【原】油輪鍋爐長期癱瘓周身帶病...資深老軌逐一破解重?zé)ㄇ啻?/span>

船舶講武堂 2022-04-24

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油船惰氣系統(tǒng)( Inert Gas System，IGS) 有 2 種類型，分別是煙氣系統(tǒng)( Flue Gas System，FGS) 和惰氣發(fā)生器( Topping Up Generator，TUG) 。通常 3 萬 t 以上的船舶裝有 2 臺大型蒸汽鍋爐，用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動透平泵( Turbo Pump) 卸貨。卸貨時貨艙所需的惰氣來自于鍋爐燃燒產(chǎn)生的廢氣，貨艙日常補(bǔ)充惰氣由 TUG 產(chǎn) 生，習(xí) 慣叫法 IGG ( Inert Gas Generator) 。部分運(yùn)輸白油( 柴油、汽油、航空煤油、石腦油等) 船舶采用 FＲAMO 泵卸貨。卸貨時貨艙所需的惰氣由大型 IGG 產(chǎn)生，此類型船舶的燃油泵是變頻泵，油泵的排量隨頻率的變化而變化，從而滿足貨艙用惰量。

1 故障及排查概況

某輪TUG 型號為 AIＲ PＲODUCES 500，最大惰氣排量為 500 m3 /h，氧氣含量為 1% ～ 4% ，惰氣出口溫度高于冷卻水溫 12 ℃，惰氣出口壓力為 2． 8 bar( 1 bar = 105 Pa) 。該設(shè)備由于故障長期處于不能使用狀態(tài)，平時補(bǔ)充少量惰氣也得使用大型鍋爐。其具體排查過程如下:

( 1) 按下 TUG 啟動按鈕進(jìn)行試驗(yàn)。TUG 海水泵、惰氣風(fēng)機(jī)在程序控制器控制下依次啟動。海水泵排出壓力( 2 bar) 正常，風(fēng)機(jī)出口壓力( 2． 4 bar) 正常。燃油泵排出壓力為 12 bar，明顯比正常值( 16 ～ 18 bar) 低。預(yù)掃風(fēng)后觀察爐膛無火焰，確認(rèn)點(diǎn)火油嘴不點(diǎn)火。油壓低的原因可能為燃油油路不暢、泵排出壓力低、泵內(nèi)濾器臟、油柜液位低于泵吸口、泵磨損后排出壓力低、壓力表指示不準(zhǔn)、油泵進(jìn)口濾器臟堵、油泵聯(lián)軸節(jié)脫落、壓力調(diào)節(jié)閥泄漏，可按順序逐一排查。檢查柴油柜液位位于 1 /2 與 2 /3 之間，油柜液位正常。打開燃油管線進(jìn)口濾器，發(fā)現(xiàn)濾器無臟污，裝復(fù)濾器，濾器放氣。解體燃油泵，并清洗燃油泵內(nèi)濾器。小排量燃油泵通常為齒輪泵，齒輪泵壓力低的主要原因?yàn)槎嗣媛┬?/span>，通過研磨泵殼兩端面可明顯提高齒輪泵的排出壓力。該油泵為內(nèi)轉(zhuǎn)子泵( 齒輪泵的一種) ，燃油泵泵殼兩端面都有很深磨損溝痕。用研磨平臺研磨接觸面，先用 120 號粗砂研磨，然后用 30 號細(xì)砂研磨，直到磨損溝痕消失后再用研磨膏研磨平。裝復(fù)燃油泵，燃油泵放氣。短接程序控制電路，接通電源啟動燃油泵，燃油泵最大排出壓力達(dá) 24 bar。調(diào)整燃油泵油壓和螺釘使燃油泵排出壓力達(dá)到說明書規(guī)定的 18 bar。燃油泵排出壓力低的問題得以解決。

( 2) 再次啟動 TUG，點(diǎn)火油嘴依然不點(diǎn)火。須進(jìn)一步檢查確認(rèn)是燃油霧化不佳還是點(diǎn)火電極不打火。電極不打火原因可能為兩點(diǎn)火電極有積炭或油污、兩電極電線接觸不良、點(diǎn)火變壓器故障、兩電極距離近火花小、兩電極距離遠(yuǎn)不打火、控制電路故障、火花與油霧相對位置不對以及不滿足點(diǎn)火條件( 風(fēng)壓、水壓低) 。拆下點(diǎn)火油嘴，清潔后裝復(fù)。從爐膛移出點(diǎn)火油槍，拆除點(diǎn)火電極。爐膛外檢查燃油霧化良好，點(diǎn)火電極與點(diǎn)火油嘴距離為 6 mm 左右，兩者距離適中。測量兩點(diǎn)火電極距離，測量值為 2 ～ 3 mm，查閱說明書正常距離為 5 ～ 6 mm。拆除點(diǎn)火電極，給兩點(diǎn)火電極加裝墊片，調(diào)整兩點(diǎn)火電極距離為 5 ～ 6 mm。

( 3) 第 3 次啟動 TUG，點(diǎn)火電極火花大小正常，油壓正常。點(diǎn)火油槍無法著火。關(guān)小風(fēng)機(jī)出口旁通閥，調(diào)整燃燒器進(jìn)口風(fēng)壓力至 2 bar( 二次風(fēng)) 。在反復(fù)調(diào)整一次風(fēng)的風(fēng)量后，多次啟動 TUG，點(diǎn)火油嘴終于點(diǎn)火成功，點(diǎn)火火焰也正常，但主油嘴仍然無法著火。

( 4) 檢查主油槍霧化情況。打開爐膛道門，清潔爐膛積油。鍋爐最大風(fēng)險為爐膛內(nèi)油氣爆炸，每次點(diǎn)爐前必須進(jìn)行充足的預(yù)掃風(fēng)，以驅(qū)除爐膛內(nèi)的積油。強(qiáng)力掃風(fēng)的時間通常為 60 s，若遇多次點(diǎn)火故障，須延長掃風(fēng)時間。爐膛外試驗(yàn)主油嘴霧化情況: 油路中 2 個電磁閥動作，主油嘴燃油霧化良好。主油嘴不著火的常見原因有: 油中含有大量的水、霧化空氣中含水、霧化蒸氣含水多及油路電磁閥或氣動閥卡阻等。本船 TUG 沒有霧化空氣。主油嘴的燃油通過布風(fēng)器來實(shí)現(xiàn)霧化。

( 5) 再一次啟動 TUG，觀察燃燒程序控制器。燃燒程序控制器到點(diǎn)火電磁閥動作，向主油槍供油后終止。正常著火指示燈不亮，控制系統(tǒng)發(fā)出火焰故障報警。點(diǎn)火油頭已經(jīng)著火，主點(diǎn)火油槍不著火，懷疑火焰檢測電路發(fā)生故障，繼續(xù)排查。拆下火焰探測器，燈光照射，說明線路不通。常用的火焰探測器是光敏電阻，檢測普通燈光，拿燈光照射火焰探測器，萬用表測量火焰探測器兩端通路，移走燈光則斷路。查閱說明書得知此火焰探測器為紫外線火焰探測器，普通燈光無作用。比對 2 個火焰探測器: 原火焰探測器型號為 7027A 1056，新火焰探測器型號為 7027A 1049，換回拆除的 7027A 1056 火焰探測器。查閱說明書接線圖，順著控制箱內(nèi)火焰探測線路進(jìn)行摸查，各根接線連接正確，各固定螺栓無松動。臨時短接火焰檢測電路，TUG 能穩(wěn)定燃燒。在摸查過程中發(fā)現(xiàn)該線路串聯(lián) 1 個電流表，以指示火焰強(qiáng)弱。說明書中未標(biāo)出該電流表，測量該電流表，電流表故障斷路。短接該電流表。

( 6) 最后一次啟動 TUG 試驗(yàn)，主油嘴終于正常著火。于是逐漸調(diào)整二次風(fēng)門開度，惰氣含氧量緩慢達(dá)到穩(wěn)定的 3． 5% 。一次風(fēng)、二次風(fēng)風(fēng)門位置用紅筆標(biāo)示，燃油系統(tǒng)各壓力表指示位置用藍(lán)筆標(biāo)示，方便以后檢修。

2 故障原因

由于電流表斷路，火焰探測器感受不到火焰，不能正常燃燒。在反復(fù)試驗(yàn)過程中，燃油泵齒輪發(fā)生干磨擦，油泵排出壓力降低。一次風(fēng)、二次風(fēng)風(fēng)門在排查過程中調(diào)亂，燃油霧化不好。點(diǎn)火電極距離變小，致使火花太小、不易點(diǎn)火。

3 TUG 的管理經(jīng)驗(yàn)小結(jié)

( 1) 保證 TUG 燃燒質(zhì)量良好:

①確保燃油霧化質(zhì)量良好。TUG 所用的燃油為柴油，在通常情況下柴油不經(jīng)過分離直接燃燒。由于柴油在加裝時會有水( 完貨后吹管線殘油產(chǎn)生) ，日用柜要定期放殘。當(dāng)儲存、運(yùn)輸燃油時，容器、管線銹蝕殘?jiān)鼤爝M(jìn)燃油，所以要經(jīng)常清洗管線濾器。TUG 油嘴為壓力霧化式，保證油壓在 18 bar左右，油壓不能太高，否則壓力油會直接噴到燃燒室對面，油壓太低則霧化不好。

②要有適量的一次風(fēng)、二次風(fēng)。一次風(fēng)量約占總風(fēng)量的 10% ～ 30% : 風(fēng)量太少則油霧在著火前會因高溫缺氧而裂解，產(chǎn)生大量炭黑，冒黑煙; 風(fēng)量太大會因火炬根部風(fēng)速過高而著火困難，甚至將火炬吹滅。火焰顏色以橙色最佳。TUG 要控制燃燒后產(chǎn)物中氧氣含量為 3% ～ 5% ，氧氣含量太低則惰氣質(zhì)量不好，污染貨油同時污染海洋環(huán)境。

③控制風(fēng)門開度和調(diào)節(jié)布風(fēng)器位置，實(shí)現(xiàn)空氣和油霧有較大的相對速度和擾動。這有助于空氣和油霧相互擴(kuò)散和混合均勻，同時形成適當(dāng)?shù)幕亓?/span>，使著火前沿位置合適。火焰距離燃燒器太近，則可能使燃燒器過熱燒壞; 火焰距離燃燒器太遠(yuǎn)又會導(dǎo)致火炬拖長噴到爐壁上，燒塌設(shè)備。

( 2) 在每次卸完貨后要立即清潔 TUG 點(diǎn)火油嘴、主油嘴、布風(fēng)器、燃油濾器。布風(fēng)器是保證良好燃燒的關(guān)鍵，每次使用完后，布風(fēng)器上都會積一層炭，阻塞二次風(fēng)的通道，因此要及時予以清除。

( 3) 根據(jù)說明書定期校驗(yàn)氧氣分析儀。氧含量探頭的使用期通常為 3 年，在 2． 5 年時要及時申請備用氧含量探頭，新供備件需儲存在冰箱冷藏室內(nèi)。每 3 年更換氧氣分析儀電池。

( 4) 保持常用易損部件適當(dāng)庫存，如點(diǎn)火油嘴、主油嘴、光敏電阻、點(diǎn)火電極等。

( 5) 惰氣系統(tǒng)設(shè)置諸多保護(hù)，須定期試驗(yàn)以下各安全警報: 1% ≤氧氣含量≤5% 、惰氣出口溫度≤ 65 ℃、洗滌塔高液位( HL) 、甲板水封低液位( LL) 、冷卻水溫度≤60 ℃、風(fēng)機(jī)電機(jī)溫度≤150 ℃、甲板水封壓力≥1 bar、1． 0 bar≤洗滌塔冷卻水壓力≤ 2． 5 bar、0． 02 bar≤甲板惰氣壓力≤0． 08 bar、控制空氣壓力≤4． 5 bar、PLC 電源故障以及新風(fēng)進(jìn)口為打開狀態(tài)。

( 6) 在惰氣系統(tǒng)運(yùn)行中，除上述故障外，還可能發(fā)生其他故障:

①惰氣高溫。惰氣高溫通常由 2 種原因引起:一是海水濾器臟堵導(dǎo)致海水壓力低( 系統(tǒng)發(fā)出壓力報警) ，二是洗滌塔噴嘴脫落或臟堵( 由碎裂的貝殼等大顆粒造成) 。

②電路故障。現(xiàn)控制電路多為 PLC 控制，很少發(fā)生故障。可根據(jù)警報提示快速查找外部電器故障。

③氧氣含量波動。風(fēng)機(jī)風(fēng)門和油門隨負(fù)荷變化而變化，從而影響氧含量波動。常見原因有: PID 參數(shù)設(shè)定不當(dāng); 電磁場對控制信號干擾; 風(fēng)門執(zhí)行器、油門執(zhí)行器波動; 等等。氧含量波動原因眾多，需根據(jù)不同設(shè)備，具體問題具體分析。

作者:中遠(yuǎn)海運(yùn)船員大連分公司王子華輪機(jī)長，( E-mail) wangzihua515@ sina． com

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