船舶低溫淡水系統(tǒng)進(jìn)氣原因分析及故障排除

楊樹森,劉曉晨

(青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院,山東 青島 266071)

船舶低溫淡水系統(tǒng)進(jìn)氣原因分析及故障排除

楊樹森,劉曉晨

(青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院,山東 青島 266071)

低溫淡水系統(tǒng)壓力下降和壓力波動(dòng)通常是淡水泵本身出現(xiàn)機(jī)械性損壞或淡水泵發(fā)生汽蝕所致。文章從事故現(xiàn)象入手，通過觀察表面現(xiàn)象并對(duì)低溫淡水系統(tǒng)做全面檢查和分析，確認(rèn)低溫淡水系統(tǒng)壓力下降和波動(dòng)是由于空氣壓縮機(jī)冷卻器墊床長期使用后高溫老化、破碎，導(dǎo)致高壓空氣進(jìn)入船舶低溫淡水系統(tǒng)所引起。為避免再次出現(xiàn)同樣故障，將原來的橡膠墊床更換為厚紙板墊床。

低溫淡水系統(tǒng)；空氣壓縮機(jī)；空氣冷卻器

現(xiàn)代大型原油船VLCC為縮短海水管路、減少腐蝕和管路維護(hù)工作，并使氣缸冷卻水溫度穩(wěn)定，不受工況變化的影響，從而使柴油機(jī)始終在最佳冷卻狀態(tài)下工作，均采用了中央冷卻系統(tǒng)，即有2個(gè)單獨(dú)的淡水循環(huán)系統(tǒng)(高溫淡水、低溫淡水)和一個(gè)開式海水系統(tǒng)組成。中央冷卻器采用海水冷卻低溫淡水；低溫淡水(30～40 ℃)由中央冷卻水泵泵出，分別冷卻主機(jī)空氣冷卻器的低溫循環(huán)、各臺(tái)發(fā)電柴油機(jī)及其它冷卻器，并且部分低溫淡水通過混水閥進(jìn)入高溫淡水系統(tǒng)以調(diào)節(jié)高溫淡水系統(tǒng)的溫度；高溫淡水(80～85 ℃)用于冷卻主機(jī)汽缸套、汽缸蓋、廢氣渦輪增壓器和空冷器的高溫循環(huán)[1]。

該輪空氣壓縮機(jī)的空氣冷卻器為水腔―U型管型式，即水腔內(nèi)為強(qiáng)制循環(huán)的低溫淡水。U型管內(nèi)為高溫高壓的壓縮空氣，水腔和U型管的板面之間由橡膠墊床密封。冷卻水來自低溫淡水系統(tǒng)，由空壓機(jī)自帶冷卻水泵二次加壓，壓力在0.4～0.45 MPa之間，空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的高溫高壓空氣壓力在2.0～2.9 MPa之間。

1 事故經(jīng)過及現(xiàn)象

2015年12月，某VLCC正在寧波港卸貨作業(yè)，No.1和No.2發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，1臺(tái)鍋爐和2臺(tái)貨油泵進(jìn)行卸貨作業(yè)，值班人員在例行檢查中突然發(fā)現(xiàn)主顯示板上的No.1副機(jī)低溫淡水壓力由正常的0.45 MPa下降到0.35 MPa，并且有繼續(xù)下降的趨勢(shì)，馬上報(bào)告二管輪，二管輪到No.1副機(jī)機(jī)旁檢查，沒發(fā)現(xiàn)異常，回到集控室發(fā)現(xiàn)壓力還在下降。副機(jī)低溫淡水的低壓報(bào)警為0.2 MPa，如果壓力降低到此值以下，低溫淡水的流量降低到不足以冷卻副機(jī)的高溫淡水，將會(huì)造成副機(jī)高溫停車，進(jìn)而引起發(fā)電機(jī)跳電。此時(shí)壓力已降至0.25 MPa，而且伴有壓力波動(dòng)，這時(shí)又發(fā)現(xiàn)No.2副機(jī)低溫淡水壓力也在下降。為了保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，二管輪啟動(dòng)了另一臺(tái)低溫淡水泵，2臺(tái)低溫淡水泵同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)淡水壓力開始上升，但還是有波動(dòng)，No.1和No.2副機(jī)的淡水壓力也逐漸升高。輪機(jī)員經(jīng)過分析認(rèn)為，淡水泵壓力下降的原因可能是淡水泵葉輪、口環(huán)等部件腐蝕受損、離心泵內(nèi)漏過大或葉輪松脫，電機(jī)轉(zhuǎn)速低等原因?qū)е滦式档停珘毫Σ▌?dòng)也可能是離心泵汽蝕或系統(tǒng)進(jìn)氣。通過對(duì)3臺(tái)淡水泵輪番進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)，對(duì)每臺(tái)泵進(jìn)行運(yùn)行性檢查，發(fā)現(xiàn)單臺(tái)泵的運(yùn)行速度、機(jī)械噪音及溫度等參數(shù)均正常，卻始終達(dá)不到正常壓力，以此綜合判斷3臺(tái)泵同時(shí)損壞的可能性很小，基本排除了淡水泵出現(xiàn)機(jī)械損壞的可能性，確定是系統(tǒng)進(jìn)氣或淡水泵發(fā)生汽蝕所致。在對(duì)低溫淡水系統(tǒng)的水泵前后、管路高點(diǎn)及2臺(tái)副機(jī)空冷器放氣口放氣時(shí)，放出少量氣體，之后淡水壓力恢復(fù)正常，單臺(tái)淡水泵可以達(dá)到正常壓力。正當(dāng)大家準(zhǔn)備分析系統(tǒng)進(jìn)氣原因時(shí)，上述故障現(xiàn)象再次發(fā)生。輪機(jī)長通知貨控室停止卸貨，使發(fā)電機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，避免船舶失電帶來重大事故，同時(shí)查找故障原因。

2 原因分析

停止卸貨之后，先后停了鍋爐和No.1副機(jī)，對(duì)低溫淡水系統(tǒng)可能進(jìn)氣或淡水泵發(fā)生汽蝕的原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，原因可能有以下3點(diǎn)。

1)低溫淡水泵葉輪、口環(huán)等部分腐蝕，葉輪松脫，電機(jī)轉(zhuǎn)速低等原因使泵達(dá)不到額定壓力。

2)低溫膨脹水柜對(duì)系統(tǒng)的除氣、補(bǔ)水不及時(shí)，造成低溫淡水泵吸口壓力不足。

3)外界氣體進(jìn)入低溫淡水系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力波動(dòng)。

根據(jù)檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以明確以下4點(diǎn)。

1)通過對(duì)3臺(tái)泵的運(yùn)行性檢查，基本排除3臺(tái)泵發(fā)生機(jī)械故障的可能。

2)對(duì)系統(tǒng)放氣之后，單臺(tái)低溫淡水泵短時(shí)間運(yùn)行可以達(dá)到額定壓力，證實(shí)淡水泵沒有問題。

3)檢查低溫膨脹水柜，發(fā)現(xiàn)除氣、補(bǔ)水功能正常，排除淡水泵是由于吸入口的因素造成低溫淡水系統(tǒng)進(jìn)氣的可能。因此，基本確認(rèn)低溫淡水系統(tǒng)進(jìn)氣是由于外界氣體進(jìn)入。

4)如果是外界氣體進(jìn)入系統(tǒng)，只能是壓力高于低溫淡水泵壓力的氣源，不可能是大氣。主機(jī)、副機(jī)空冷器中增壓空氣的壓力也低于淡水壓力，根據(jù)低溫淡水流動(dòng)線路，可判斷系統(tǒng)進(jìn)氣是空壓機(jī)空冷器。此時(shí)把No.1空壓機(jī)放在手動(dòng)位置打氣，低溫淡水系統(tǒng)壓力波動(dòng)明顯，而停止打氣時(shí)，低溫淡水系統(tǒng)壓力幾乎無波動(dòng)，因此判斷為空壓機(jī)空冷器向低溫淡水系統(tǒng)漏氣。

3 故障排除

首先把No.1空壓機(jī)斷電，No.2空壓機(jī)轉(zhuǎn)換到自動(dòng)狀態(tài)，再次對(duì)系統(tǒng)放氣，當(dāng)氣體完全被放出，且低溫淡水系統(tǒng)壓力穩(wěn)定后，啟動(dòng)副機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，恢復(fù)鍋爐和貨油泵運(yùn)轉(zhuǎn)，繼續(xù)卸貨。同時(shí)對(duì)No.1空壓機(jī)的空冷器進(jìn)行解體檢查，在拆卸過程中，發(fā)現(xiàn)空冷器的水側(cè)和氣側(cè)的橡膠墊床老化、發(fā)硬，部分破碎，空冷器抽出后，檢查氣管和板面外觀，無異常。為使問題徹底解決，決定對(duì)空冷器進(jìn)行壓力試驗(yàn)。根據(jù)空冷器的形狀，很快制作了液壓試驗(yàn)的專用工具，經(jīng)過試驗(yàn)，確定空冷器無泄漏。原來的橡膠墊床更換為紙板墊床，裝復(fù)后，轉(zhuǎn)換到No.1空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)低溫淡水系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，無波動(dòng)，恢復(fù)正常工作。

4 結(jié)束語

本次故障能夠得到及時(shí)解決，得力于值班人員發(fā)現(xiàn)及時(shí)，輪機(jī)員判斷準(zhǔn)確。空壓機(jī)空冷器為高溫部件，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫度可達(dá)到150 ℃左右，橡膠墊床長期在高溫環(huán)境中工作容易老化，進(jìn)而引發(fā)泄漏，這樣的工作環(huán)境最好使用厚紙板墊床。另外，主管輪機(jī)員沒有定期對(duì)空壓機(jī)各部件進(jìn)行檢查，到出現(xiàn)問題時(shí)才去解決。通過此次故障，要求管理人員必須嚴(yán)格遵守計(jì)劃維修保養(yǎng)體系，各設(shè)備必須嚴(yán)格按照說明書的要求進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，確保其安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

[1] 周明順.船舶柴油機(jī)[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2006.

For the low-temperature fresh-water system,pressure fall and wave are usually led by mechanical damage of the fresh-water pump itself or cavitaton.In this paper,the low-temperature fresh-water system was checked and analyzed overall.It was confirmed that the pressure fall and wave were because of the high pressure air inlet of the system after the aging and broken on air compressor chiller ballast bed.To avoid the same fault,the rubber ballast bed was replaced into the thick cardboard one.

low-temperature fresh-water system;air compressor;air chiller

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.06.007

楊樹森(1966-),男,山東青島人，副教授，碩士，主要從事輪機(jī)工程教學(xué)和科研工作。

2017-08-07