【船机帮】BJ轮发电柴油机排烟高温的故障分析与排除

1.船舶柴油机负荷检验

柴油机在超负荷的状况下运行时,进气量相对减少,扫气系数下降,至使燃烧缺氧,燃烧不充分。

没有完全燃烧的燃油将在排气管中二次燃烧,此时排气烟度也急剧增浓。

若再继续增加供油量时,则柴油机大量冒黑烟,这样就会导致柴油机排气温度高通过负荷试验发现,当负荷加载至360Kw时,各缸排烟温度达到380℃左右已接近许用临界值;继续加负荷至380Kw,监测系统发出排烟高温报警(400℃)。

此柴油机的额定负荷为560KW,因此排温过高与超负荷无关,排除负荷问题。

2.燃油质量与温度检验

该发电柴油机使用的油与其他两台一样,而其他两台不存在该问题;从付机日志查询得知,该柴油机使用的燃油未从改变,燃油温度一直是107℃,以前并不存在排温过高的现象,所以可以排除燃油质量与温度问题。

3. 油头二次喷射和滴油检验

当喷油泵出油阀的卸载容积与高压油管内的燃油压缩容积配合不当时,在油头喷油终了常发生针阀落座后又第二次升起而形成再次喷射现象,使得燃油压力不太高、雾化不良、燃烧不完全,从而造成耗油率增加,排气温度升高。

油头滴油是在喷油终了仍有燃油自喷孔流出,也会造成雾化不良、燃烧不完全,导致排温高温。

于是对6个缸的油头进行泵压实验,未发现异常。并对6个缸的高压油泵进行拆检,也未发现问题。

为确保故障排查成功,将各缸的喷油器全部换新,重新调试启阀压力达到正常值,雾化状况都良好一致。

试车,负荷为380Kw时排温依然高温。

4.喷油提前角的影响

如果喷油定时调节得不够好且滞后,就会引起燃油在缓燃阶段没有来得及完全燃烧而在膨胀行程中继续燃烧,产生后燃。

后燃使工质的膨胀比减小,引起排气温度提高而散向冷却水的热损失增加,使热效率下降,机件的热负荷增加查看付机日志的记录,的确存在各缸排烟温度不均匀的现象,最高排温与最低排温相差55℃。

对各缸高压油泵进行调整,使各缸高压油泵油门刻度值都一致,排除各缸喷油提前角不一致的嫌疑。

各缸全负荷时的喷油提前角均为17°,与说明书规定的一致。

试车后,负荷为380Kw时排温依然居高不下，也排除了个别缸喷油提前角太小而使爆压降低,排烟温度升高的可能性。

5.吸排气阀密封性能

吸、排气阀关闭不严或有裂纹,造成漏气或串气或进排气定时不正确，都有可能造成"二次燃烧"，而排气温度过高。

对气阀进行检修、检漏,无异常现象;按说明书调整气阀间隙。

测取各缸示功图比较,最大压缩压力各缸都无异样,排除了进气排气阀和缸内漏的可能性;试车后,负荷为380KW时排温仍然接近报警温度,没有太大的改善;也排除吸排气阀密封性能差而造成排烟温度升高的可能性。

6.空冷器的检修

一般来说,空冷器正常结污对柴油机排气温度的影响只有10℃左右。

但异常脏污会使进入气缸的空气量大大减少,从而造成部分燃油的不完全燃烧。

异常脏污的空冷器会使柴油机的油耗上升,柴油机的输出功率下降,柴油机各缸排温上升。

于是对空冷器进行清洗检查试压。

通过清洗空冷器海水侧与空气侧换热面的污垢,确保空气流通不会脏堵和空气足够的冷却效果,启动试车,排温有所下降,但问题还是没有彻底解决。

7.增压器的检修

废气涡轮增压器出现问题致使进入气缸的空气量不足,过剩燃油混合气在膨胀过程中不能完成燃烧,致使排温过高两个月前,增压器送专业厂家清洗检修,从厂家的检修报告中反应,轴承间隙过大,转子主轴下沉,铝质油封圆周方向摩擦受损,做动平衡,切削压气端叶片4g,并换新轴承和轴封。

这表明增压器存在机械方面的故障,导致轴承转动受阻,转速降低,增压器压力下降。

增压器经过厂家检修处理之后,主观认为增压器不存在问题,进行负荷试验,当加载到340KW负荷时,此时单缸排温较平衡,温度在330℃左右,最高温度与最低温度差在30℃;左右,增压器前排烟总管的温度有所下降,温度在350℃;

当负荷加载至360kw时,各缸排烟温度达到380℃左右,已接近许用临界值,继续加负荷至380kw，监测系统发出排烟高温报警,证明排烟温度居高不下,负荷加不上去。

针对发电柴油机如此检修效果,回想分析影响排烟温度的各因素及检修过程，只有增压器的检修是委托专业厂家维修,船上人员没有参与。

在柴油机运行过程中,拆下扫气箱上的一个接头,突然一股气流源源不断地从接头吸入,说明扫气箱处于真空状态,增压器运转没有明显的异常现象,为何增压后的扫气压力是负值呢?

吊缸时扫气通道已经清理干净装配时还反复检查过,说明不是扫气通道堵塞。

拆检增压器,转子运转灵活,压气端的叶轮、气封、间隙、轴承皆正常。

继续拆解涡轮端,经过认真检查、测量,发现废气涡轮的许多叶片末端50mm范围处,因为高温废气刷蚀损坏严重,最严重的部位缺损4mm (如图1)。

图1

增压器涡轮端的叶片末端的刷蚀,导致涡轮工作效率下降,增压能力急剧下降,扫气压力太低;致使进入气缸的空气量不足，过剩燃油混合气在膨胀过程中不能完成燃烧,致使排温过高。

换新涡轮转子,装复试车,排烟温度回复正常,问题得到彻底的解决。

如表1所示为涡轮叶片刷蚀情况处理后,发电柴油机输出功率及排温对照表，从上表可以看出:

涡轮转子换新后，发电柴油机的输出功率得到提高,排烟温度回复正常。