鍋爐燃燒器風(fēng)機(jī)電機(jī)故障分析與改進(jìn)措施

宋新永 王寶軍

（[1]大連海事大學(xué)育才船務(wù)公司 遼寧·大連 116026；[2]大連海事大學(xué)輪機(jī)工程學(xué)院 遼寧·大連 116026）

鍋爐是液貨船關(guān)鍵設(shè)備之一，對(duì)液貨安全運(yùn)輸具有重要的影響。當(dāng)船舶航行到低溫區(qū)域時(shí)，需要鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量能夠保證70-80℃高溫貨物正常裝卸和洗艙。如果鍋爐此時(shí)發(fā)生故障，不能給貨艙提供足夠的蒸汽時(shí)，液貨艙溫度降低將會(huì)導(dǎo)致液貨出現(xiàn)凝結(jié)和沉淀等貨損事故，并引發(fā)不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。

1 故障現(xiàn)象

某液貨船載貨量13500噸，配置了16個(gè)不銹鋼貨艙，貨物加溫依靠貨艙底部鋪設(shè)的蒸汽盤管。鍋爐是日本 MIURA公司生產(chǎn)的自然循環(huán)水管鍋爐，型號(hào)VWN-13500，最高使用壓力1.0MPa,工作壓力0.58～0.88MPa，實(shí)際蒸發(fā)量12000KG/Hour，安裝電力容積79.7KW，最大燃油消耗866KG/Hour。

當(dāng)從澳大利亞裝載13000噸牛油返航卸貨時(shí)，在到港前需要把貨物加溫60℃左右，但是在加溫過程中，值班輪機(jī)員告知鍋爐不能啟動(dòng)，蒸汽壓力低報(bào)警。為了保證主機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，首先關(guān)掉貨艙加溫總閥，使用廢氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽保證主機(jī)燃油進(jìn)機(jī)溫度和分油機(jī)的正常操作。然后復(fù)位主鍋爐警報(bào)，重新啟動(dòng)鍋爐，發(fā)現(xiàn)鍋爐風(fēng)機(jī)電機(jī)沒有反應(yīng)，同時(shí)風(fēng)機(jī)電機(jī)的過流保護(hù)也沒有動(dòng)作（保護(hù)值仍是出廠設(shè)定的75A）。最后經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)電機(jī)線圈燒壞，緊急換上備用電機(jī)之后，恢復(fù)了鍋爐的正常運(yùn)行。

2 原因分析

鍋爐燃燒器及其附屬設(shè)備如圖1所示。發(fā)生故障的燃燒器風(fēng)機(jī)電機(jī)是三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)NTIKKFORMFCK5，基本參數(shù)45kKW、440V/60Hz,制造廠為日本NIRHISHIBA電機(jī)公司。燒毀的電機(jī)解體之后，經(jīng)過檢查確認(rèn)：

圖1：鍋爐燃燒器及附屬設(shè)備

（1）電機(jī)軸承沒有缺少潤滑油脂，沒有出現(xiàn)咬合磨損，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)正常，軸承也沒有跑外圈；

（2）轉(zhuǎn)子和定子沒有出現(xiàn)摩擦接觸和異常聲音，控制系統(tǒng)中過流繼電器設(shè)定和動(dòng)作處于正常狀態(tài)；

（3）通過萬用表測(cè)量控制系統(tǒng)的接觸器，沒有發(fā)現(xiàn)電機(jī)缺相運(yùn)行；

（4）風(fēng)機(jī)葉輪沒有發(fā)現(xiàn)掃邊和葉片脫落造成的失衡問題。

通過上述分析，初步判斷是電機(jī)內(nèi)部溫度過高造成電機(jī)繞組絕緣能力降低而燒毀。

3 故障排除

燃燒控制系統(tǒng)如圖2所示。比例控制單元包括凸輪馬達(dá)，凸輪盤，燃油流量控制閥，空氣流量控制器和空氣擋板。燃燒程序控制器輸出控制信號(hào)去比例控制單元，而比例控制單元通過凸輪馬達(dá)同步控制燃油流量控制閥和空氣流量控制器，再由空氣流量控制器帶動(dòng)空氣擋板，控制空氣量，達(dá)到燃燒平衡。燃油流量控制閥用來由凸輪馬達(dá)帶動(dòng)的一個(gè)調(diào)節(jié)閥來控制噴入爐膛的燃油量。燃油泵是一臺(tái)單螺桿泵，型號(hào)25-6N5D，排出壓力2.15 MPa。

圖2：鍋爐燃燒控制示意圖

凸輪馬達(dá)主要是用來設(shè)定燃油控制閥和空氣擋板匹配的，由來自程序控制器的信號(hào)控制，同時(shí)借助于凸輪開關(guān)傳送信號(hào)到程序控制器。凸輪馬達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括1個(gè)高扭矩的馬達(dá)，1個(gè)齒輪裝置和5個(gè)凸輪開關(guān)，如圖3所示。

圖3：凸輪馬達(dá)內(nèi)部布置圖

通過調(diào)節(jié)這些凸輪開關(guān)，能夠調(diào)節(jié)燃油的流量和風(fēng)門擋板的開度，保證鍋爐最佳的燃燒效果。凸輪開關(guān)通常設(shè)定如表1所示。凸輪開關(guān)調(diào)節(jié)先要停止鍋爐，拉下主開關(guān)，拉出離合裝置桿，然后通過手動(dòng)調(diào)節(jié)紅色的凸輪帶，來調(diào)整燃燒和空氣量。調(diào)整完成后將離合裝置桿復(fù)位。當(dāng)調(diào)節(jié)凸輪開關(guān)時(shí)，一是打開位置和關(guān)閉位置決不能被改變，容易引起馬達(dá)過載，導(dǎo)致?lián)p害鍋爐的燃燒裝置；二是凸輪開關(guān)的設(shè)定在高火燃燒時(shí)不要超過鍋爐本身設(shè)定的蒸發(fā)量和空氣量，不要超出點(diǎn)火油頭的點(diǎn)火范圍，以免主油頭不點(diǎn)火（最好不要更改出廠設(shè)定）；三是不要將低火、中火、高火燃燒設(shè)定接反。

表1：凸輪開關(guān)設(shè)定角度

空氣流量控制器如圖4所示。它是由凸輪馬達(dá)帶動(dòng)的彈簧板彎曲裝置，通過相應(yīng)的鉸鏈裝置拉動(dòng)風(fēng)門擋板，控制空氣量。當(dāng)?shù)突鹑紵龝r(shí)，燃油流量控制閥被打開在低火燃燒狀態(tài)，P2燃油壓力是40-50%的P1壓力；當(dāng)高火燃燒時(shí)，燃油流量控制閥工作狀態(tài)趨于關(guān)閉，P2燃油壓力增加到75-90%的P1壓力；P1是燃油在系統(tǒng)中的循環(huán)壓力，P2是燃油的噴射壓力。噴入到爐膛里的燃油數(shù)量由燃油流量控制閥的運(yùn)動(dòng)來決定。

圖4：空氣流量控制器

鍋爐的燃燒過程是程序控制器自動(dòng)控制的，如圖5所示。由蒸汽壓力開關(guān)提供壓力信號(hào)，正常工作壓力0.58MPa～0.88MPa,最高使用壓力0.98MPa。高壓側(cè)的蒸汽壓力設(shè)定是 0.88MPa～0.74MPa，中壓側(cè)的蒸汽壓力設(shè)定是0.74MPa～0.64MPa，低壓側(cè)的蒸汽壓力設(shè)定是0.64MPa～0.54MPa。在燃燒過程中，鍋爐程序控制器根據(jù)蒸汽消耗量自動(dòng)控制噴油量和空氣量，保證蒸汽壓力在正常工作壓力范圍內(nèi)，蒸汽消耗量通過壓力開關(guān)將信號(hào)輸入程序控制器，由程序控制器自動(dòng)控制燃燒過程。在平時(shí)的加溫過程中，鍋爐根據(jù)蒸汽壓力保持正常啟停。然而當(dāng)遇到極端情況時(shí)，例如連續(xù)大容量使用蒸汽，就會(huì)造成鍋爐啟停頻繁，為了減少啟停次數(shù)，同時(shí)保證甲板使用蒸汽，只能調(diào)節(jié)鍋爐的參數(shù)?，F(xiàn)在的鍋爐都是自動(dòng)控制鍋爐，參數(shù)在出廠的時(shí)候都已經(jīng)設(shè)置完成。于是提出將鍋爐的高壓側(cè)的設(shè)定壓力幅差調(diào)大，增加鍋爐低燃燒的時(shí)間，減少鍋爐的啟停次數(shù)，防止電機(jī)內(nèi)部過熱燒毀電機(jī)線圈。

圖5：蒸汽壓力程序示意圖(A:高火燃燒范圍,high consumption;B:中火燃燒范圍,intermediate consumption;C:低火燃燒范圍,low consumption;D:燃燒停止,stop of firing.)

在岸基人員的支持下，經(jīng)過與廠家的溝通，壓力調(diào)整前后的對(duì)比如表 2所示。將高壓側(cè)的設(shè)定壓力由0.88MPa～0.74MPa，調(diào)整為0.88MPa～0.65Mpa；中壓側(cè)的設(shè)定壓力由0.74MPa～0.64MP,調(diào)整為0.65MPa～0.64MPa；低壓側(cè)的調(diào)節(jié)壓力是0.64MPa～0.54MPa，保持不變。經(jīng)過以上的調(diào)整，鍋爐風(fēng)機(jī)再也沒有發(fā)生因?yàn)閮?nèi)部過熱引起的燒毀問題。

表2：壓力調(diào)節(jié)前后對(duì)比表

4 管理建議

根據(jù)此次鍋爐故障實(shí)例并結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鍋爐控制系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)電機(jī)提出以下幾點(diǎn)日常管理建議。

（1）定期檢查鍋爐控制系統(tǒng)中電氣設(shè)備的絕緣和通風(fēng)葉輪的狀態(tài)，檢查控制系統(tǒng)中的設(shè)備是否有松動(dòng)，接線是否有磨損。

（2）對(duì)于鍋爐控制系統(tǒng)中的保護(hù)裝置，定期測(cè)試，對(duì)于出廠設(shè)定的保護(hù)值，不要隨意更改，如果確需更改，要將更改的內(nèi)容和時(shí)間標(biāo)注在控制箱中，為日后的廠家維修提供數(shù)據(jù)。

（3）塢修時(shí)，對(duì)于控制系統(tǒng)的電氣設(shè)備，都要經(jīng)過廠家維保人員的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)更換，以免日后運(yùn)營過程中出現(xiàn)問題。

（4）對(duì)于風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承的潤滑，打牛油時(shí)要將軸承蓋的小道門打開，當(dāng)打入新牛油時(shí)候，讓舊牛油全部擠出來。如果道門蓋沒有打開，容易導(dǎo)致舊牛油進(jìn)入電機(jī)定子端，損壞電機(jī)或者舊牛油中臟東西沒有辦法排出而損壞軸承。

（5）當(dāng)船舶進(jìn)入到熱帶地區(qū)，機(jī)艙的環(huán)境溫度經(jīng)常超過40度，最好外接風(fēng)管或者移動(dòng)式風(fēng)機(jī)給鍋爐風(fēng)機(jī)電機(jī)外殼降溫，保持電機(jī)外殼溫度正常。

（6）當(dāng)甲板部使用蒸汽加溫和洗艙時(shí)，值班輪機(jī)員要注意觀察鍋爐的啟停次數(shù)，及時(shí)調(diào)整蒸汽閥的開度，減少啟停次數(shù)。最好保持鍋爐每小時(shí)啟停不超過3次。

（7）值班期間利用紅外測(cè)溫儀對(duì)風(fēng)機(jī)電機(jī)外殼的溫度進(jìn)行檢查，最高不超過60℃。

（8）保證有一臺(tái)備用風(fēng)機(jī)電機(jī)在船。

5 結(jié)論

鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到液貨船能否高效地裝卸貨物，因此做好鍋爐的日常管理極為重要，每次裝貨前都應(yīng)特別關(guān)注鍋爐的狀態(tài)，要為鍋爐正常運(yùn)行保留充足的備件。盡管鍋爐的自動(dòng)控制參數(shù)在出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)定完成，但是實(shí)際工作如果發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)積極主動(dòng)聯(lián)系岸基人員，加強(qiáng)了解和溝通以便快速找到原因并且及時(shí)解決，減少船舶營運(yùn)損失和設(shè)備損失。