導(dǎo)讀

此文從可能引起排溫過(guò)高的原因出發(fā),分析找出導(dǎo)致該機(jī)單缸和整機(jī)排溫過(guò)高的實(shí)際原因,并提出治理措施。

一、前 言

排煙溫度過(guò)高是發(fā)電柴油機(jī)的頻發(fā)故障，它不僅嚴(yán)重影響柴油機(jī)的可靠性和安全性，而且還會(huì)降低柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。

若發(fā)電柴油機(jī)出現(xiàn)此類(lèi)故障,應(yīng)及時(shí)加以解決。

本文正是從這一故障出發(fā),找出導(dǎo)致該機(jī)單缸和整機(jī)排溫過(guò)高的實(shí)際原因,并提出治理措施。

本輪發(fā)電柴油機(jī)型號(hào)為SULZER3A25,額定功率367kW,配用發(fā)電機(jī)功率320kW,標(biāo)定轉(zhuǎn)速750r/min,增壓器型號(hào)VTR160,采用定壓增壓。

由于該副機(jī)長(zhǎng)時(shí)間來(lái)存在排溫過(guò)高的問(wèn)題，并考慮到該機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)嚴(yán)重，船上常限制其運(yùn)行負(fù)荷在額定功率的1/3左右。

該副機(jī)實(shí)測(cè)排溫見(jiàn)表1。

由表1可看出，該機(jī)排溫明顯存在兩方面的問(wèn)題:

(1)各缸排溫嚴(yán)重不均，1#、3#缸排溫偏高;

(2)整機(jī)總排溫度超高，110kW時(shí)實(shí)測(cè)排溫甚至超過(guò)說(shuō)明書(shū)中240kW時(shí)的限制排溫。

二、分析與處理

排煙溫度是反映柴油機(jī)熱負(fù)荷大小的重要參數(shù)，而影響排溫的兩大因素是換氣質(zhì)量和燃油噴射與燃燒質(zhì)量。

在柴油機(jī)管理中，影響換氣質(zhì)量的因素主要有:

(1)廢氣渦輪增壓氣故障;

(2)進(jìn)氣系統(tǒng)嚴(yán)重漏泄;

(3）空冷器堵塞和臟污;

(4)進(jìn)氣總管著火; 

(5)氣道臟堵;

(6)進(jìn)排氣閥故障。

影響燃油噴射與燃燒質(zhì)量的因素主要有:

(1)燃油質(zhì)量問(wèn)題;

(2)各缸負(fù)荷不均;

(3)噴油器霧化不良;

(4)噴油正時(shí)問(wèn)題。

鑒于該機(jī)不僅單缸排溫不均，而且整機(jī)排溫過(guò)高，而單缸排溫不均又會(huì)影響整機(jī)排溫因此需先分析解決單缸排溫不均的問(wèn)題。

1、單缸排溫不均

（1）原因分析

上述影響排溫的因素分析中:

廢氣渦輪增壓器故障,進(jìn)氣系統(tǒng)嚴(yán)重漏泄，空冷器堵塞和臟污，進(jìn)氣總管著火等因素會(huì)影響整機(jī)排溫，而不會(huì)導(dǎo)致個(gè)別缸排溫偏高。因此單缸排溫偏高可從上述的其它幾個(gè)因素加以分析。

①進(jìn)排氣閥故障

氣閥間隙過(guò)小,在氣閥受熱后會(huì)關(guān)閉不嚴(yán);氣閥間隙過(guò)大，會(huì)影響氣閥正時(shí)，這些均會(huì)影響排溫。

經(jīng)對(duì)1#、3#氣閥間隙的測(cè)量和氣閥正時(shí)檢查,結(jié)果符合說(shuō)明書(shū)規(guī)定,因此可排除這一因素。

氣閥卡住也會(huì)使個(gè)別缸排溫偏高,從故障現(xiàn)象看，也不是這種情況。

個(gè)別缸排氣閥漏泄,會(huì)導(dǎo)致該缸空氣量不足,壓縮壓力降低，致使排溫升高。通過(guò)測(cè)取三缸示功圖做比較,最大壓縮壓力無(wú)異,因此可排除這一因素。(后經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)排氣閥密封良好)

②氣道臟堵

個(gè)別缸氣道臟堵會(huì)導(dǎo)致該缸排溫升高，但本機(jī)距上次吊缸時(shí)間不是太長(zhǎng)，且上次吊缸對(duì)進(jìn)排氣道進(jìn)行了徹底清潔,鑒于該機(jī)1#、3#缸排溫嚴(yán)重偏高,至少這應(yīng)不是主要因素。

這樣可能原因就集中在以下三方面:

噴油器霧化不良;各缸負(fù)荷不均;噴油正時(shí)問(wèn)題。

為查明單缸排溫不均的具體原因，船上測(cè)取了該機(jī)各缸爆壓值,噴油提前角,檢查了油泵刻度值。

有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2:

我們知道:

若某缸排溫高(Tr↑),爆壓高(Pz↑),則該機(jī)負(fù)荷高;若排溫低(Tr↓),爆壓低(Pz↓),則負(fù)荷低;排溫高(Tr↑),爆壓低(Pz↓),則噴油提前角太小;排溫低( Tr↓),爆壓高( Pz↑),則噴油提前角太大;排溫高( Tr↑),爆壓正常,則可能是噴油器的問(wèn)題。

表2顯示:

排溫最高的3#缸,其爆壓值也最高,說(shuō)明該缸負(fù)荷較高。

負(fù)荷高低主要取決于噴油量,表2中3#缸油泵刻度值確高于1#、2#缸。

因此可以認(rèn)為該缸是因噴油量較大,負(fù)荷較高,從而引起排溫偏高。

噴油正時(shí)也影響排溫,噴油提前角太小,會(huì)使爆壓降低,排溫升高。

查說(shuō)明書(shū),該機(jī)100%負(fù)荷時(shí),噴油提前角為17.5度。

由表2知各缸噴油提前角均接近此值,這說(shuō)明三缸排溫偏高與噴油正時(shí)無(wú)關(guān)。

表2中排溫較高的1#缸,其爆壓值接近排溫較低的2#缸，數(shù)值正常，由此可考慮是噴油器方面的故障。

該機(jī)噴油器為多孔噴油器,拆檢試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):2#、3#缸噴油器未見(jiàn)異常，1#缸噴油器啟閥壓力正常且密封性良好,但霧化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)霧化不良,噴射后有燃油滴漏現(xiàn)象。

（2）故障處理

根據(jù)分析，對(duì)3#缸進(jìn)行了單缸調(diào)油，更換了1#缸噴油器。之后,測(cè)得有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3:

比較表3表2,可以看出:

經(jīng)對(duì)3#缸單缸調(diào)油和更換1#缸噴油器后,3#缸油泵刻度值降低,爆壓值下降,1#、3#缸排溫均下降。

這樣,各缸爆壓值和油泵刻度值趨于一致,各缸排溫也趨于平衡。

由此說(shuō)明前面的理論分析是正確的:

1#缸排溫過(guò)高是因噴油器故障致使霧化不良引起的;3#缸是因單缸負(fù)荷較高引起的。

單缸排溫得以平衡,總排溫度雖稍有降低,但仍高居不下，下面進(jìn)一步加以分析解決。

2、整機(jī)排溫過(guò)高

（1）原因分析

影響整機(jī)排溫的因素是多方面的，下面就幾個(gè)主要方面加以分析。

1）燃油質(zhì)量問(wèn)題

燃油質(zhì)量是影響整機(jī)排溫的重要因素，若燃油質(zhì)量不能滿足霧化要求,則會(huì)引起燃油霧化不良,燃燒惡化,排溫升高。

本輪副機(jī)使用20號(hào)重柴油,燃油在進(jìn)入副機(jī)前無(wú)加熱設(shè)備。

按說(shuō)明書(shū)霧化要求,燃油在20℃時(shí)恩氏粘度為3.7°E，查燃油粘溫圖，在50℃時(shí)對(duì)應(yīng)恩氏粘度為1.7°E。

夏季使用的重柴油一般能達(dá)到50℃左右,而20號(hào)重柴油在50℃時(shí)對(duì)應(yīng)的恩氏粘度為1.8°E，與霧化要求粘度相近，因此所用燃油性能滿足良好霧化要求。

除非錯(cuò)駁燃油或裝油時(shí)嚴(yán)重溢油造成重柴油嚴(yán)重污混時(shí)，一般可以不考慮因使用重柴油對(duì)排溫的影響。

2）掃氣壓力太低

掃氣壓力太低意味著進(jìn)入氣缸的空氣量減少，引起氣缸內(nèi)燃燒不良,后燃加重,排溫升高。

該機(jī)在進(jìn)氣總管上未安裝壓力表和溫度表。

為測(cè)量進(jìn)氣溫度和掃氣壓力，于是輪機(jī)員在進(jìn)氣總管上安裝了壓力表和溫度表。測(cè)得有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4:

根據(jù)說(shuō)明書(shū),要保證航行時(shí)單機(jī)正常使用(功率一般在100~140kW)，且燃燒良好,排溫不超過(guò)限制值，需保持進(jìn)氣壓力在0.32MPa以上。

由表4中掃氣壓力低于0.32MPa，且在此期間觀察到柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)煙囪冒黑煙,這說(shuō)明該機(jī)存在掃氣壓力不足的問(wèn)題。

導(dǎo)致掃氣壓力不足的可能原因有:

①進(jìn)氣系統(tǒng)嚴(yán)重漏泄

經(jīng)仔細(xì)檢查,未發(fā)現(xiàn)任何漏泄,可以排除此原因。

②空冷器空氣側(cè)嚴(yán)重堵塞

如果空冷器空氣側(cè)嚴(yán)重堵塞,會(huì)造成阻力增大,使得掃氣壓力降低。

此空冷器距上次清洗時(shí)間不是太長(zhǎng)，且空冷器空氣側(cè)不容易臟堵。

這暫時(shí)可不作為主要因素考慮,詳情有待修船時(shí)拆檢查明。

③廢氣渦輪增壓器故障

a．機(jī)械方面增壓器軸承和軸封處的管理要求較高,這部分也容易受到污染。

污染后,容易引起軸承燒損,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)受阻，轉(zhuǎn)速降低,增壓壓力下降。

檢查時(shí)，從觀察孔觀察到透平油發(fā)黑，于是更換了透平油，但在短時(shí)間內(nèi)油質(zhì)又惡化，由此可以斷定增壓器存在機(jī)械方面的故障。

b.渦輪方面渦輪葉片污損、變形，噴嘴環(huán)葉片變形,均會(huì)導(dǎo)致渦輪效率降低，轉(zhuǎn)速下降,增壓壓力隨之下降。

c.壓氣機(jī)方面壓氣機(jī)空氣濾網(wǎng)臟堵，葉輪及擴(kuò)壓器通道污損,這些均可使流阻增大,增壓壓力下降。

3)掃氣溫度太高

掃氣溫度也是影響整機(jī)排溫的重要因素。

掃氣溫度升高，會(huì)使掃氣密度降低，從而減少了掃氣量，使得排溫升高。

由表4可以看出掃氣溫度明顯偏高。

若按正常情況掃氣溫度在46℃左右,進(jìn)氣溫度每提高1℃,經(jīng)燃燒后排煙溫度升高3℃計(jì)算，該機(jī)掃氣溫度高達(dá)54~56℃，這種溫差8~10℃會(huì)使排溫升高約24~30℃。

因此,掃氣溫度太高對(duì)該機(jī)排煙溫度的影響不可忽視。

掃氣溫度太高,主要有三方面的原因:

①掃氣總管著火

該機(jī)掃氣溫度較高，排溫過(guò)高,煙囪冒黑煙,具有進(jìn)氣總管著火的一些征兆。

但該機(jī)長(zhǎng)時(shí)間來(lái)存在排煙溫度超高的問(wèn)題，且打開(kāi)進(jìn)氣總管放殘考克并未發(fā)現(xiàn)有煙氣沖出。由此可判斷原因不在于此。

②空冷器換熱面臟污

該機(jī)空冷器距上次清洗時(shí)間雖不是太長(zhǎng)，但近期該輪長(zhǎng)時(shí)間在混濁、臟污水域停泊,估計(jì)空冷器海水側(cè)已經(jīng)臟污。

③冷卻海水量不足

本輪屬于老齡船，管路銹蝕嚴(yán)重，常出現(xiàn)漏穿現(xiàn)象。

為防止漏穿,副機(jī)海水泵常不能開(kāi)至正常壓力,這樣就減少了空冷器冷卻海水流量，從而降低了冷卻效果,也就會(huì)導(dǎo)致掃氣溫度升高。這有待于修船時(shí)徹底解決。

（2）故障處理

為查明實(shí)際原因,船上對(duì)增壓器進(jìn)行了拆檢,結(jié)果發(fā)現(xiàn):

渦輪及壓氣機(jī)除少量臟污外,并無(wú)其他問(wèn)題。

然而,增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)有卡阻現(xiàn)象,渦輪側(cè)軸承燒損。

結(jié)合運(yùn)行中透平油迅速變值的現(xiàn)象來(lái)看，經(jīng)分析認(rèn)為是由于氣封不足，致使廢氣進(jìn)入透平油中，結(jié)碳，從而使軸承存在磨粒磨損以及因油質(zhì)惡化,潤(rùn)滑不良,造成軸承發(fā)熱燒損。

這樣就使得軸承轉(zhuǎn)速下降，增壓壓力降低。

因此,船上更換了軸承,并清潔了臟污之處。

另外，拆開(kāi)空冷器發(fā)現(xiàn)其海水側(cè)確實(shí)臟污嚴(yán)重，于是進(jìn)行了清潔。

經(jīng)上述處理后,測(cè)得有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5:

比較表5表4知:

掃氣壓力升高到接近正常值,掃氣溫度也有明顯下降;比較表5、表3知:各缸排溫及總排溫度都隨之大幅降低。

三、結(jié) 論

由上述分析與處理可知，本機(jī)排煙溫度過(guò)高實(shí)際原因如下:

單缸排溫過(guò)高，3#缸是因負(fù)荷較高引起，1#缸是因噴油器霧化不良引起;整機(jī)排溫過(guò)高,是由于廢氣渦輪增壓器渦輪側(cè)氣封不足,導(dǎo)致透平油變質(zhì)，軸承燒損,從而增壓器轉(zhuǎn)速降低,掃氣壓力降低;空冷器海水側(cè)臟污,冷卻海水壓力不足,致使掃氣溫度升高。

四、結(jié)束語(yǔ)

本輪2#副機(jī)使用年限已久,排溫超高原因是多方面的。

該機(jī)經(jīng)上述綜合治理后,雖各缸排溫趨于平衡，整機(jī)總排溫度也大幅下降，但與說(shuō)明書(shū)相應(yīng)負(fù)荷限制排溫相比，仍高出較多。

筆者建議在即將安排的修船中,可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)一步降低排溫:

換新銹蝕的海水管路,提高空冷器冷卻海水壓力;吊缸檢查氣缸套、活塞環(huán)間密封狀況,并作出相應(yīng)檢修處理等。

隨著柴油機(jī)單缸功率的提高，增壓器增壓壓力愈來(lái)愈高,這對(duì)增壓器的管理就提出了更高的要求。

然而,傳統(tǒng)上輪機(jī)員們對(duì)“油”的管理較為重視,較為注重噴油泵、噴油器等的維護(hù)保養(yǎng);而對(duì)“氣”的管理還不夠重視，如在增壓器、空冷器，特別是增壓器的管理上還較為疏忽。

該機(jī)掃氣壓力表和掃氣溫度表已損壞多年，卻未得到更換,從而無(wú)法測(cè)得掃氣壓力和溫度,輪機(jī)員們?cè)谡麢C(jī)排溫過(guò)高的故障分析與排除中頗費(fèi)周折。

因此,筆者認(rèn)為，隨著柴油機(jī)增壓壓力的提高,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)“氣”的管理的重視,特別是增壓器管理的重視。

END