发电柴油机排烟温度过高故障判断与消除

装订线大连海事大学毕 业 论 文二一三年六月发电柴油机排烟温度过高故障判断与消除专业班级：船舶与海洋工程 姓 名： 李佳 指导教师： 冯伟 继续教育学院摘 要众所周知，船舶的日常营运过程中，会出现很多大大小小的问题，其中，发电柴油机温度的控制有事一个很难解决的问题。排烟温度是发电柴油机的重要参数之一，它能基本反应各缸燃烧的情况。在柴油机技术状态良好的情况下，它能反应各缸负荷分配的情况。“汇盛”轮在运行过程中发生排气温度过高的故障，给公司造成了重大损失。本文将通过对整个装置进行了全面分析，找出船舶发电柴油机排烟温度过高的根本原因并制定合适的解决方案。关键词：发电柴油机；排气温度；故障分析；故障处理IABSTRACTAs we all know, during the ship's daily operations, there will be a lot of problems large and small, in which power a diesel engine temperature control is something very difficult to solve. Generation diesel engine exhaust gas temperature is one of the important parameters, which can burn the basic reaction conditions of each cylinder. Good condition in the case of diesel technology, the reaction can load allocation of the respective cylinders. YRCW offshore company in a wheel during operation fault occurs exhaust temperature is too high, resulting in a significant loss to the company. This will be through the entire unit conducted a comprehensive analysis to identify marine diesel engine exhaust gas temperature is too high electricity root causes and develop appropriate solutions. Keywords: diesel engine, exhaust temperature, writing, guide, format12目 录第1章 绪论11.1 背景及意义11.2 研究方法11.3 本章小结2第2章 理论知识的简单介绍32.1 燃烧过程32.2 燃油喷射系统42.3 增压系统4第3章 故障分析排查53.1 从燃油喷射与燃烧质量方面考虑53.2 从换气方面考虑73.3 本章小结8第4章 结论9结束语10参考文献11致谢12发电柴油机排烟温度过高故障判断与消除第1章 绪论对同一台柴油机而言，排烟温度的高低在一定程度上反映了缸内负荷的大小与燃烧质量的好坏。柴油机排烟温度过高，不但标志热负荷过高，而且还会引起经济性和可靠性下降。因此，排烟温度通常用来衡量柴油机热负荷的大小，是柴油机运行管理中须重点监测参数，也是柴油机性能分析的重要依据。1.1 背景及意义“汇盛”轮建造于1982年，于1984年下水，该船长193.84m,总吨25231.05T，净吨20257.07T，船速14.5RTS，设计航区为远洋型散货船。该轮具备3台型号相同的柴油机发电机组，型号MAN 7V 235/33HL额定功率600KW , 标定转速600rmin，增压器型号VTR160。由于使用年限较长，该机组的技术状态有所下降。按照柴油机发电机说叫书的要求，各缸排烟温度不得超过400，增压器前排烟总管排烟温度不得超过420。当该套机组使用达到10多年多的时候，排烟温度过高的问题便凸显出来，最近几年( 使用已达26年)，若使排烟温度保持在许用排烟温度的上限，则发电机功率只能达到180KW。结果导致该柴油机发电机只能长期在低功率下运行。从而降低船舶营运的经济性，提高了运营成本。例如每年增加的运营费用简单核算如下：一般“汇盛”轮维持正常的航行或停泊均需要200KW左右。当3台机组都能在额定功率下正常工作时，只用一台发电机组进行发电，其他2台发电机组进行备份等待。为此只能2台机组同时工作方能满足需求。这样，每天需要多增加1t左右的优质柴油，按目前柴油8000元t 价格，每年使用300天计算，则每年需要额外增加240万元以上的费用。这还没有包括因备份发电机组减少而增加的在公海上船舶停车所造成的航运损失。1.2 研究方法本文根据汇盛轮在从越南到韩国的航行期间，发现柴油机的排烟温度逐渐上升，对其整个装置进行了全面分析，找出了船舶柴油机排烟温度过高的原因，并经处理，排除了故障。1.3 本章小结对船舶柴油机排烟温度过高进行研究，使其恢复到了一个理想的状态，从而保证了主机的正常运转。第2章理论知识的简单介绍2.1 燃烧过程燃烧过程分为四个阶段：滞燃阶段，速燃阶段，缓燃阶段，后燃阶段滞燃阶段，是燃烧前燃油的一系列物理和化学准备阶段，自喷油始点（A）燃油雾化进入气缸（未燃烧）开始，至燃烧始点（B，着火点）燃油被点燃止。滞燃期长短，取决于当时气缸内物理、化学环境，即燃烧条件，影响因素甚多，留待下面逐一讨论速燃阶段，从气缸内燃油发火燃烧开始（着火点B）到出现最高压力点（C），其间还有燃油雾化喷入。速燃阶段的长短，取决于：缓然阶段的起始点，即滞燃和速燃阶段的长短，以及燃烧准备质量和燃烧质量；继续喷入的燃油量，以及燃油的燃烧条件。缓燃阶段，从气缸内工质出现最高压力点（C）到最高温度点（D）。喷油终点可能延长至缓燃阶段的前期。缓燃阶段的长短，取决于：缓燃阶段的起始点，即滞燃和速燃阶段的长短，以及燃烧准备质量和燃烧质量；继续喷入的燃油量（喷油终点），以及燃油的燃烧条件。后燃阶段，自最高温度点（D）至燃烧终点（E）。后燃阶段长短取决于：滞燃阶段、速燃阶段和缓燃阶段的长短；以及燃烧准备质量和燃烧质量；以及燃油的燃烧条件。2.2 燃油喷射系统该副机的燃油喷射系统是典型的柱塞泵式喷射系统，该系统的基本组成是高压喷油泵、喷油器及高压油管。柴油机工作时，柱塞3由喷油泵凸轮1经滚轮2驱动。凸轮1固定在凸轮轴上，并通过由曲轴带动的凸轮轴传动机构。凸轮按一定时刻顶动滚轮，从而保证了喷射定时的要求。柱塞3上行其上端面封闭孔A时，泵腔中的燃油受到压缩；当油压升高到克服弹簧5的弹力和高压油管中的残余压力是，出油阀4开启，压力油泵如出油阀空间B，此为供油始点。高压燃油沿高压油管6传递到喷油器8端空间C，当其供油压力大于喷油器弹簧7的预紧力是针阀向上跳起，高压燃油经喷孔10喷入气缸。当柱塞下部的斜槽边缘开启油孔A时，泵腔高压燃油经斜槽回油至进油空间， （图2） 出油阀相继落座，此为供油终点，伺候当空间C的油压低于弹簧7预紧力是，制作落座，喷油结束。柱塞下行时泵腔内为充油过程。2.3 增压系统该副机增压器型号为VTR160，其工作原理为：在废气端，柴油机的废气约以0.3MPa的压力和很高的速度沿进气蜗壳进入喷嘴环，在喷嘴环呢将废气的压力能转变为动能，使气流加速，然后气流以 （图3） 更高的速度并以一定的方向进入工作叶轮。从叶轮中流出的废气进入导流器，并顺着导流器进入排气壳再从烟道中排除。在压气机端，空气经过滤器、消音器和进气通道导流后，轴向的进入叶轮，在叶轮中空气被带动旋转而产生离心力，是空气被压缩，压力逐渐升高速度也增加，然后以很高的速度和一定的压力被甩出叶轮，进入扩压器，是增压空气压力再度提高，然后进入排气蜗壳，并通过空气中间冷却器冷却后进入扫气箱供柴油机使用。第3章故障分析排查排烟温度是反映发电柴油机大小的重要参数，而影响排烟温度的两大因素是换气质量和燃油喷射与燃烧质量。影响燃油喷射与燃烧质量的因素有；( 1 ) 燃油质量问题；( 2 ) 各缸负荷不均；( 3 ) 喷油器雾化不良；( 4 ) 喷油正时问题。在柴油机管理中，影响换气质量的因素有：( 5 ) 废气涡轮增压器故障；( 6 ) 进气系统严重漏泄；( 7 ) 空冷器堵塞和脏污；( 8 ) 进气总管着火；( 9 ) 气道脏堵；( 10 ) 进排气阀故障。用发电机大修机会，抽取NO.2机做吊缸试验，并从以下几方面进行分析、排查及故障处理。3.1 从燃油喷射与燃烧质量方面考虑 ( 1 ) 排除燃油质量问题，该发电柴油机使用的是轻柴油，查看副机( 即发电柴油机，相对动力柴油机简称副机 )日记一年来的记录，排气温度没有因为每次在不同港口加油而发生明显变化，说明长期以来所用油品不成问题。( 2 )排除各缸符合不均问题，查看副机日志，确实存在各缸负荷排温不一致现象，最高与最低差值30。吊缸前通过测取该机各缸高压油泵刻度值、喷油提前角、爆值（下表），进行比较分析，得出如下结论：各缸高压油泵油门刻度值都一致，排除了各缸供油量不一致的嫌疑;80KW时缸数1234567排烟温度240240240250240240230油门刻度6.06.06.06,26.06.05,9爆压值52535250535254140KW时缸数1234567排烟温度340340340340360350330油门刻度9.89.69.89.810109.6爆压值62626062575864（3）排除喷油雾化不良问题，在2.1中我们了解了燃油喷射系统的工作原理，喷油雾化不良的主要原因是：柱塞偶件的磨损、拉毛、卡紧、咬死以及穴蚀。出油阀偶件的磨损、阀杆的卡紧和咬死。针阀偶件的密封面磨损及针阀卡紧、咬死。喷油嘴的喷孔堵塞、磨损、以及裂纹 对于原因、我们采用检查油泵与出油阀的综合密封性的方法，即在喷油泵高压油管接头处装压力表，手动泵油至说明书规定的泵油压力时停止泵油，按 住手柄不动，观察压力指针。此压力读数在30内保持未变，故油泵与出油阀的密封性良好，排除了原因、。详情如下图（图4综合密封检查连接示意图）对于原因、我们对各缸的喷油器进行了拆检，对喷油嘴进行了清理，并将有裂纹的喷嘴进了换新，再重新调试喷油器的启阀压力，使其压力达到28MPa，并且雾化状况都良好一致。（图5喷油嘴与针阀偶件）（4）排除喷油正时问题，在2.1中我们知道如果整体喷油定时错误, 致使喷油提前角减小,因着火前缸内温度与压力已下降, 而使滞燃期变长,最高燃烧压力降低, 后燃增加, 从而导致排烟温度升高。为排除此原因我们采用了课本中提到的标记法来测量其供油定时，测得其供油提前角为17度，与说明书中一致，故可排除此原因。3.2 从换气方面考虑（5）、（6）在值班巡回检查中并未发现进气系统漏泄，和进气总管着火的问题，故可排除原因（5）和原因（6）。（7）排除废气涡轮增压器故障，对此我们请了专业的厂家对增压器进行了拆检清洗，在厂家的检修报告中反应，轴承松弛，转子主轴下沉，铝质油封圆周向摩擦受损，这说明增压器存在机械方面的故障，导致了轴承传动受阻，转速下降，增压空气压力下降。为解决此故障厂家换新了轴承和油封，并做了动平衡试验，修磨压气端叶片3g。（8）排除进气系统漏泄的原因，在吊缸前二管轮测取 了各缸的示功图并做了比较，最大压缩压力各缸都基本 （图6废气端油封和轴承） 相同，这也排除了进气阀和缸内漏泄，空气量不足所导致的排烟温度升高的问题。（9）排除空冷器脏堵得原因，我们对空冷器进行了拆检，化学清洗，试压，通过此做法，既清通了空冷器海水侧也洗净了空气侧换热面的脏污，确保了空气流通不会脏堵和空气足够的冷却。在拆检空冷器时我们发现，由于空冷的流通管道比较狭小，所以无论是空冷器的海水侧还是空气侧的换热面脏堵都比较严重，这说明这也是导致排烟温度升高的主要原因之一。（10）气道脏堵愿意的排除，由于此型号的副机没有专门的增压器清洗设备，所以我们在拆检是发现增压器的增压端和废气端都脏污严重，解决此问题我们更换了透平滤网，清洁了增压器叶轮，扩压器，废气蜗壳和扫气道等。 （图7脏堵严重的扩压器）3.3效果对比经过以上两方面的检查处理之后，对副机进行负荷检查。100KW缸数1234567排烟温度230240230240220230230140KW缸数1234567排烟温度300300310310290300300160KW缸数1234567排烟温度330330330330310320330180KW缸数1234567排烟温度360350350360340360360从此次的负荷检查中我们发现，通过以上几方面的排查处理，NO.2副机的排烟温度明显下降。第4章结论在此次的故障排查过程，我发现主要的原因是在换气方面，如废气涡轮增压轴承磨损、主轴下沉、油封摩擦、致使阻力增大，从而使增压器转速降低、扫气压力降低，另外气道脏堵，空冷器脏堵也导致了扫气压力降低。而在燃油喷射与燃烧质量方面问题出现的问题则较少。这也与平常轮机员平常维护管理有着直接关系，通常轮机员比较注重喷油泵、喷油器等的维护保养，但在增压器、空冷器，特别是增压器的管理上较为疏忽。如NO.2副机上的扫气压力表和扫气温度表已损坏多年，却未得到更换，从而无法测得扫气压力和温度，致使轮机员们在整机排温过高的故障分析与排除中破费周折。本人认为，随着柴油机增压压力的提高，应加强对增压器管理的重视，如定期更换滤网、定期的拆检清洗增压器和空冷器等。通过这次对NO.2副机排烟温度过高因素的分析，总结如下：（1）单缸温度过高时有喷油器雾化不良引起。（2）整机排烟温度过高时因废气涡轮增压器轴承、主轴下沉、油封摩擦致使的增压器转速下降及气道脏堵、空冷器脏堵等导致的扫气压力下降引起的。此次NO.2副机故障就是整机排烟过高，其原因即是（2）。结 束 语柴油机排烟温度过高的原因较多也较复杂，多方位耐心分析排查，找出主要原因，是排除故障的有效途径。为了减少和及时地发现排烟温度过高这个故障，建议:(1)注意控制柴油机负荷，尽量避免柴油机超负荷运行。(2)严格执行管理制度，定期检查清洗空气滤器、增压器压气机端和废气涡轮端、废气锅炉、空冷器；定期拆验喷油器，进行压力试验，定期检查气阀机构，及时调整气阀间隙。(3)轮机管理人员应严密监视各缸排烟温度，各缸温差按说明书规定在50左右。(4)对监测仪表小心保养维护，对损坏的仪表应及时更换；各种检修纪录及运行状况记录完善，这对故障的发现和分析排查非常重要。参 考 文 献1孙培廷.船舶柴油机M.大连:大连海事大学出版社，20022吴恒.柴油机船舶动力装置管理M.大连:大连海事大学出版社，19923满一新.船机维修技术M.大连:大连海事大学出版社，19994孙建波、魏海军、于洪亮.船机管理与故障处理M.大连:大连海事大学出版2002致 谢感谢大连海事大学的各位老师，在学业上给予了我极大地鼓励和帮助，在生活上给与了我亲切热情的关怀。感谢轮机工程学院的老师教授我专业知识，为我即将参加的工作奠定了坚实基础。感谢家人和朋友对我的支持和鼓励，使我精神饱满、幸福快乐地度过大学时光。感谢冯伟老师对我毕业论文的辛勤指导，老师谦逊谨慎的治学作风、尽职尽责的工作态度将使我终身受益。在此，我向你们表示崇高的敬意和衷心的感谢！