发电机型号:安柴6DK-20e

增压器型号:TPS52-F32

一、故障现象

05月27日启动NO.1号发电机时,发现启动过程中声音粗暴,转速只能达到690rpm左右,运行一分钟左右转速有下降趋势,立即停机检查,期间检查滑油压力0.51Mpa, 自清滤器工作正常,压差正常。

二、故障排查与处理

根据现象判断可能是燃油系统、调速器和供气不足等原因,首先检查燃油系统压力正常,清洗燃油滤器,高压油泵供油检查、更换全部喷油器,再次启动发电机故障依旧。更换调速器滑油、检查调速器动作情况,再次启动副机,机旁转速表和传感器都显示690rpm左右,发电机电压380V,频率不足,而油门推到最大,调速器动作正常,打开示功阀各缸均发火,燃烧恶劣。

停机拆除增压器消音器,试着手动盘转压气端叶轮,不能转动,确定是由于增压器堵转导致供气不足,导致发电机达不到设定转速。NO.1副机运行4039小时拆开增压器消音器检查盘动转子正常,最后一次05月18日正常停用时总运行4330小时,说明书上没有查到拆开增压器消音器检查转子转动状况的周期,船上依然进行定期检查, 05月14日测取NO.1副机工况正常。由于前一天在启动时出现滑油自清滤器油马达故障,引起滑油自清滤器堵塞,系统滑油低压,造成启动失败,便怀疑增压器可能在滑油低压时转子抱轴。

立即对NO.1号发电机增压器进行拆检,发现增压器涡轮端被积碳油泥堵死,将备用增压器装复启动发电机正常。增压器排烟进气口和增压器排气口也有积碳。怀疑燃烧不良引起,船员又将各缸头取下检查,燃烧室侧缸头底部、活塞头和缸套状况较好,积碳不多,各缸进排气管都有积碳, 1#、2#、3#相对较严重(此3缸在增压器远端),而2#和3#更明显,更换备用缸头后,船员又检查了供油定时,除1#、4#、5#、6#缸都在TDC前9-9.5°,2#、3#缸在TDC前7°,较其它四缸滞后。NO.1副机出厂设备证书上标明是TDC前9.9°,不知出厂时2#和3#设定就比其它缸滞后,还是在柴油机运转中发生了偏移。NO.1副机各部件组装完成后,启动正常。

发电机送电与市电的合闸操作流程(靠码头启动发电机)(1)

产品证书中NO.1副机供油定时为9.9°

发电机送电与市电的合闸操作流程(靠码头启动发电机)(2)

涡轮端叶轮被积碳油泥卡阻

发电机送电与市电的合闸操作流程(靠码头启动发电机)(3)

增压器进口喷嘴环周围积碳

发电机送电与市电的合闸操作流程(靠码头启动发电机)(4)

缸头底部、缸套和活塞头积碳较少

发电机送电与市电的合闸操作流程(靠码头启动发电机)(5)

进排气道有积碳

船员对NO.1副机换下的增压器对照船舶现有说明书进行了部分拆卸,取下了压气端和涡轮端涡壳,增压端涡壳和喷嘴环因积碳严重,用洗衣粉水浸泡,待除碳松软后,再利用现有专用工具90012和90070取下来。

发电机送电与市电的合闸操作流程(靠码头启动发电机)(6)

涡轮和喷嘴环积碳

发电机送电与市电的合闸操作流程(靠码头启动发电机)(7)

小心清除积碳后转子可以轻松转动 拆卸叶轮需专用工具

对增压器涡轮端涡壳进行拆检,取下喷嘴环(56001),没有发现说明书图中的Lamellar gasket ring(56005)。后咨询厂家告知该型号没有这个部件,除去积碳后检查喷嘴环外观状况较好。

发电机送电与市电的合闸操作流程(靠码头启动发电机)(8)

涡轮端结构图

发电机送电与市电的合闸操作流程(靠码头启动发电机)(9)

除碳后喷嘴环外观良好

检查Burst Ring(57210)外观良好,涡壳(51000)气道内壁和排气出口法兰边缘(52400)发现有明显的凹坑。

发电机送电与市电的合闸操作流程(靠码头启动发电机)(10)

排气出口法兰边缘凹坑

发电机送电与市电的合闸操作流程(靠码头启动发电机)(11)

涡壳与喷嘴环接触位置有凹坑

发电机送电与市电的合闸操作流程(靠码头启动发电机)(12)

涡壳气道内壁有凹坑

但是压气端叶轮无拆检工具,船上说明书没用拆除涡壳后的拆装步骤说明(如叶轮、轴承箱(bearing casing)等),也没有相应的专用工具和维修包。船员用塑料铲对涡轮周围的积碳进行清除后,涡轮可以较轻松盘动,因叶轮没有拆下来,端面积碳不能完全清理,用除碳剂和柴油浸润后,用窄布条塞入端面小心清除积碳,转动更加轻松自如。测量轴系窜动量和径向偏移均在允许范围。装复清洁后的压气端、增压端两端涡壳,用塞尺测量叶轮与涡壳的间隙,也在允许范围,详见测量报告。

因无专用工具拆下叶轮,不能轴承箱(bearing casing)部件进行进一步拆检,向厂家询问专用工具,厂家回复增压器拆装需要专业人员操作,防止操作不熟练安装和上紧正确造成故障,船上不配备专业工具,因而不能对轴承、转子轴、密封状况进一步检查确认。

从涡轮端有部分油泥状积碳,不能确定成分,可能有滑油渗漏,也可能燃油燃烧不良积累。厂家回复:

1、增压器滑油压力过高可能导致滑油渗漏:增压器手册建议的运行油压范围在0.2MPa-0.45MPa,船上目前油压如果超过0.5MPa的话有漏油风险。

2、增压器预润滑油压不能高于0.1MPa,如果柴油机在备车状态,增压器预润滑泵一直开着且油压超过0.1MPa的话增压器有漏油风险。

NO.1副机运行中系统油压0.54MPa(说明书0.40-0.50MPa),增压器油压0.51MPa,按照厂家说法,滑油压力偏高。收到厂家意见后,调节滑油自清滤器位置的滑油压力调节阀,将系统油压调低到0.50MPa,增压器压力降到0.45MPa。

对于2#、3#缸高压油泵凸轮轴提前交滞后,厂家要求船上调整定时,出厂工具中没有凸轮调节专用扳手,船员自行加工制作扳手,按照说明书用液压泵加压至350kg/cm2,凸轮没有松动。又询问厂家,需加压到350kg/cm2以上,凸轮与轴间有液压油渗出才能转动,最后加压到560kg/cm2才将凸轮转动,将定时调至10°。

发电机送电与市电的合闸操作流程(靠码头启动发电机)(13)

船舶有对NO.2、NO.3副机定时和拆下增压器消音器进行检查:发现NO.2副机各缸定时无变化,增压器转子盘转轻松;NO.3副机3#缸定时只有8°,相比NO.2增压器,NO.3增压器盘转状况稍差,但比原NO.1增压器要好很多,瞬时发力拨动可以转动2-3圈。

依照NO.1副机调整供油定时凸轮的方法,将NO.3副机3#缸定时调整至10°,其余各缸之前均在9.5-10°,保持原样。接下来利用航行条件较好时吊检NO.3各缸头和增压器,缸头状况和增压器状况比NO.1要好,增压器和排烟管结碳不多,都是硬质积碳,没有NO.1增压器一样的油泥状积碳。更换准备好的备用缸头,增压器拆检前测量值较好,依照之前的方法拆检,涡壳、喷嘴环、叶轮除碳,组装,各测量值均符合要求。缸头及附件、增压器装复,运行正常。

发电机送电与市电的合闸操作流程(靠码头启动发电机)(14)

涡壳和涡轮积碳较少,为硬质,没有油泥状结碳

涡壳解体

三、原因分析

1、 直接原因

增压器废气端严重积碳,增压器堵转;

2、 间接原因

燃油品质差,部分缸喷油定时滞后,燃烧不良,造成积碳;滑油压力偏高,有渗漏到废气侧的风险,造成油泥状积碳;

3、 根本原因

柴油机空转和低负荷运行时间较长,加上燃油品质差,燃烧不佳,增压器、缸头、排气管道积碳速度超过正常状况,引起供气量不足,燃烧恶化,造成恶性循环,进一步加速积碳。增压器型式为定压增压,空转和低负荷时影响较脉冲增压更严重;且滑油压力自台架试验时就高于正常范围,存在渗漏风险,形成油泥状积碳。

四、经验教训

对比三台副机增压器,拆除消音器拨动转子检查,NO.1最差,NO.2状况最好,NO.3拆检前拨动可转2-3圈;NO.2副机供油定时与出厂设备证书偏差不大,NO.3副机3#缸滞后2°,NO.1副机2#、3#两个缸比设备证书值滞后3°;NO.1副机滑油压力0.54MPa(增压器0.51MPa), NO.2副机滑油压力0.50MPa(增压器0.46MPa),NO.3副机滑油压力0.51MPa(增压器0.46MPa)。

拆检NO.1和NO.3副机增压器和缸头,NO.1严重积碳且有部分稍呈油泥状,造成堵转;NO.3轻微积碳,涡轮端叶轮与涡壳间隙(0.53mm)稍低于允许值(0.59—0.92mm),且NO.3比NO.1多运转300多小时;NO.2增压器和缸头还未拆检,从拨动压气叶轮的状况判断,状况较好。

日常操作应避免长时间空转和低负荷运行,按照厂家建议启动正常立即带负荷,卸载后短时间运转立即停机。轮机人员习惯于经验操作,启动和卸载后都要空转10分钟左右,永系列副机额定功率1040KW,常用负荷500KW左右,中央空调不运转和锚泊时负荷更低。卸货港卸货速度低,多货种操作货泵更换频繁,总功率在单机85%功率左右,卸货两台副机低负荷运行(货泵启动需重载询问),柴油机燃烧状况差,加速结碳。

轮机人员对于厂家出厂设定值不敢怀疑,认为经过专业人员调整设定应为最佳值,超过正常范围值也不进行调整。NO.1和NO.3副机滑油压力偏高于增压器渗漏风险值,均有个别缸喷油定时滞后,凸轮轴检查看到表面外观和出厂记号没有变化,即判断正常,不怀疑调试时可能漏调,使这些缸长期后燃。这些都可能引起结碳严重,使燃烧恶化。

平时要加强对燃油系统和燃油品质的管理,勤洗滤器,按照要求检查维护高压油泵、喷油器等部件,及时维护、更换状况不佳的部件,加强燃油分离,尽量减少因燃油品质差造成的影响。定期进行工况检测调节、气阀间隙检查调整、按要求定时冲洗增压器,尽可能使柴油机处于最佳状态。

船舶ABB增压器说明书维护周期为8000-12000小时,也没有增压器叶轮收到转动检查的内容。船舶仍需定期拆下增压器消音器,根据压气端叶轮拨动状况判断增压器状况,发现异常,及时进行吊检,找出原因,将故障消除在萌芽状态。

同时也希望公司与厂家继续沟通,让厂家供应或向厂家购买拆检专用工具,申领相关备件,并让厂家提供详尽的拆检说明,特别是关键部件的拆检注意事项和预紧力等,一方面提高船员的业务素质,另一方面为以后维护节约厂家服务修理费用,特别是长航线,厂家服务不能及时到位,造成设备长时间停用搁置,对船舶安全营运有一定的影响。

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