船舶主发电机典型故障的分析与排除

船舶主发电机典型故障的分析与排除

摘要:主发电机作为船舶主要的设备之一,管理系统高度自动化,但由于设备本身的故障或因误操作等原因,故障率比较高,如何及时准确的排除故障,确保船舶的安全运行,已成为广泛关注的焦点之一。文章针对L23/30H型主发电机的典型故障的排除进行了分析。

船舶主发电机是船舶电力系统的心脏,在船舶航行和靠岸时主发电机的正常工作对船舶的安全至关重要。所以对主发电机出现的各种故障做出及时、准确地检测和诊断是船舶安全营运的关键。文章对L23/30H型主发电机中出现频率最高的几个重要故障的诊断和处理方案进行了分析介绍。

1主发电机无法启动

现场检查结果:船舶进行大功率负载启动试验时,第一备用2号主发电机无法启动(集控室报警监测系统显示2号主发电机启动失败),第二备用1号主发电机启动运行。此时集控室船舶电站管理系统处于自动管理状态, 3号主发电机处于运行状态,负荷为645 kW, 1号及2号主发电机备车指示灯亮, 2号主发电机处于第一备用状态, 1号主发电机处于第二备用状态。主发电机现场控制箱显示2号主发电机处于遥控状态,燃油压力为0. 8MPa,燃油进机温度105℃,低温水系统压力为0. 12MPa,高温水系统压力为0. 12MPa,滑油预润泵运行,滑油预润压力为0. 06MPa,滑油进主轴承的压力为0. 025MPa,辅机空气瓶压力为2. 8MPa,主发电机启动空气减压阀后的压力是0. 8MPa。打开所有示功阀用盘车杆对主发电机进行盘车检查,确认主发电机没有其它问题后,在机旁操作启动,发现主发电机的启动阻力很大,启动马达带不动,后改用应急启动方式启动2号主发电机, 2号主发电机可以启动,同时主发电机运行后一切工作正常。

故障分析:根据现场情况分析,主发电机启动的各项条件都具备,而从机旁操作启动的情况可以初步判断是启动马达的风叶磨损或叶片断裂。因为主发电机启动是通过启动空气进入启动马达后,启动马达的叶轮在启动空气的作用下,使启动马达的传动齿轮与发电机的飞轮啮合从而带动发电机启动。若叶轮的叶片磨损或叶片断裂,启动马达的叶轮所产生的力就不足以带动发电机启动。所以进一步分析确认是启动马达叶轮的叶片磨损或叶片断裂。

故障排除方案:拆下启动马达解体检查。故障排除结果:拆下启动马达解体检查后发现启动马达的所有叶轮片都从根部断裂,并且粉末状的颗粒比较多。分析认为主要是启动马达的叶轮在高速旋转的情况下被管路中的异物击到,致使其中的一片叶轮断裂,断裂下来的叶轮片再进一步引起其它叶轮的损坏。更换一台新的启动马达后, 2号主发电机启动工作正常。运行工作正常,故障排除。

预防措施:船舶主发电机在启动前应加强管路清洁度的控制,在主发电机第一次启动前应进行启动空气管路的吹除工作,同时在管路的吹除工作中应用橡皮锤敲击管路,以保证附着在管路内的杂质去除。同时注意机舱的通风,减少空气中的粉尘,降低粉尘通过空压机进入启动马达从而引发启动马达故障的可能性。

2主发电机运行时烟囱排气管冒黑烟

现场检查结果:主发电机运行,负荷为545kW,调整器油量开关至最大油量,各缸排温都在300~310℃左右,排气总管温度为300℃,经空气冷却器冷却后的空气温度为45℃,各缸冷却水出口温度都在73~76℃左右,低温水系统压力0. 12MPa,高温水系统压力0. 3MPa,滑油进滤器前压力为0. 4MPa,滑油过滤后压力为0. 34MPa,烟囱排气管冒黑烟。

故障分析:导致排气管冒黑烟的因素有很多种,而对各项参数均正常的主发电机排气管冒黑烟,可以初步判断为:①增压器的滤网太脏,使流阻增大,增压能力降低,引起燃烧室内的空气不足

进而产生后燃烧不良。②气阀间隙大小不正确。在柴油机冷车状态下,机械式气阀传动机构中的摇臂端与气阀阀杆之间要留有一定的间隙,为柴油机运转时气阀机构受热后膨胀留有余地。若气阀间隙过小将造成气阀受热后关闭不严,而漏气会使燃烧室内空气不足,产生后燃冒黑烟现象,若气阀间隙过大,则造成气阀迟开早关,使废气残留在燃烧室内造成空气质量不好,进而产生后燃烧不良的冒黑烟现象。③喷油嘴喷油压力过低或喷油孔阻塞滴油,而造成燃油雾化油滴的平均直径过大和雾化均匀度不好,无法与燃烧室内的空气完全混合从而造成燃烧过程粗暴、冒黑烟、积碳。④在额定负荷下运转,若各缸的功率分配不均匀,个别汽缸中喷入的燃油未燃烧而不做功,使其余汽缸的负荷过载而冒黑烟。⑤活塞环装配间隙过大或弹力不够,润滑油大量地进入汽缸燃烧室内,活塞环粘住或折断也会发生类似情况。⑥喷油开始时间太迟(即喷油提前角太小),使喷入汽缸内的部分燃油未燃烧干净就与废气一起排入排气管中,而受高温影响后才进行燃烧(后燃现象),因而不仅仅使废气呈现深黑色而且此时的排气温度也会超出额定温度。

故障排除方案:①清洗或更换增压器的滤网。

②用塞尺检查气阀间隙大小并调整至规定的要求。

③将喷油嘴从汽缸盖上卸下,拆下所有喷油嘴,在喷油嘴校验台上校验其喷油压力,如果发现喷油嘴有滴油或孔阻塞现象,则把喷油嘴拆开,检查针阀与针阀体锥面阀座有无变形损坏,可重新研磨或换新。对于裂缝,则可用磁粉探伤方法检查,发现有裂缝者,就必须更换。对于喷油器的阻塞则可用专用的通针对阻塞的喷油器的喷油孔进行清理。④对各缸的负荷进行测量,如果各缸负荷超出允许的偏差则进行相应的调整。⑤吊出活塞,检查活塞环,有不符合要求的应该换新。⑥检查喷油正时并调整。

故障排除结果:根据故障排除方案①和②处理后,主发电机运行,主发电机排烟管还是冒黑烟,再进一步根据故障排除方案③处理后,再重启主发电机运行,主发电机排烟烟色正常,主发电机运行,负荷从255 kW (约25%负荷)加至485 kW(约50%负荷),再加至750 kW (约75%负荷)再加至950 kW (约100%负荷),每个负荷段运行30 min,并测出每个负荷段的各缸的爆压基本一致,并且排气总管温度也降为280℃,主发电机排烟烟色都正常,故障排除。

预防措施:主发电机的日常管系必须经过合格检查,主发电机的用油必须是经过分油机分油,所使用燃油温度必须达到相应的要求,确保主发电机用油清洁度、黏度、温度达到相应的要求,在条件允许的情况下尽量使用高品质的燃油或柴油,同时增压器的滤网也应该经常清洗,保持进气畅通。

3主发电机启动后转速不稳定

现场检查结果:主发电机启动前,机旁控制箱上的机旁启动按钮指示灯亮,滑油预润泵运行,滑油预润压力为0. 07 MPa,进主轴承滑油预润压力为0. 025MPa,柴油压力0. 4 MPa,压力无波动现象,低温水系统压力0. 12 MPa,高温水系统压力0. 3MPa,调速器油量旋钮调至满格10的位置,主发电机启动后,出现转速忽高忽低不稳定现象。

故障分析:从参数指标来看,各项参数均正常,初步判断,主发电机启动后转速忽高忽低,有两种可能。一是燃油管路漏气造成燃油压力不稳定;二是调速器出现故障。但现场柴油压力为0. 4MPa并无波动现象,可以基本排除,因此可确认是调速器出故障。

故障排除方案:检查调速器的油位、各缸油门尺条清洁、阀杆卡阻等情况,检查调速器内部的传动及伺服马达的运行,检查调速器的反馈系统等是否发生故障。

故障排除结果:排除中发现调速器的油位太高,整个调速器的上盖布满水珠,停车电磁阀的阀杆有卡阻现象。排除方法如下:①对停车电磁阀的阀杆进行修复,并将调速器内旧油经放油旋塞放掉,重新加注调速器机油;②把调速器的油位加至正常位置,先将柴油机低速启动运行,然后将补偿针阀旋出几圈,使柴油机产生严重的转速波动,迫使油道内的空气从出油孔中排出,