發(fā)電柴油機(jī)排煙溫度過高故障判斷與消除

1、裝訂線大連海事大學(xué)畢 業(yè) 論 文二一三年六月發(fā)電柴油機(jī)排煙溫度過高故障判斷與消除專業(yè)班級(jí)：船舶與海洋工程 姓 名： 李佳 指導(dǎo)教師： 馮偉 繼續(xù)教育學(xué)院摘 要眾所周知，船舶的日常營(yíng)運(yùn)過程中，會(huì)出現(xiàn)很多大大小小的問題，其中，發(fā)電柴油機(jī)溫度的控制有事一個(gè)很難解決的問題。排煙溫度是發(fā)電柴油機(jī)的重要參數(shù)之一，它能基本反應(yīng)各缸燃燒的情況。在柴油機(jī)技術(shù)狀態(tài)良好的情況下，它能反應(yīng)各缸負(fù)荷分配的情況。“匯盛”輪在運(yùn)行過程中發(fā)生排氣溫度過高的故障，給公司造成了重大損失。本文將通過對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行了全面分析，找出船舶發(fā)電柴油機(jī)排煙溫度過高的根本原因并制定合適的解決方案。關(guān)鍵詞：發(fā)電柴油機(jī)；排氣溫度；故障分析；故障處

2、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 b

3、urn 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 co

4、mpany. 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 錄第1章 緒論11.1 背景及意義11.2

5、 研究方法11.3 本章小結(jié)2第2章 理論知識(shí)的簡(jiǎn)單介紹32.1 燃燒過程32.2 燃油噴射系統(tǒng)42.3 增壓系統(tǒng)4第3章 故障分析排查53.1 從燃油噴射與燃燒質(zhì)量方面考慮53.2 從換氣方面考慮73.3 本章小結(jié)8第4章 結(jié)論9結(jié)束語10參考文獻(xiàn)11致謝12發(fā)電柴油機(jī)排煙溫度過高故障判斷與消除第1章 緒論對(duì)同一臺(tái)柴油機(jī)而言，排煙溫度的高低在一定程度上反映了缸內(nèi)負(fù)荷的大小與燃燒質(zhì)量的好壞。柴油機(jī)排煙溫度過高，不但標(biāo)志熱負(fù)荷過高，而且還會(huì)引起經(jīng)濟(jì)性和可靠性下降。因此，排煙溫度通常用來衡量柴油機(jī)熱負(fù)荷的大小，是柴油機(jī)運(yùn)行管理中須重點(diǎn)監(jiān)測(cè)參數(shù)，也是柴油機(jī)性能分析的重要依據(jù)。1.1 背景及意義“匯盛

6、”輪建造于1982年，于1984年下水，該船長(zhǎng)193.84m,總噸25231.05T，凈噸20257.07T，船速14.5RTS，設(shè)計(jì)航區(qū)為遠(yuǎn)洋型散貨船。該輪具備3臺(tái)型號(hào)相同的柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組，型號(hào)MAN 7V 235/33HL額定功率600KW , 標(biāo)定轉(zhuǎn)速600rmin，增壓器型號(hào)VTR160。由于使用年限較長(zhǎng)，該機(jī)組的技術(shù)狀態(tài)有所下降。按照柴油機(jī)發(fā)電機(jī)說叫書的要求，各缸排煙溫度不得超過400，增壓器前排煙總管排煙溫度不得超過420。當(dāng)該套機(jī)組使用達(dá)到10多年多的時(shí)候，排煙溫度過高的問題便凸顯出來，最近幾年( 使用已達(dá)26年)，若使排煙溫度保持在許用排煙溫度的上限，則發(fā)電機(jī)功率只能達(dá)到180

7、KW。結(jié)果導(dǎo)致該柴油機(jī)發(fā)電機(jī)只能長(zhǎng)期在低功率下運(yùn)行。從而降低船舶營(yíng)運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性，提高了運(yùn)營(yíng)成本。例如每年增加的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用簡(jiǎn)單核算如下：一般“匯盛”輪維持正常的航行或停泊均需要200KW左右。當(dāng)3臺(tái)機(jī)組都能在額定功率下正常工作時(shí)，只用一臺(tái)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，其他2臺(tái)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行備份等待。為此只能2臺(tái)機(jī)組同時(shí)工作方能滿足需求。這樣，每天需要多增加1t左右的優(yōu)質(zhì)柴油，按目前柴油8000元t 價(jià)格，每年使用300天計(jì)算，則每年需要額外增加240萬元以上的費(fèi)用。這還沒有包括因備份發(fā)電機(jī)組減少而增加的在公海上船舶停車所造成的航運(yùn)損失。1.2 研究方法本文根據(jù)匯盛輪在從越南到韓國(guó)的航行期間，發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)的排煙溫度逐

8、漸上升，對(duì)其整個(gè)裝置進(jìn)行了全面分析，找出了船舶柴油機(jī)排煙溫度過高的原因，并經(jīng)處理，排除了故障。1.3 本章小結(jié)對(duì)船舶柴油機(jī)排煙溫度過高進(jìn)行研究，使其恢復(fù)到了一個(gè)理想的狀態(tài)，從而保證了主機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。第2章理論知識(shí)的簡(jiǎn)單介紹2.1 燃燒過程燃燒過程分為四個(gè)階段：滯燃階段，速燃階段，緩燃階段，后燃階段滯燃階段，是燃燒前燃油的一系列物理和化學(xué)準(zhǔn)備階段，自噴油始點(diǎn)（A）燃油霧化進(jìn)入氣缸（未燃燒）開始，至燃燒始點(diǎn)（B，著火點(diǎn)）燃油被點(diǎn)燃止。滯燃期長(zhǎng)短，取決于當(dāng)時(shí)氣缸內(nèi)物理、化學(xué)環(huán)境，即燃燒條件，影響因素甚多，留待下面逐一討論速燃階段，從氣缸內(nèi)燃油發(fā)火燃燒開始（著火點(diǎn)B）到出現(xiàn)最高壓力點(diǎn)（C），其間還有燃

9、油霧化噴入。速燃階段的長(zhǎng)短，取決于：緩然階段的起始點(diǎn)，即滯燃和速燃階段的長(zhǎng)短，以及燃燒準(zhǔn)備質(zhì)量和燃燒質(zhì)量；繼續(xù)噴入的燃油量，以及燃油的燃燒條件。緩燃階段，從氣缸內(nèi)工質(zhì)出現(xiàn)最高壓力點(diǎn)（C）到最高溫度點(diǎn)（D）。噴油終點(diǎn)可能延長(zhǎng)至緩燃階段的前期。緩燃階段的長(zhǎng)短，取決于：緩燃階段的起始點(diǎn)，即滯燃和速燃階段的長(zhǎng)短，以及燃燒準(zhǔn)備質(zhì)量和燃燒質(zhì)量；繼續(xù)噴入的燃油量（噴油終點(diǎn)），以及燃油的燃燒條件。后燃階段，自最高溫度點(diǎn)（D）至燃燒終點(diǎn)（E）。后燃階段長(zhǎng)短取決于：滯燃階段、速燃階段和緩燃階段的長(zhǎng)短；以及燃燒準(zhǔn)備質(zhì)量和燃燒質(zhì)量；以及燃油的燃燒條件。2.2 燃油噴射系統(tǒng)該副機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)是典型的柱塞泵式噴射系統(tǒng)，

10、該系統(tǒng)的基本組成是高壓噴油泵、噴油器及高壓油管。柴油機(jī)工作時(shí)，柱塞3由噴油泵凸輪1經(jīng)滾輪2驅(qū)動(dòng)。凸輪1固定在凸輪軸上，并通過由曲軸帶動(dòng)的凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。凸輪按一定時(shí)刻頂動(dòng)滾輪，從而保證了噴射定時(shí)的要求。柱塞3上行其上端面封閉孔A時(shí)，泵腔中的燃油受到壓縮；當(dāng)油壓升高到克服彈簧5的彈力和高壓油管中的殘余壓力是，出油閥4開啟，壓力油泵如出油閥空間B，此為供油始點(diǎn)。高壓燃油沿高壓油管6傳遞到噴油器8端空間C，當(dāng)其供油壓力大于噴油器彈簧7的預(yù)緊力是針閥向上跳起，高壓燃油經(jīng)噴孔10噴入氣缸。當(dāng)柱塞下部的斜槽邊緣開啟油孔A時(shí)，泵腔高壓燃油經(jīng)斜槽回油至進(jìn)油空間， （圖2） 出油閥相繼落座，此為供油終點(diǎn)，伺候當(dāng)

11、空間C的油壓低于彈簧7預(yù)緊力是，制作落座，噴油結(jié)束。柱塞下行時(shí)泵腔內(nèi)為充油過程。2.3 增壓系統(tǒng)該副機(jī)增壓器型號(hào)為VTR160，其工作原理為：在廢氣端，柴油機(jī)的廢氣約以0.3MPa的壓力和很高的速度沿進(jìn)氣蝸殼進(jìn)入噴嘴環(huán)，在噴嘴環(huán)呢將廢氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，使氣流加速，然后氣流以 （圖3） 更高的速度并以一定的方向進(jìn)入工作葉輪。從葉輪中流出的廢氣進(jìn)入導(dǎo)流器，并順著導(dǎo)流器進(jìn)入排氣殼再?gòu)臒煹乐信懦?。在壓氣機(jī)端，空氣經(jīng)過濾器、消音器和進(jìn)氣通道導(dǎo)流后，軸向的進(jìn)入葉輪，在葉輪中空氣被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生離心力，是空氣被壓縮，壓力逐漸升高速度也增加，然后以很高的速度和一定的壓力被甩出葉輪，進(jìn)入擴(kuò)壓器，是增壓空氣壓

12、力再度提高，然后進(jìn)入排氣蝸殼，并通過空氣中間冷卻器冷卻后進(jìn)入掃氣箱供柴油機(jī)使用。第3章故障分析排查排煙溫度是反映發(fā)電柴油機(jī)大小的重要參數(shù)，而影響排煙溫度的兩大因素是換氣質(zhì)量和燃油噴射與燃燒質(zhì)量。影響燃油噴射與燃燒質(zhì)量的因素有；( 1 ) 燃油質(zhì)量問題；( 2 ) 各缸負(fù)荷不均；( 3 ) 噴油器霧化不良；( 4 ) 噴油正時(shí)問題。在柴油機(jī)管理中，影響換氣質(zhì)量的因素有：( 5 ) 廢氣渦輪增壓器故障；( 6 ) 進(jìn)氣系統(tǒng)嚴(yán)重漏泄；( 7 ) 空冷器堵塞和臟污；( 8 ) 進(jìn)氣總管著火；( 9 ) 氣道臟堵；( 10 ) 進(jìn)排氣閥故障。用發(fā)電機(jī)大修機(jī)會(huì)，抽取NO.2機(jī)做吊缸試驗(yàn)，并從以下幾方面進(jìn)行

13、分析、排查及故障處理。3.1 從燃油噴射與燃燒質(zhì)量方面考慮 ( 1 ) 排除燃油質(zhì)量問題，該發(fā)電柴油機(jī)使用的是輕柴油，查看副機(jī)( 即發(fā)電柴油機(jī)，相對(duì)動(dòng)力柴油機(jī)簡(jiǎn)稱副機(jī) )日記一年來的記錄，排氣溫度沒有因?yàn)槊看卧诓煌劭诩佑投l(fā)生明顯變化，說明長(zhǎng)期以來所用油品不成問題。( 2 )排除各缸符合不均問題，查看副機(jī)日志，確實(shí)存在各缸負(fù)荷排溫不一致現(xiàn)象，最高與最低差值30。吊缸前通過測(cè)取該機(jī)各缸高壓油泵刻度值、噴油提前角、爆值（下表），進(jìn)行比較分析，得出如下結(jié)論：各缸高壓油泵油門刻度值都一致，排除了各缸供油量不一致的嫌疑;80KW時(shí)缸數(shù)1234567排煙溫度240240240250240240230油門

14、刻度6.06.06.06,26.06.05,9爆壓值52535250535254140KW時(shí)缸數(shù)1234567排煙溫度340340340340360350330油門刻度9.89.69.89.810109.6爆壓值62626062575864（3）排除噴油霧化不良問題，在2.1中我們了解了燃油噴射系統(tǒng)的工作原理，噴油霧化不良的主要原因是：柱塞偶件的磨損、拉毛、卡緊、咬死以及穴蝕。出油閥偶件的磨損、閥桿的卡緊和咬死。針閥偶件的密封面磨損及針閥卡緊、咬死。噴油嘴的噴孔堵塞、磨損、以及裂紋 對(duì)于原因、我們采用檢查油泵與出油閥的綜合密封性的方法，即在噴油泵高壓油管接頭處裝壓力表，手動(dòng)泵油至說明書規(guī)定的泵

15、油壓力時(shí)停止泵油，按 住手柄不動(dòng)，觀察壓力指針。此壓力讀數(shù)在30內(nèi)保持未變，故油泵與出油閥的密封性良好，排除了原因、。詳情如下圖（圖4綜合密封檢查連接示意圖）對(duì)于原因、我們對(duì)各缸的噴油器進(jìn)行了拆檢，對(duì)噴油嘴進(jìn)行了清理，并將有裂紋的噴嘴進(jìn)了換新，再重新調(diào)試噴油器的啟閥壓力，使其壓力達(dá)到28MPa，并且霧化狀況都良好一致。（圖5噴油嘴與針閥偶件）（4）排除噴油正時(shí)問題，在2.1中我們知道如果整體噴油定時(shí)錯(cuò)誤, 致使噴油提前角減小,因著火前缸內(nèi)溫度與壓力已下降, 而使滯燃期變長(zhǎng),最高燃燒壓力降低, 后燃增加, 從而導(dǎo)致排煙溫度升高。為排除此原因我們采用了課本中提到的標(biāo)記法來測(cè)量其供油定時(shí)，測(cè)得其供油

16、提前角為17度，與說明書中一致，故可排除此原因。3.2 從換氣方面考慮（5）、（6）在值班巡回檢查中并未發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣系統(tǒng)漏泄，和進(jìn)氣總管著火的問題，故可排除原因（5）和原因（6）。（7）排除廢氣渦輪增壓器故障，對(duì)此我們請(qǐng)了專業(yè)的廠家對(duì)增壓器進(jìn)行了拆檢清洗，在廠家的檢修報(bào)告中反應(yīng)，軸承松弛，轉(zhuǎn)子主軸下沉，鋁質(zhì)油封圓周向摩擦受損，這說明增壓器存在機(jī)械方面的故障，導(dǎo)致了軸承傳動(dòng)受阻，轉(zhuǎn)速下降，增壓空氣壓力下降。為解決此故障廠家換新了軸承和油封，并做了動(dòng)平衡試驗(yàn)，修磨壓氣端葉片3g。（8）排除進(jìn)氣系統(tǒng)漏泄的原因，在吊缸前二管輪測(cè)取 了各缸的示功圖并做了比較，最大壓縮壓力各缸都基本 （圖6廢氣端油封和軸承）

17、 相同，這也排除了進(jìn)氣閥和缸內(nèi)漏泄，空氣量不足所導(dǎo)致的排煙溫度升高的問題。（9）排除空冷器臟堵得原因，我們對(duì)空冷器進(jìn)行了拆檢，化學(xué)清洗，試壓，通過此做法，既清通了空冷器海水側(cè)也洗凈了空氣側(cè)換熱面的臟污，確保了空氣流通不會(huì)臟堵和空氣足夠的冷卻。在拆檢空冷器時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，由于空冷的流通管道比較狹小，所以無論是空冷器的海水側(cè)還是空氣側(cè)的換熱面臟堵都比較嚴(yán)重，這說明這也是導(dǎo)致排煙溫度升高的主要原因之一。（10）氣道臟堵愿意的排除，由于此型號(hào)的副機(jī)沒有專門的增壓器清洗設(shè)備，所以我們?cè)诓饳z是發(fā)現(xiàn)增壓器的增壓端和廢氣端都臟污嚴(yán)重，解決此問題我們更換了透平濾網(wǎng)，清潔了增壓器葉輪，擴(kuò)壓器，廢氣蝸殼和掃氣道等。 （

18、圖7臟堵嚴(yán)重的擴(kuò)壓器）3.3效果對(duì)比經(jīng)過以上兩方面的檢查處理之后，對(duì)副機(jī)進(jìn)行負(fù)荷檢查。100KW缸數(shù)1234567排煙溫度230240230240220230230140KW缸數(shù)1234567排煙溫度300300310310290300300160KW缸數(shù)1234567排煙溫度330330330330310320330180KW缸數(shù)1234567排煙溫度360350350360340360360從此次的負(fù)荷檢查中我們發(fā)現(xiàn)，通過以上幾方面的排查處理，NO.2副機(jī)的排煙溫度明顯下降。第4章結(jié)論在此次的故障排查過程，我發(fā)現(xiàn)主要的原因是在換氣方面，如廢氣渦輪增壓軸承磨損、主軸下沉、油封摩擦、致使阻力增

19、大，從而使增壓器轉(zhuǎn)速降低、掃氣壓力降低，另外氣道臟堵，空冷器臟堵也導(dǎo)致了掃氣壓力降低。而在燃油噴射與燃燒質(zhì)量方面問題出現(xiàn)的問題則較少。這也與平常輪機(jī)員平常維護(hù)管理有著直接關(guān)系，通常輪機(jī)員比較注重噴油泵、噴油器等的維護(hù)保養(yǎng)，但在增壓器、空冷器，特別是增壓器的管理上較為疏忽。如NO.2副機(jī)上的掃氣壓力表和掃氣溫度表已損壞多年，卻未得到更換，從而無法測(cè)得掃氣壓力和溫度，致使輪機(jī)員們?cè)谡麢C(jī)排溫過高的故障分析與排除中破費(fèi)周折。本人認(rèn)為，隨著柴油機(jī)增壓壓力的提高，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)增壓器管理的重視，如定期更換濾網(wǎng)、定期的拆檢清洗增壓器和空冷器等。通過這次對(duì)NO.2副機(jī)排煙溫度過高因素的分析，總結(jié)如下：（1）單缸溫度過高時(shí)有噴油器霧化不良引起。（2）整機(jī)排煙溫度過高時(shí)因廢氣渦輪增壓器軸承、主軸下沉、油封摩擦致使的增壓器轉(zhuǎn)速下降及氣道臟堵、空冷器臟堵等導(dǎo)致的掃氣壓