海水淹沒過的柴油發(fā)電機(jī)組的維修與調(diào)試

詹顯正

（友聯(lián)船廠（蛇口）有限公司，廣東深圳 518054）

0 引言

在海洋航行中，船員操作不慎與錯(cuò)誤操作、溝通不暢、機(jī)械設(shè)備故障等，均可導(dǎo)致船舶柴油發(fā)電機(jī)組的損壞。船舶柴油發(fā)電機(jī)組又稱船舶輔機(jī)，為全船提供照明、通信、控制、空調(diào)、通風(fēng)、壓載、貨物駁運(yùn)等設(shè)備所需電力。本次維修的某條單點(diǎn)系泊FSO（Floating Storage and Offloading，浮動(dòng)存儲(chǔ)與卸載裝置）輪就是在生產(chǎn)中因船員操作失誤，且當(dāng)時(shí)海況惡劣導(dǎo)致機(jī)艙大量進(jìn)水，導(dǎo)致機(jī)艙機(jī)控室及以下部分被海水淹沒。考慮到船舶年齡、相關(guān)設(shè)備的工作年限及經(jīng)濟(jì)性因素，船東決定對(duì)該柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行維修。與常規(guī)柴油發(fā)電機(jī)組維修不同，被海水淹沒過的柴油發(fā)電機(jī)組必須解體到零件級(jí)別，且所有機(jī)械零件、電子元件及傳感器等必須徹底清潔并檢查。但是，如果經(jīng)清潔與修復(fù)后能恢復(fù)絕大多數(shù)機(jī)械與電氣功能，又可以產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益，調(diào)試修復(fù)后的測量數(shù)據(jù)也可以為相關(guān)設(shè)計(jì)及維修人員提供參考。

1 海水淹沒柴油發(fā)電機(jī)組概況

該輪本次海水損淹沒的發(fā)電機(jī)組中柴油機(jī)型號(hào)為DAIHATSU 6DS-26，發(fā)電機(jī)型號(hào)Mitsubishi CCC。柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)均為1974年生產(chǎn)，機(jī)齡很長。柴油機(jī)是6缸四沖程柴油機(jī)，最大轉(zhuǎn)速720 r/min，額定功率750 kW。發(fā)電機(jī)額定功率為937.5 kV·A，額定電壓450 V，額定電流1023 A，滿載勵(lì)磁電壓48 V，勵(lì)磁電流6.4 A，功率因數(shù)0.8。發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速與柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速相同。灌入機(jī)艙的海水將發(fā)電機(jī)組全部淹沒。該輪于2017年3月經(jīng)拖輪拖進(jìn)友聯(lián)船廠（蛇口）有限公司維修，進(jìn)廠時(shí)，機(jī)艙已被清潔干凈，具備施工條件。

2 柴油機(jī)維修

解體柴油機(jī)前應(yīng)將柴油機(jī)外部清潔干凈。首先，標(biāo)記并拆除柴油機(jī)的燃油、潤滑油管、海水冷卻水、淡水冷卻水、進(jìn)氣、排煙等相關(guān)管路和濾器，同時(shí)拆除溫度、壓力報(bào)警傳感器、儀表管線等測控系統(tǒng)。接下來拆除氣缸蓋，盤車取出活塞、曲柄連桿、換新缸套。起吊氣缸體，拆解曲軸軸承后將曲軸吊出，然后對(duì)油底殼進(jìn)行徹底清潔。

解體清潔后，根據(jù)零部件狀況進(jìn)行相應(yīng)維修和測量。在維修中，對(duì)活塞及活塞環(huán)、缸套、連桿和連桿螺栓、連桿瓦大小頭等關(guān)鍵部位進(jìn)行測量和修復(fù)。檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，曲軸全部軸頸銹蝕且有拉痕。因?yàn)閾Q新曲軸的成本過于高昂，因此只能聯(lián)系外協(xié)加以修復(fù)。

修理船用設(shè)備的服務(wù)商應(yīng)獲得相關(guān)船級(jí)社的形式認(rèn)可，提供零件的還應(yīng)獲得船級(jí)社的產(chǎn)品認(rèn)可。修理過程中應(yīng)聘請船級(jí)社驗(yàn)船師進(jìn)行檢驗(yàn)。船廠與維修項(xiàng)目組選擇了大連董氏鍍鐵有限公司進(jìn)行維修。經(jīng)過維修，曲軸軸頸外徑、主軸頸跳動(dòng)、法蘭徑向跳動(dòng)與端面跳動(dòng)，曲柄頸與主軸頸軸線平行度，曲柄臂距差均達(dá)標(biāo)。修復(fù)后，經(jīng)CDX-II電磁軛探傷儀探傷并做動(dòng)平衡檢驗(yàn)后，確認(rèn)曲軸修復(fù)合格，可以回裝。

柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)也全部進(jìn)行了拆檢和測量。進(jìn)、排氣氣門和氣門座進(jìn)行修復(fù)研磨；搖臂機(jī)構(gòu)和氣門彈簧全部拆檢。該機(jī)型進(jìn)、排氣，噴油定時(shí)的凸輪頂升機(jī)構(gòu)全部做在一條凸輪軸上（圖1）。打開每個(gè)道門可以看到，2個(gè)凸輪分別控制進(jìn)、排氣，另一個(gè)凸輪控制噴油機(jī)構(gòu)動(dòng)作。經(jīng)檢驗(yàn)，該凸輪軸凸輪尺寸及磨損沒有超限，凸輪軸彎曲、撓曲、扭轉(zhuǎn)變形均未超出極限范圍，可以繼續(xù)使用。但是，這種設(shè)計(jì)對(duì)凸輪軸的材料、發(fā)火順序設(shè)計(jì)、加工工藝、負(fù)載分配等要求非常高，而且一旦某凸輪失效將導(dǎo)致整根凸輪軸報(bào)廢。所以，雖然這種設(shè)計(jì)可以節(jié)約空間并減少機(jī)構(gòu)數(shù)量，但仍然不宜采用。這也是現(xiàn)代柴油機(jī)大多采用2根凸輪軸分別控制進(jìn)、排氣和噴油的原因。

圖1 柴油發(fā)電機(jī)配氣機(jī)構(gòu)（局部）

柴油機(jī)回裝時(shí)，應(yīng)注意控制裝配精度，如底座和箱體表面的平面度，活塞環(huán)與缸套的間隙，配氣門與氣門座的間隙，并檢查配合機(jī)構(gòu)的配合狀況，確保它們恰當(dāng)配合，如凸輪軸與頂桿、搖臂的配合。柴油機(jī)回裝時(shí)應(yīng)避免將污染物物或工具、零件等遺落在柴油機(jī)內(nèi)。裝配完應(yīng)手動(dòng)盤車，檢查確認(rèn)安裝狀況。

3 發(fā)電機(jī)組維修

根據(jù)現(xiàn)場條件，確定拆檢主定子、主轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)定子、軸瓦、主接線盒、轉(zhuǎn)子軸承位、端蓋軸承室等部件。拆除勵(lì)磁定子后用酒精擦拭軸，并測量發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸端和非驅(qū)動(dòng)軸端的直徑尺寸和軸瓦磨損量。經(jīng)測量軸瓦磨損未超標(biāo)，可以繼續(xù)使用。

檢測后，將發(fā)電機(jī)定子繞組，主轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁定子繞組絕緣部分及發(fā)電機(jī)零部件用電機(jī)專用清洗劑徹底清潔，直至露出本色。對(duì)結(jié)成硬殼部位用毛刷反復(fù)刷洗，特別臟的部位用浸泡工藝。將電機(jī)放入清水中，加入電機(jī)專用清洗劑加熱至100℃蒸煮24 h，將電機(jī)鹽分徹底清除，以提高絕緣效果。清洗干凈后將電機(jī)吊入烘箱內(nèi)烘干。烘干后對(duì)電機(jī)浸H級(jí)絕緣漆。因?yàn)殡姍C(jī)使用的無溶劑絕緣漆固化溫度為（145±5）℃，而電機(jī)運(yùn)行溫度一般不超過105℃（設(shè)定機(jī)艙環(huán)境溫度為40℃）。為避免影響電機(jī)壽命，決定在烤箱烘烤狀態(tài)下預(yù)烘8 h后出烤箱采用真空浸漆，然后再進(jìn)烤箱烘干18 h。電機(jī)轉(zhuǎn)子表面及其他零件需要部分應(yīng)噴涂防銹漆。

發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上車床校驗(yàn)軸彎曲度并校正至合格，然后做動(dòng)平衡試驗(yàn)。發(fā)電機(jī)組裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行交流耐壓、直流泄露試驗(yàn)、空載實(shí)驗(yàn)、升溫測試、振動(dòng)測試等相關(guān)試驗(yàn)。

4 柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)試前準(zhǔn)備工作

完成柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)的修理后，應(yīng)做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作再開始調(diào)試。首先將柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)回裝并做好連接。回裝中應(yīng)注意兩機(jī)的同軸度、底座的平面度、連軸器緊固度等機(jī)械安裝精度控制。調(diào)試前，應(yīng)檢查確認(rèn)柴油機(jī)進(jìn)排氣管路、燃油管路、潤滑油管路、海水和淡水冷卻管路、沖車高壓氣體管路、安保報(bào)警、停車裝置等相關(guān)系統(tǒng)恢復(fù)完整。電氣方面，應(yīng)檢查發(fā)電機(jī)組與主配電板接線的相序，勵(lì)磁接線是否正確，勵(lì)磁AVR控制板是否有效并確認(rèn)剩磁磁場方向，并準(zhǔn)備鹽水缸作為負(fù)載使用。

5 柴油機(jī)空載磨合試驗(yàn)

相關(guān)準(zhǔn)備工作做好后，即可開始調(diào)試工作。按事先編好的調(diào)試程序先進(jìn)行柴油機(jī)空載磨合試驗(yàn)?？蛰d試驗(yàn)前，應(yīng)先運(yùn)行燃油、潤滑油、海水和淡水冷卻系統(tǒng)，并確認(rèn)它們達(dá)到工作要求壓力，以確保軸承、活塞、搖臂獲得充分潤滑，冷卻系統(tǒng)能正常工作。避免因管路或?yàn)V器堵塞造成機(jī)器損壞。

空載試驗(yàn)時(shí)，柴油機(jī)只拖動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)，既不接入勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)主回路也未合閘。首先點(diǎn)動(dòng)沖車，確認(rèn)可以啟動(dòng)后關(guān)閉高壓氣體管路。柴油機(jī)啟動(dòng)后，使用調(diào)速器將轉(zhuǎn)速設(shè)置為400 r/min，依次運(yùn)行 5 min，10 min，30 min。每次運(yùn)行過程中檢測燃油、潤滑油、冷卻系統(tǒng)壓力、溫度是否達(dá)標(biāo)，各缸進(jìn)排氣溫度，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。每次運(yùn)行結(jié)束后，打開道門測量軸承及曲柄銷溫度。如果柴油機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定且無明顯振動(dòng)，則可以提同轉(zhuǎn)速。在本次試驗(yàn)中，后續(xù)轉(zhuǎn)速分別設(shè)定為450 r/min，720r/min，分別運(yùn)行30 min。每次停車后立即打開曲軸箱，檢查主軸承，曲拐銷軸承溫度和電機(jī)軸承溫度，齒輪副是否具有足夠的潤滑油及各緊固件狀況，特別檢查連桿緊固螺栓保險(xiǎn)是否完整，同時(shí)手動(dòng)盤車2周以上檢查是否有異?，F(xiàn)象。磨合試驗(yàn)期間，如果有敲擊、高溫、低壓異?，F(xiàn)象，必須及時(shí)停車檢查經(jīng)過以上實(shí)驗(yàn)。如果柴油機(jī)運(yùn)行正常，則可進(jìn)行后續(xù)調(diào)試。

6 單臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)調(diào)試及并車

柴油機(jī)磨合試驗(yàn)通過后即可帶負(fù)載單機(jī)調(diào)試。因?yàn)楸敬握{(diào)試發(fā)電機(jī)組工作年限較長，不能按照船舶入級(jí)船級(jí)社ABS（美國船級(jí)社）新造船的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。為確保機(jī)組正常工作，根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)需要確定了調(diào)試步驟。柴發(fā)機(jī)組額定功率720 kW，額定轉(zhuǎn)速720 r/min。調(diào)試中分別按照：107 kW，720 r/min運(yùn)行120 min；190 kW，720 r/min運(yùn)行 30 min；260 kW，720 r/min運(yùn)行 30 min；373 kW，720 r/min 運(yùn)行 90 min，402 kW，720 r/min運(yùn)行30 min進(jìn)行試驗(yàn)。每次試驗(yàn)均記錄柴油機(jī)氣缸冷卻水出口溫度、燃油壓力、冷卻海水/淡水壓力、軸承、活塞、搖臂滑油壓力、潤滑油溫度、廢氣渦輪增壓器進(jìn)口溫度，以及增壓器轉(zhuǎn)速、排氣溫度及油泵齒條位置。在功率402 kW實(shí)驗(yàn)時(shí)，測量爆炸壓力及壓縮壓力。在402 kW試驗(yàn)后，測量主軸承和連桿瓦溫度。對(duì)于發(fā)電機(jī)，則記錄對(duì)應(yīng)負(fù)載的電壓、電流、有功功率、無功功率及功率因數(shù)有功功率、無功功率、頻率、勵(lì)磁電壓及勵(lì)磁電流、電機(jī)溫升等數(shù)據(jù)。

柴發(fā)機(jī)組在投入生產(chǎn)使用前，還應(yīng)進(jìn)行安保試驗(yàn)。確定潤滑油、燃油、冷卻水壓力低，高溫停車，、飛車停車等安保功能正常實(shí)現(xiàn)。本次試驗(yàn)潤滑油、燃油、冷卻水壓力低采用實(shí)際試驗(yàn)，高溫停車和飛車停車采用模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)通過后，均按照輔機(jī)說明書恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。

并車實(shí)驗(yàn)時(shí)還應(yīng)記錄并車發(fā)電機(jī)的有功功率、無功功率差。并車及并車后應(yīng)時(shí)刻關(guān)注并車發(fā)電機(jī)的電壓差、電流差、頻率差是否超標(biāo)，并及時(shí)處理出現(xiàn)的異常情況。

7 發(fā)電機(jī)組交付使用

經(jīng)過空載磨合試驗(yàn)及并車試驗(yàn)后就可以將柴油發(fā)電機(jī)組交付船方使用。使用中應(yīng)同樣關(guān)注機(jī)組運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)。本次修理后，基本恢復(fù)了該輪3臺(tái)發(fā)電機(jī)組功能，幫助船東大大節(jié)約了維修成本，獲得船東和項(xiàng)目組的好評(píng)，同時(shí)也使參與維修的工作人員積累了較豐富的海損淹沒設(shè)備維修經(jīng)驗(yàn)。