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        “海巡160”輪滑油分油機跑油故障的研究分析

        2023-12-07 15:33:29胥祺崔龍超瞿敏康
        航海 2023年6期

        胥祺 崔龍超 瞿敏康

        摘 要:本文從“海巡160”輪滑油分油機跑油故障概述引言,通過對分油機的結構和工作原理深入剖析,對分油機發(fā)生跑油故障進行歸納分析及排查,便于后期工作人員快速分析跑油故障警報、消除故障,從而提升船機管理人員的管理水平和工作效率,進一步保障船機安全。

        關鍵詞:分油機;跑油;歸納分析;船機安全

        0 引 言

        船用滑油能起到減磨、密封、冷卻、清潔、減噪、傳遞動力等作用,對船舶柴油機的正常運行起到非常重要的作用。船用滑油在運輸和存儲的過程中,會混入一些鐵屑和泥沙等雜質(zhì),同時隨著柴油機的長時間的運行,也會混入一些水分、炭粒和金屬磨粒等污物,因此必須對其凈化處理?;头钟蜋C是船用滑油凈化的關鍵設備,利用不同比重分離的原理,通過高速旋轉(zhuǎn)的離心力,使得油、水、雜質(zhì)有效分離。

        1 滑油分油機跑油故障概況

        “海巡160”輪裝備兩臺Alfa Laval公司生產(chǎn)的滑油分油機,型號為P605,電動機額定轉(zhuǎn)速3 000 rpm,額定轉(zhuǎn)速9512 rpm,采用智能EPC-60控制系統(tǒng)。某日1號滑油分油機正常運轉(zhuǎn)、分離左主機系統(tǒng)滑油,控制系統(tǒng)EPC屏幕顯示PT4壓力低報警,打開觀察口發(fā)現(xiàn)出水口跑油。

        2 P605滑油分油機結構和工作原理

        2.1 P605滑油分油機結構

        如圖1所示,該分離設備包含一個由帶機架蓋的機架頂部部件、機架中間部件和機架下部部件組成的機架。分離設備分離筒(C)由電動機(A)通過皮帶傳動裝置(D)和分離筒主軸(B)驅(qū)動。電動機驅(qū)動配備有防止過載的摩擦聯(lián)軸節(jié)。分離筒為盤式,在排渣時以液壓方式運行。中空分離筒主軸(B)的特點是安裝了一個葉輪,可以將內(nèi)置儲罐中的關閉水泵送到運行的系統(tǒng)中,以實現(xiàn)排渣。

        圖1 P605滑油分油機結構

        2.2 滑油分油機工作原理

        分油機實際上一種沉淀設備,在快速旋轉(zhuǎn)的分離筒中,重力被比它大幾千倍的離心力所取代,從而實現(xiàn)油、水、雜質(zhì)連續(xù)且快速分離。

        圖2 P605滑油分油機內(nèi)部結構示意圖

        2.2.1 液體流動

        如圖2所示,分離過程在旋轉(zhuǎn)的分離筒中進行,待分離的滑油由(201)進入分離筒,油從分配器(T)引向分離筒外圍。未分離的油到達分配器的導流槽時通過疊片組(G)形成的通道上升,并由此均勻地分配到疊片組內(nèi)?;驮谙蚍蛛x筒中心流動時連續(xù)分出雜質(zhì),清潔的滑油離開疊片時向上流動并進入向心泵腔,由向心泵(F)泵出并通過出口(220)離開分離筒;分離的雜質(zhì)和水向分離筒外圍運動,分離的水沿著疊片組外部上升,通過疊片頂部罩與分離筒蓋間通道后,再經(jīng)過比重環(huán)(K)邊緣離開分離筒,然后進入分油機的污渣和水共用出口(221);較大的雜質(zhì)由疊片組外部的污渣腔收集,并通過排渣口(L)定時排放。

        圖3 水封水和置換水的原理

        2.2.2 凈化中的水封水和置換水

        如圖3所示,為了防止油流到頂部罩(I)外緣并通過出水口(221)逸出,分離筒中必須進行水封。完成此操作的方法是:在供應未分離的油之前,先通過進水口(206)向分離筒中加水,開始供油后,油將迫使水流向分離筒外圍,且水與油之間將形成一個分離面(X),該分離界面的位置由比重環(huán)(K)的尺寸確定。

        為了避免排渣時出現(xiàn)油損失,需要向分離筒中給送置換水。排放前先停止供油,并通過進水口(206)添加置換水,這些水將改變分離筒中的平衡,并且分界面(X)向內(nèi)移到新的位置(Y),這會增加污泥空間中的水量,進行污泥排放時,污泥與水將單獨排放。排渣后將立即形成新的水封,供油將重新開始。

        2.2.3 比重環(huán)

        在凈化模式下,可以通過更換其中某個較大或較小尺寸的比重環(huán)(K)來調(diào)整分界面(X)的位置,尺寸較大的比重環(huán)會將分界面移向分離筒外圍,而尺寸較小的比重環(huán)將使分界面位置更靠近分離筒中心。

        圖4 分離筒排渣口開/閉示意圖

        2.2.4 分離筒排渣口閉合

        排渣口閉合主要是當排渣完成后,滑動底盤被關閉水上壓來實現(xiàn)。如圖4、圖5所示,關閉水由內(nèi)置關閉水箱通過分離筒主軸泵送到運行的系統(tǒng)中,通過配水管道頂起操作滑塊(O)使其三個閥塞密封住上分配環(huán)(N)的3個泄水孔,從而使滑動底盤下部形成一個密封空間。關閉水通過另一配水管路進入密封空間將滑動底盤頂起上壓,使密封圈(m)緊貼分離筒蓋,遮住排污口(L)。在分油過程中,為防止關閉水泄漏,將通過分離筒主軸持續(xù)泵送補給水。

        2.2.5 分離筒排渣口開啟

        此操作通過系統(tǒng)供應開啟水(372)使操作滑環(huán)向下運動,從而使上分配環(huán)內(nèi)部空間的水通過泄水孔泄漏,通過分離筒體上的噴嘴(Y)將水排凈。分離筒中液體產(chǎn)生的壓力將滑動分離筒底盤迅速下壓,從而開啟排渣口。

        3 分油機跑油故障分析及故障排查

        通過對ALFA ?LAVAL P605分油機的結構和工作原理分析可知,跑油主要分出水口跑油、排渣口跑油或兩者兼而有之。

        3.1 出水口跑油

        出水口跑油根本原因是水封水未建立或者受到破壞,主要是從X界面外移來分析。其主要原因如下:

        3.1.1 分離盤組臟污

        分離筒內(nèi)部分離盤組臟污,尤其是疊片組之間的臟堵,造成液體流動通道的阻塞,使得油水分界面外移,從而造成出水口跑油。

        若分油機運行時間過長或者滑油油質(zhì)過臟,未能及時保養(yǎng)分油機,造成臟污嚴重。分離盤的臟污程度一般可根據(jù)設備循環(huán)保養(yǎng)記錄或輪機日志確定。

        圖5 開啟水和關閉水供應

        3.1.2 比重環(huán)選擇不當

        比重環(huán)內(nèi)徑的大小,直接決定出水口的直徑。比重環(huán)內(nèi)徑過小,則出水口出水不順暢,使得油水分界面內(nèi)移而使分離效果變差;比重環(huán)內(nèi)徑過大,則出水口出水過多,使得油水分界面外移而造成出水口跑油。

        可以使用“比重環(huán)列線圖”作為指南,合理選擇適用的比重環(huán)。

        3.1.3 油溫過低或油溫過高

        油溫過低,油料黏度變大,使流動性能減弱,并且相對密度增加,使旋轉(zhuǎn)的離心力變大,從而使油水分界面外移,造成分油機出水口跑油。油溫過高時,會導致水封水蒸發(fā)而減少,從而破壞了水封,使油水分界面外移,同樣造成出水口跑油。在實船運行中,絕大多數(shù)是因油溫過低而造成的出水口跑油。

        通過觀察控制面板上的顯示溫度可以確定油溫是否正常,進一步合理調(diào)節(jié)加熱蒸汽閥。滑油分油機的分離溫度一般控制在82℃。

        3.1.4 起動時沒有注入水封水或者水封水加得太少

        水封水太少會使油水分界面外移,造成出水口跑油。

        檢查水封水電磁閥(SV10),確認是否正常動作;如果電磁閥正常動作,檢查供水管路、濾器、閥芯是否臟堵。

        3.1.5 分離油的密度過大

        分離油的密度過大,會使分離筒內(nèi)部油的離心力增加,使油水分界面外移,造成出水口跑油。

        合理的選擇適配滑油,一般柴油機說明書都有標明滑油的選型。在加裝滑油的時候,輪機員務必與廠商核對滑油型號,確保無誤。

        3.1.6 分油機進油閥開得太大

        分油機進油閥開得太大,進口壓力過高,導致水封水被破壞。

        通過觀察控制面板上的滑油進口壓力顯示或者進口壓力表(PT1)可以確定背壓是否正常,進一步合理調(diào)節(jié)進油閥開度。

        3.1.7 分油機凈油出口閥開度過小

        凈油出口閥開度過小或未開啟,會造成凈油出口背壓過高,致使油水分界面外移,造成出水口跑油。

        通過觀察工作面板上的凈油出口壓力顯示或者出口壓力表(PT4)可以確定背壓是否正常,進一步合理調(diào)節(jié)凈油出口閥開度。

        3.1.8 向心油泵故障

        分油機的凈油排油泵為不轉(zhuǎn)動的向心泵,若向心油泵由于臟污或故障導致不能排油,則凈油無法正常排出,會造成分離筒內(nèi)油壓增高,油水分界面外移,造成出水口跑油。

        初步觀察工作面板上的凈油出口壓力顯示或者出口壓力表(PT4),如果壓力過低,關小凈油出口閥后仍PT4警報,則可以拆檢向心泵是否堵塞或者故障。

        3.2 排渣口跑油

        排渣口跑油根本原因是排渣口未能關閉。在分油過程中,只有當操作滑環(huán)上方空間水泄完,操作滑環(huán)上移,3個閥塞堵住上分配環(huán)泄水孔,工作水進入滑動底盤下方空間,滑動底盤上移貼近分離筒蓋,形成有效密封,才能防止排渣口跑油。妨礙上述過程的原因有以下幾類:

        3.2.1 滑動底盤

        a.滑動底盤與分離筒蓋不能緊貼,主要是底盤上端面主要密封環(huán)失效。

        檢查滑動底盤上端的主密封環(huán),觀察主密封環(huán)安裝是否到位或表面是否有損傷。

        b.滑動底盤下方缺關閉水或者補償水,主要是配水管道或者控制閥堵塞或者泄漏。

        檢查關閉水或者補償水電磁閥(SV16),確認是否正常動作;若電磁閥正常動作,檢查供水管路、濾器、閥芯是否臟堵。

        c.活動底盤下方泄漏嚴重,主要是活動底盤周向密封環(huán)失效。

        檢查滑動底盤周向密封環(huán),觀察周向密封環(huán)安裝是否到位或表面是否有損傷。

        d.分離筒轉(zhuǎn)速低。關閉水或者補償水通過主軸泵送至分離筒內(nèi),分離筒轉(zhuǎn)速低,則活動底盤下方的水壓相應較低,致使排渣口不能完全關閉,造成排渣口跑油。

        分油機在進水封水和補償水后運行時電流為正常值的3.5 A,排渣時其電流變大為4 A,若轉(zhuǎn)數(shù)過低,其電流會相應增大,可通過配電板上的電流表觀察。

        3.2.2 操作滑環(huán)未上移,3個閥塞未有效堵住上分配環(huán)的泄水孔

        a.操作滑環(huán)上的3個塑料閥塞失嚴。

        檢查操作滑環(huán)的3個塑料閥塞,觀察閥塞的表面是否有損傷或安裝是否到位。

        b.關閉水或者補償水電磁閥(SV16)配水管道堵塞或者泄漏,工作水不能將操作滑環(huán)托起,從而形成有效密封。

        檢查關閉水或者補償水電磁閥,確認是否正常動作;若電磁閥正常動作,檢查供水管路、濾器是否臟堵。

        c.分離筒上的噴嘴(Y)堵塞,不能泄水。

        操作滑環(huán)側邊的噴嘴孔徑很小,正常情況下有少許的定量泄漏。如果水孔被水垢堵塞,在分油的過程中多余的補償水就積聚在操作滑環(huán)上部的水腔中,當越積越多的上部水腔水壓大于下部水腔水壓時,就會把操作滑環(huán)往下壓,使得操作滑環(huán)下落,造成底盤底部水泄漏、下落,打開排渣口,導致排渣口跑油。

        4 分油機的故障消除

        分油機各個環(huán)節(jié)程序的控制最終是通過水封水(置換水)、關閉水(補償水)、開啟水來實現(xiàn)的。對于分油機的跑油故障,不用急于拆檢,更換修理包,應該從易到難逐步排查。應通過手動控制工作水的方法進行初步判斷,如果手動控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)運行正常,則下一步排查自動控制部分。如電磁閥故障不能正常動作、相關參數(shù)設置不當、警報裝置調(diào)整不當?shù)?。如果手動控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)運行不正常,則根據(jù)分油機跑油故障逐步分析、排查。

        根據(jù)“海巡160”輪滑油分油機故障現(xiàn)象可知,PT4低壓警報,出水口跑油。輪機員關小凈油出口閥,手動補充水封水,仍然產(chǎn)生PT4低壓警報,出水口跑油。隨即停機,拆檢向心油泵,發(fā)現(xiàn)泵底部有如圖6那樣的細小裂紋。

        圖6 向心油泵開裂

        圖7 分油機機架蓋安裝示意圖

        在分析查找故障原因時發(fā)現(xiàn),如果向心油泵拆裝失誤,機架蓋至向心泵頂端高度就不會如圖7標示的98±0.5mm,從而導致向心泵與向心泵蓋刮擦,使得向心泵開裂,以至從出水口跑油(向心泵出現(xiàn)裂紋,將導致泵送能力不足、分油機內(nèi)部背壓過高,使油從出水口跑出去)。隨后更換備件,添加高度調(diào)節(jié)環(huán),調(diào)整其高度在標示范圍內(nèi),裝復運行P605型分油機一段時間,不再有PT4報警,各參數(shù)正常,故障消除。

        5 結 語

        滑油分油機對船舶柴油機工作的安全性、可靠性和使用壽命影響極大,因而檢修分油機是輪機員必需的日常工作。搞清分油機的結構和工作原理,對跑油故障的分析和排除是非常重要,所以碰到問題一定要熟讀說明書,按照先易后難的原則逐一排查,縮小故障范圍,準確確定故障原因;其次維護保養(yǎng)的時候,一定要按照說明書要求的拆裝步驟、專用工具使用、安裝的注意事項等仔細進行。

        參考文獻

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        [3] 詹玉龍,張啟陸.船舶分油機故障分析和防范措施[J].航海技術,2021.2.

        [4] Alfa Laval.Alfa Laval P605/P615 Separator Manual[Z].

        作者簡介:

        胥祺,(E-mail)304261569@qq.com,18379501459

        崔龍超,(E-mail)597742596@qq.com,18193620712

        瞿敏康,(E-mail)quminkang@126.com,13816471083

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