dǎo)致海水泵供水量不足,冷卻系統(tǒng)熱量傳遞平衡破壞,淡水、滑油無法得到冷卻,機(jī)器軸瓦、缸套無法得到冷卻而燒壞原動機(jī)。

        (3)突變大負(fù)荷,易引起轉(zhuǎn)速、油溫、水溫升高。我處柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)備老化比較嚴(yán)重,單臺功率輸出低于標(biāo)定功率。以海巡1750船為例,單臺發(fā)電機(jī)功率為90kW。一般情況下,負(fù)荷超過90kW*85%,發(fā)電機(jī)組才需要并電運(yùn)行,現(xiàn)機(jī)器設(shè)備老化嚴(yán)重,一般超過50kW,就需增機(jī)并電運(yùn)行。吊標(biāo)作業(yè)、靠離碼頭情況,一般兩臺發(fā)電機(jī)并電運(yùn)行。高負(fù)荷運(yùn)行對發(fā)電柴油機(jī)的影響是巨大的,聲音沉重,轉(zhuǎn)速,排溫,油溫,水溫急劇升高,機(jī)器磨損加劇。而當(dāng)大負(fù)荷突增/突減時,老化的機(jī)械調(diào)速器將出現(xiàn)明顯的滯后現(xiàn)象,即大負(fù)荷來臨,轉(zhuǎn)速增高,突然大負(fù)荷卸除,轉(zhuǎn)速更高,甚至飛車。

        4.柴油發(fā)電機(jī)組控制器的介紹

        ??诤綐?biāo)處針對上述柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)備老化嚴(yán)重,無保護(hù)裝置的,發(fā)電機(jī)設(shè)備全憑人力值守,負(fù)荷突變,來不及關(guān)油門停機(jī)保護(hù)機(jī)器這種現(xiàn)象,深感油溫高、水溫高、轉(zhuǎn)數(shù)高帶來危害的嚴(yán)重性,綜合分析了各運(yùn)行參數(shù)在大負(fù)荷時的變化情況,認(rèn)識到抓住關(guān)鍵性運(yùn)行參數(shù)的重要性,即柴油發(fā)電機(jī)的水溫、油溫、轉(zhuǎn)速運(yùn)行參數(shù),將關(guān)鍵性運(yùn)行參數(shù)實(shí)施適時的監(jiān)控,就能達(dá)到停機(jī)保全,杜絕重大機(jī)械事故的發(fā)生。對此,海口航標(biāo)處引進(jìn)了陸地上柴油發(fā)電機(jī)組常用的控制器河南眾智電子科技有限公司開發(fā)的HGM6100U 系列發(fā)電機(jī)組控制器,它把水溫、油溫、轉(zhuǎn)速等被測量,通過模數(shù)轉(zhuǎn)換,傳輸給CPU控制器,CPU控制器對監(jiān)控量分析,當(dāng)發(fā)現(xiàn)油溫、水溫、轉(zhuǎn)速超過預(yù)設(shè)值時,通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)閉油門。

        HGM6100U 系列發(fā)電機(jī)組控制器是集成了數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù),用于單臺發(fā)電機(jī)組自動化及監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的自動開機(jī)/停機(jī)、數(shù)據(jù)測量、報警保護(hù)及“三遙”功能??刂破魉袇?shù)可從控制器前面板液晶(LCD)調(diào)整,或使用PC 機(jī)通過編程接口調(diào)整,也可使用 PC 機(jī)通過 RS485接口調(diào)整及監(jiān)測,操作簡單,運(yùn)行可靠。其原理圖如下:

        HGM6100U 系列發(fā)電機(jī)組控制器具有的功能:①控制保護(hù)功能:實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)組自動開機(jī)/停機(jī)、合分閘(ATS 切換) 及完善的故障;②參數(shù)設(shè)置功能:允許用戶對其參數(shù)進(jìn)行更改設(shè)定,同時記憶在內(nèi)部 FLASH 存儲器內(nèi),在系統(tǒng)掉電時不會丟失,控制器所有參數(shù)可從控制器前面板調(diào)整,或使用 PC 機(jī)通過編程接口調(diào)整(使用SG72 適配器),也可使用 PC 機(jī)通過RS485 接口調(diào)整;③多種溫度、壓力、轉(zhuǎn)速傳感器等并可自定義參數(shù);④所有參數(shù)均采用數(shù)字化調(diào)整,摒棄了常規(guī)電位器的模擬調(diào)整方法,提高了整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。

        HGM6100U 系列發(fā)電機(jī)組控制器具有保護(hù)功能的警報分兩個層次,警告,停機(jī)警告。警告為柴油機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)數(shù)、水溫、油溫超過設(shè)定值,但是沒有達(dá)到危險值,發(fā)出的警報聲。停機(jī)警告為參數(shù)的運(yùn)行值以及達(dá)到危險值,控制器自動發(fā)出停機(jī)指令,并發(fā)出警報聲。

        5.發(fā)電機(jī)組控制器保護(hù)裝置在中小老舊船舶上安裝的意義

        (1)減少了人員值守,解放了勞動力。發(fā)電機(jī)組控制器安裝之前,航行期間,每班至少兩人值守機(jī)艙,其中1人需要在機(jī)艙中來回巡查發(fā)電機(jī)油溫,水,查看皮帶磨損、松動情況、張緊輪情況;吊標(biāo)作業(yè)時,巡查次數(shù)更加頻繁。安裝之后,每班兩人只需在集控室處理日常警報,突發(fā)情況,才需到機(jī)艙實(shí)地查看,巡查時間、巡查次數(shù)大大減少。

        (2)杜絕了發(fā)電機(jī)重大機(jī)械事故的發(fā)生。安裝了保護(hù)裝置,在出現(xiàn)油溫、水溫、轉(zhuǎn)速超過設(shè)定值時,自動切斷油門,杜絕了重大機(jī)械事故的發(fā)生。

        6. 結(jié)語

        柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行不正常,一般都是由于設(shè)備老化等外部原因引起的運(yùn)行參數(shù)的變化。設(shè)備管理人員抓住了運(yùn)行參數(shù)變化,尤其是關(guān)鍵性運(yùn)行參數(shù)變化這個源頭,就等于找到了解決問題的鑰匙,就能扭轉(zhuǎn)局勢,變被動為主動,切底解決運(yùn)行問題。

        參考文獻(xiàn):

        [1]《HGM6100U 系列發(fā)電機(jī)組控制器 》說明書.

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