1故障現(xiàn)象及定位
某船在航行期間,崗位人員突然聽到機艙傳出發(fā)電柴油機增壓器短暫的嘯叫異響,同時發(fā)現(xiàn)發(fā)電機功率從原始55%負載不斷下降,還出現(xiàn)補氣電磁閥報警、功率報警。為全力保障電力暢通穩(wěn)定,崗位人員迅速遙控啟動備用發(fā)電機組并網(wǎng)并對故障發(fā)電機解列,在前往現(xiàn)場進行應急處置和故障排除時未聽到異響,檢查各參數(shù)時發(fā)現(xiàn)掃氣箱溫度上升至90℃（正常為40℃左右）,且1#缸排溫為260℃,與其余各缸排溫存在較大偏差,崗位人員迅速對故障發(fā)電機組進行停機檢查。
崗位人員根據(jù)故障現(xiàn)象對發(fā)電機組進行故障排查:
（1）對增壓器空氣系統(tǒng)進行檢查,重點試驗了補氣電磁閥的功能是否完好,檢查增壓器氣路是否通暢,結果表明增壓器氣路通暢并無堵塞,且調閱故障機組增壓空氣轉速、原動機運行轉速、發(fā)電機頻率曲線圖,如圖1所示,發(fā)現(xiàn)故障時增壓器轉速確實下降,且隨后出現(xiàn)短暫的轉速及頻率上升,說明故障時增壓器轉速下降引起增壓空氣壓力不足,導致機組功率下降和調速器自動調整,引起轉速和頻率短暫上升,整個過程確需補氣電磁閥動作補氣,因此排除了補氣電磁閥故障導致的誤報警可能。
（2）對空冷器進行檢查,未發(fā)現(xiàn)凝水及臟堵情況,排除了空冷器不暢導致增壓空氣壓力低報警的可能。
（3）對增壓器淡水溫度進行檢查,發(fā)現(xiàn)增壓器淡水進出機溫度正常,排除了淡水系統(tǒng)故障引起掃氣箱溫度異常的可能。
（4）對排溫異常的2#缸進行檢查,首先檢查排氣閥間隙,發(fā)現(xiàn)排氣閥間隙較小,隨后拆除搖臂機構,發(fā)現(xiàn)排氣閥閥桿斷裂（圖2）。崗位人員隨即拆除1#缸搖臂機構并進行吊缸檢查,發(fā)現(xiàn)其余進排氣閥閥盤不同程度變形,其中一個排氣閥閥盤下端碎裂,底部貫穿活塞并斜插于活塞頂部。
正是由于1#缸排氣閥閥桿斷裂,燃燒后部分廢氣隨進氣閥倒灌至掃氣箱,引起掃氣箱里增壓空氣溫度異常升高,同時排煙總管廢氣量下降,導致增壓器轉速下降,增壓空氣壓力與機組運行工況嚴重不匹配,Lambda氣缸底部補氣電磁閥信號觸點接通,且超過設定的l0s延時報警值,在增壓器轉速下降初期,調速器自動調整出現(xiàn)短時突加負荷引起原動機轉速及發(fā)電機頻率上升,因而產生增壓器嘯叫、喘振、補氣電磁閥報警、功率報警、1#缸排溫異常等現(xiàn)象。至此,故障得以定位。
2故障原因分析
造成閥桿斷裂的原因通常包括:
(1）油料品質問題。油料品質差易導致積垢和結炭現(xiàn)象的出現(xiàn),附著在氣閥與閥座接觸面,導致氣閥偏心,不規(guī)整運動,最終造成閥桿疲勞斷裂。
(2）氣閥間隙不當。間隙過大,閥桿溫度升高,導管內滑油因高溫結炭,燃燒物在間隙中沉積:間隙過小,氣閥工作熱膨脹后也易與導管產生磨損,兩者都會造成閥桿斷裂。
(3）閥桿質量問題。閥桿本身質量存在問題,在頻繁撞擊和高溫環(huán)境的雙重影響下機械強度降低,最終發(fā)生斷裂。
(4）長期運行磨損腐蝕。氣閥閥盤長期在高溫高壓運行中與閥座撞擊易產生變形,如受到燃氣中的炭粒及其他雜質沖刷,長期累積產生傷痕,均會造成閥盤落座不平穩(wěn),閥桿受力不平衡。且氣閥閥桿與導管長期在高溫環(huán)境下往復運動易產生摩擦磨損,導致閥桿偏心,產生局部應力集中,同樣易引起閥桿受力不平衡,造成閥桿斷裂。
該船發(fā)電柴油機組使用一10號柴油,進入噴射系統(tǒng)前需經(jīng)過油柜粗濾器及機體精濾器兩道過濾,崗位人員定期組織油柜放殘及濾器清潔,近幾次濾器清潔均未發(fā)現(xiàn)異常,且查閱故障機組值班本燃油壓力無異常,其余4臺機組燃油壓力也正常,因此可排除油料品質的問題:船舶航行前,崗位人員對5臺發(fā)電機組氣閥間隙進行了檢查,未發(fā)現(xiàn)異常,查閱近半個月以來機組運行排溫數(shù)據(jù)均正常,因此可排除氣閥間隙不當因素:經(jīng)調閱維護保養(yǎng)記錄,本批次排氣閥為2015年發(fā)電機運行16000h原廠家保養(yǎng)時進行的統(tǒng)一更換,近期未進行過單獨更換,因此可基本排除閥桿質量問題。目前,該船5臺發(fā)電機組運行時間分別為:1#發(fā)電機31412h、2#發(fā)電機31720h、3#發(fā)電機31317h、4#發(fā)電機30815h、5#發(fā)電機30568h,均已接近第二個16000h大修周期,需對進排氣閥進行拆檢維護。在2015年16000h大修時,就因排氣閥閥盤與閥座長期在高溫高壓環(huán)境中運行產生變形,對所有排氣閥進行了換新,因此本次該發(fā)電柴油機組故障是由排氣閥長期工作造成閥盤變形,進而引起閥桿受力不均,應力集中導致閥桿斷裂的可能性較大。
3發(fā)電機運行管理
基于上述發(fā)電柴油機故障因素,在各項航行保障中只能選擇其他4臺發(fā)電機組交替運行使用,為防止其他機組故障,做了針對性的維護保養(yǎng)和運行檢查,并總結出以下四點經(jīng)驗做法:一是“交接",主要是在交接班時對值班期間檢查的現(xiàn)象和運行情況做好進一步的明確:二是“檢查",到達現(xiàn)場觀察機組本身有無明顯異常(如跑冒滴漏或影響運行的雜物等）,各參數(shù)運行狀態(tài)是否在規(guī)定范圍,油柜液位是否在規(guī)定范圍:三是“聽",在檢查時通過銅棒傾聽發(fā)電機組各缸運行聲音,不放過任何異常聲響:四是“聞",通過嗅聞機組有無異味,判斷有無漏油或排煙管漏煙等情況。
4總結及建議
發(fā)電柴油機是船舶的電力來源,其運行好壞直接影響著船舶電力的供應,故障嚴重時會造成巨大的人員傷亡和財產損失。因此,在日常的維護管理中崗位人員應加強業(yè)務學習,提高發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力,正確操作保養(yǎng)與發(fā)電柴油機相關的每一臺設備,保養(yǎng)完畢后應及時復查復核,并在值班巡視中加大巡查力度,為船舶電力安全提供可靠保障。
根據(jù)本文所述的故障產生原因和后續(xù)處置安排,建議從以下三個方面加強對發(fā)電柴油機在內的關鍵設備的維護保養(yǎng)工作:一是密切關注設備狀態(tài)管控,定期開展設備檢查工作,為排除設備隱患,避免設備出現(xiàn)問題,需要崗位人員切實掌握設備狀態(tài)和維修保養(yǎng)周期等重要信息,這對緊前謀劃和開展設備保養(yǎng)工作,確保設備狀態(tài)穩(wěn)定可靠有著重要的意義。二是科學有效地制訂設備保養(yǎng)計劃,當前,受疫情影響,船舶靠港時間進一步縮短,無法集中時間一次性完成大量保養(yǎng)工作。這就需要科學制訂設備維護保養(yǎng)計劃,將原先系統(tǒng)的保養(yǎng)工作化整為零,適應當前形勢要求,提前聯(lián)系維修廠家,協(xié)調備件,確?？扛奂葱?充分利用短暫的靠港時間穿插開展設備維護保養(yǎng)工作。三是全面提升崗位人員專業(yè)技能,培養(yǎng)一批能夠提前發(fā)現(xiàn)并有效處理故障的技術骨干,高效開展設備維護保養(yǎng)和故障應急處置工作。
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