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在船舶設(shè)備中，“四機一爐”對于航行安全的重要性不言而喻。鍋爐如果經(jīng)常發(fā)生故障，不但影響船舶的正常營運，還影響外部檢查，甚至影響船舶相關(guān)證書的簽發(fā)。尤其在一些老舊船當(dāng)中，船舶鍋爐故障率明顯高于其他設(shè)備，筆者在船期間就曾遇到這樣的一個故障，比較有代表性。
1 扎克鍋爐結(jié)構(gòu)與工作原理該輪為2011年投入運行的遠洋散貨船，機艙等級為AUTO-0。船舶鍋爐為燃油與廢氣組合式鍋爐，其燃燒器為德國扎克SAACKE SKVJ-M18單旋杯燃燒器，具體結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1所示[1]。轉(zhuǎn)杯罩6、轉(zhuǎn)杯7、一次風(fēng)葉輪12及螺旋狀導(dǎo)風(fēng)環(huán)3l在霧化電機28的驅(qū)動下高速逆時針旋轉(zhuǎn)。燃油通過燃油分配環(huán)33進入轉(zhuǎn)杯并沿轉(zhuǎn)杯外表面的噴射孔34噴入轉(zhuǎn)杯罩與轉(zhuǎn)杯之間的間隙。由于杯罩、轉(zhuǎn)杯的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力以及轉(zhuǎn)杯的喇叭形形狀，使燃油形成一層均勻的薄膜，從轉(zhuǎn)杯的邊緣徑向外擴散。一次風(fēng)32沿轉(zhuǎn)杯和杯罩間軸向?qū)?，在螺旋狀?dǎo)風(fēng)環(huán)的作用下高速旋轉(zhuǎn)，形成一個霧化錐。二次風(fēng)10的導(dǎo)入，使燃燒更加充分，三次風(fēng)5高速通過其中間傾斜的葉片，直接切入霧化錐外表面，形成旋轉(zhuǎn)的“穩(wěn)焰”氣流。風(fēng)門在伺服電機26控制的復(fù)合調(diào)節(jié)器作用下，通過凸輪帶和聯(lián)動機構(gòu)，使燃燒器隨油量變化而調(diào)整“風(fēng)門”開度，實現(xiàn)合理的風(fēng)油比。在導(dǎo)風(fēng)內(nèi)環(huán)上安裝了燃氣點火器2，燃油由電磁閥控制，在點火期間，電磁閥獲電開啟，與此同時產(chǎn)生電火花，從而使燃燒器正常點火運行。 2 故障現(xiàn)象及初步分析當(dāng)船舶機動航行或錨泊靠港時，該輪鍋爐一般正常使用MFO(重油)或MGO(輕油)燃料油。但在近期的幾個航次中屢次出現(xiàn)鍋爐燃用重油點爐時經(jīng)常點火失敗，出現(xiàn)報警故障，然而使用輕油時，則點火運行正常。由于使用MGO時點火正常，但使用MFO時點火失敗，因此可以初步排除鼓風(fēng)機、點火器、加熱器、燃油泵、火焰檢測器等方面的原因[2]。故而只能從調(diào)整合理風(fēng)油比、MFO油路清潔及查看油質(zhì)狀況這些角度進行初步排查。 2.1 檢查風(fēng)油比是否正常在燃燒器常見問題中，風(fēng)油比失調(diào)很有可能會導(dǎo)致燃燒不良甚至點火失敗。為同時滿足MFO或MGO燃油能夠在自動點火(AUTO模式)下均能成功運行，提高燃燒“穩(wěn)焰”效果，輪機員在對扎克燃燒器進行設(shè)置調(diào)整時，通過設(shè)定復(fù)合調(diào)節(jié)器(圖1中25)上的旋轉(zhuǎn)閥來調(diào)整燃燒器的供油量，同時又不斷調(diào)整凸輪帶形狀和聯(lián)動機構(gòu)來改變配入的風(fēng)量大小。通過改變二三次風(fēng)分配環(huán)(圖1中11)與一次風(fēng)風(fēng)機間隙量e (預(yù)設(shè)值3 mm)，可改變二三次風(fēng)的分配比，從而獲得合適的風(fēng)量。但經(jīng)過反反復(fù)復(fù)的多次調(diào)整嘗試還是出現(xiàn)輕油點火正常，重油點火失敗的現(xiàn)象。 圖1 SKVJ-M18燃燒器結(jié)構(gòu) 2.2 檢查油路是否堵塞MFO由于雜質(zhì)和黏度均高于MGO，所以很容易造成油路堵塞，點火困難[3]。因此，輪機員一方面根據(jù)MFO的黏溫特性重新設(shè)定重油的輸送溫度和霧化溫度，使重油的輸送黏度達到合理的數(shù)值，同時對重油管路濾器進行徹底的清洗并對噴嘴進行更換，以減少油路堵塞；另一方面，由于轉(zhuǎn)杯與杯罩的突出量f決定重油“霧化錐”開度，即開度愈大，不完全燃燒的重油微粒就愈容易黏附到軸向?qū)颦h(huán)和二次風(fēng)導(dǎo)向環(huán)上，也就愈容易形成結(jié)焦，從而不利于正常點火。所以輪機員也適當(dāng)?shù)販p小了轉(zhuǎn)杯與杯罩的突出量f，減少霧化錐開度。經(jīng)過疏通調(diào)整，雖然一開始達到了一定的效果，但經(jīng)過一段時間后，故障依舊出現(xiàn)。2.3 檢查油質(zhì)是否正常對于扎克燃燒器點火故障問題，雖然我們已嚴(yán)格按照說明書的要求進行保養(yǎng)、定期更換易損件而不是清洗重復(fù)使用(這在扎克燃燒器INSTRUCTION MANUAL使用手冊中明確提到：不要清潔噴嘴，要用新的噴嘴)、不厭其煩地調(diào)整風(fēng)油比、調(diào)解突出量，等等，但依舊無法解決問題。于是我們就懷疑是不是之前所加裝的重油油質(zhì)有問題，但當(dāng)我們加強對MFO凈化分離后仍然無濟于事，且當(dāng)本輪在下一航次加裝了新的MFO，我們立即嘗試使用新的MFO后，燃燒器依舊無法正常點火，而使用輕油則依然沒問題。3 故障解決方法經(jīng)了解，扎克燃燒器在新安裝的初始階段，性能良好，使用正常。但隨著時間的推移，故障率就會越來越高，這也是存在于公司其他船上同類產(chǎn)品的“通病”[4]。于是，當(dāng)能想到的方法都嘗試了而故障卻依然存在之后，公司幾乎所有使用同類產(chǎn)品的船舶干脆就不再使用MFO轉(zhuǎn)而直接使用MGO燃料油了，這無疑大大增加了公司的營運成本。為了徹底解決燃燒器無法實現(xiàn)重油點火這一疑難雜癥，我們排除了上述點火失敗的常規(guī)因素，轉(zhuǎn)而從扎克燃燒器的控制程序(PLC)入手[5]。經(jīng)過反復(fù)試驗，我們發(fā)現(xiàn)點火變壓器30—點火閥2—染料閥15、29—故障信號熄滅脈沖1的時序和時長有很大問題。扎克燃燒器在出廠時準(zhǔn)確點火時序如圖2所示，但實際上，在經(jīng)過長時間的使用后點火變壓器動作會稍稍提前、而點火閥動作會略微滯后。于是，我們把點火變壓器的獲電時間從原來的2 s延長了1 s，達到3 s，讓點火變壓器與點火閥的動作有了穩(wěn)定的交叉時間，點火失敗的問題一下子便迎刃而解了。由圖2我們可以看出，原來的扎克燃燒器的設(shè)計太過理想化，要求各種部件如點火變壓器和點火閥要瞬間同時動作。但實際上，因電子元器件的老化，信號發(fā)出的時間會有所變化，點火閥動作也會因油溫或者閥芯卡阻有滯后的可能，這些因素疊加在一起，就有可能出現(xiàn)變壓點火時間縮短提前結(jié)束，而點火閥噴油遲緩滯后的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致重油點火失敗。4 取得的成效一是有效地控制營運成本。如果用MGO替代MFO，成本會明顯增加。當(dāng)鍋爐需要使用燃油維持運行時，按照1.5 t/d的消耗量，重油和輕油的差價大約100美金/ t來計算，公司每天每艘船就能節(jié)約150美金。二是減少船員的工作量。鍋爐一旦故障，將影響相關(guān)設(shè)備如發(fā)電機用油、生活所需熱水等。因此，不管白天黑夜，船員都得立即去排查故障，這將增加船員的工作量、心理壓力大。目前，疫情已經(jīng)嚴(yán)重影響船員正常的工作和生活，減少鍋爐故障率，必將減輕船員的工作量、減輕船員的心理壓力，在疫情時期有特殊的意義。三是排除外部檢查的隱患。鍋爐的水位保護、點火火焰保護等都是PSC檢查的常規(guī)項目，如果鍋爐運行不能穩(wěn)定，這本身就是外部檢查中的一個嚴(yán)重缺陷。最近，PSC檢查形勢非常嚴(yán)峻，鍋爐能平穩(wěn)運行，大大減輕了外部檢查的壓力。5 結(jié) 語隨著船舶機艙自動化的程度越來越高，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，所涉及的原因有很多，可能是一種因素導(dǎo)致，也可能是幾種原因相互疊加導(dǎo)致。在對扎克燃燒器的日常管理使用中，需要對其故障的處理進行全方位的綜合分析，不僅要從機器設(shè)備的角度上考慮問題，還要學(xué)會從電子電氣與控制元件等方面多角度分析問題。尤其當(dāng)下AUTO-0的船舶越來越多，這就要求輪機員不斷提升自身機電設(shè)備管用養(yǎng)修的能力和水平。
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