论文部分内容阅读
摘 要： 本文在简要介绍了某船主机淡水冷却系统的结构特点的基础上，对一起主机膨胀水箱水位异常下降故障进行了分析与定位，描述了故障的排查过程，提出了管理建议，为其他船舶出现此类故障提供了分析思路。
关键词： 膨胀水箱；故障排查；预防管理
1 引言
某船主机型号为瓦锡兰8L46C，最大功率为8400kW。机身采用淡水冷却，淡水冷却系统的组成由膨胀水箱、高温淡水泵、低温淡水泵、中央冷却器以及附属管系组成，冷却水是必不可少的冷却介质，对提高柴油机各部件的使用寿命，确保船舶安全起着非常重要的作用。2016年8月26日，值班人员在一次巡视过程中发现膨胀水箱水位有异常下降现象，于是将水位补至规定液位810ml，两小时后发现水位降至710ml，经多次观察后，发现水位一直保持下降状态，但值得注意的是水量下降的多少与当前主机负荷状态有一定的关联，在低负荷时，膨胀水箱的水位基本保持不下降状态，在高负荷时，水量的下降才有明显的变化，水位的异常下降引起了值班轮机员的高度重视，组织技术骨干全力排查。
2影响膨胀水箱水位异常下降的原因分析
2.1柴油机淡水冷却系统的故障排查
主机淡水冷却系统分为高低温水两部分组成分为低温水冷却系统，冷却水经中央冷却器冷却后由机带低温淡水泵排出后先后冷却主机空冷器、滑油冷却器、CPP油箱、齿轮箱油箱以及中间轴承。高温水冷却系统由低温冷却水的回水经77度调温阀后由机带高温淡水泵吸入后排至主机机体，先后冷却气缸套、气缸盖、喷油器、排气阀座等部件，冷却后的高温水经淡水出机总管流至91度调温阀后，进入中央冷却器。
2.2空冷器的泄露检查与水质分析
空冷器采用淡水冷却，柴油机的标准配置是两级空冷器，通过调节经过空冷器的高低温水的流量将增压空气保持在一个合适的水平，空冷器的一级冷却由来自气缸
冷却后的高温冷卻水对增压空气进行初级冷却；第二级冷却由来自中央冷却器的低温水进行冷却，使增压空气温度达到规定值。空冷器的是一种管翅式热交换器，其结构原理是热空气从管外的散热片表面流过，冷却液在管内流动，其内部管子为紫铜材质，胀接在空冷器本上，如果发生冷却水泄露，冷却水将和空冷器凝水泄放管连接在一起，泄放至机舱。
柴油机低负荷运行时，空冷器凝水采集处没有凝水流出，且泄放管路没有堵塞，故排除主机在低负荷运行时冷却水经空冷器泄露的可能性；在主机高负荷运行时，空冷器凝水量加大，与另一台主机空冷器凝水泄放量进行了比较，没有明显增多，为了进一步排除空冷器漏水的可能性，对空冷器凝水进行取样分析，经化验得知，空冷器凝水中不含有冷却水源，故排除主机在高负荷运行时冷却水经空冷器泄露的可能性；因此排除冷却水在空冷器中泄露。
2.3主机中央冷却器的故障排查
柴油机采用闭式淡水冷却系统，该系统分为高温水系统和低温水系统两部分，冷却后的冷却水流至中央冷却器集中冷却，中央冷却器是由许多换热板片（冲压有波纹槽的金属薄板），按一定间隔四周通过密封垫片密封，并用夹紧螺柱压紧而成，其角上的孔构成了连续的通道，介质从入口进入通道，并被分配到换热板片之间的流道内，每张板片都有密封垫片，板与板之间的位置是交替放置，两种流体，分别进入各自通道，由板片隔开，一般情况下，两种介质在通道内逆流流动，热介质将热能传递给板片，板片又将热能传递给另一侧的冷介质，从而达到热介质温度降低被冷却，冷介质温度升高得到加热的目的。
中央冷却器的淡水板片与海水板片之间有一道密型圈，在柴油机工作时，淡水压力大于海水压力，密封圈的损坏将会导致淡水流向海水被排至舷外，为了验证这一现象，在停机状态下，首先将中央冷却器的海水进出口阀门关闭，将海水管路上的泄放阀打开，看在膨胀水箱内的冷却水在重力的作用下有无泄漏，检查结果不存在泄露现象；于是启动淡水备用泵，将淡水压力保持在规定压力2.5公斤，检查海水管路上的泄放阀，没有发现有明显的泄露，证明1号中央冷却器没有泄露，为了进一步验证中央冷却器漏水的可能性，启动主机，用2号中央冷却器同时冷却两台主机的冷却水，经过试验发现，膨胀水箱的冷却水继续存在泄露现象，故排除了冷却水在中央冷却器内存在泄露的可能性。
2.4柴油机缸头冷却部位的故障排查
柴油机内部的淡水冷却路线，由机带高温水泵将冷却水经铸造在机身内的高温水通道，进而流过气缸套的冷却水孔，然后向上冷却气缸盖，气缸套中的中间隔板具有导向作用，使冷却水沿着气缸底板流到气阀再到排气阀座，再向上冷却喷油器套筒，然后冷却水离开气缸盖，流过组合通道到达集管，最终流向中央冷却器进行冷却。为了检验是否出现气缸套裂纹、阀座腐蚀、喷油器中心套漏水，在停机状态下，打开曲轴箱道门，检查气缸壁、曲轴连杆及油底壳，均无明显水迹和锈痕；测量滑油循环舱液位，没有明显增加；注油盘车后进行了机冲车，观察示功阀内没有水雾冲出，故排除冷却水在缸套内部泄露的可能性。
3 故障定位试验与解决措施
经一系列的检查后，机体外部均未发现冷却水的泄露源头，初步定位冷却水是通过排气阀座的泄露使其燃烧或是泄漏致排烟管蒸发，因在停机状态下没有冷却水流进气缸内部，故排除了排气阀座下部漏水的可能性，为进一步验证排气阀座上部是否存在泄露，于是启动主机，增加负荷，观察排烟温度，此时的排烟温度大体一致，同时启动淡水备用泵，增加冷却水压力，发现右主机4号缸排烟温度有明显下降。如图5所示，白色曲线代表淡水压力，绿色曲线代表排烟温度，因排烟传感器装在单缸排气支管上，因此故障定位在右主机4号缸排气阀座上部漏水导致膨胀水箱水位出现异常下降
排气阀座的更换要求比较高，船舶因在海上航行，不具备独立更换的条件，靠码头后将4号气缸盖吊装至船厂进行拆装，拆检后发现排气阀座与缸体都有明显的腐蚀痕迹，根据厂方建议，将排气阀座进行换新，对缸体原阀座位置进行镗孔，安装排气阀座衬套，进行泵压试验，重新装复。
4 结束语：
冷却水作为船舶柴油机的主要冷却介质，在柴油机系统中发挥着非常重要的作用，冷却水的缺失将会造成柴油机冷却效果不好使其润滑不良，轻者造成机械部件磨损，重者将会引起拉缸甚至引起更加危险的机械故障，本文通过主机膨胀水箱水位异常下降这一故障现象，详细分析了影响水位异常下降的各种原因，最终通过试验的方法确定了故障定位，提出了此类故障的预防措施，为其他船舶出现类似故障提供了分析思路，针对性较强。
参考文献
[1] 《8L46C型柴油机说明书》.瓦锡兰.
[2] 许乐平.詹玉龙. 船舶动力装置技术管理. 大连：大连海事大学出版社， 2006.
[3] 崔向东， 王立成. 随负荷调节的主机气缸套冷却水系统及其运行分析[J]. 航海技术， 2016（1）：54-56.
作者简介：张志刚（1982—），男，山东德州人，大专，辅机技师。主要从事船舶动力设备管理工作。
关键词： 膨胀水箱；故障排查；预防管理
1 引言
某船主机型号为瓦锡兰8L46C，最大功率为8400kW。机身采用淡水冷却，淡水冷却系统的组成由膨胀水箱、高温淡水泵、低温淡水泵、中央冷却器以及附属管系组成，冷却水是必不可少的冷却介质，对提高柴油机各部件的使用寿命，确保船舶安全起着非常重要的作用。2016年8月26日，值班人员在一次巡视过程中发现膨胀水箱水位有异常下降现象，于是将水位补至规定液位810ml，两小时后发现水位降至710ml，经多次观察后，发现水位一直保持下降状态，但值得注意的是水量下降的多少与当前主机负荷状态有一定的关联，在低负荷时，膨胀水箱的水位基本保持不下降状态，在高负荷时，水量的下降才有明显的变化，水位的异常下降引起了值班轮机员的高度重视，组织技术骨干全力排查。
2影响膨胀水箱水位异常下降的原因分析
2.1柴油机淡水冷却系统的故障排查
主机淡水冷却系统分为高低温水两部分组成分为低温水冷却系统，冷却水经中央冷却器冷却后由机带低温淡水泵排出后先后冷却主机空冷器、滑油冷却器、CPP油箱、齿轮箱油箱以及中间轴承。高温水冷却系统由低温冷却水的回水经77度调温阀后由机带高温淡水泵吸入后排至主机机体，先后冷却气缸套、气缸盖、喷油器、排气阀座等部件，冷却后的高温水经淡水出机总管流至91度调温阀后，进入中央冷却器。
2.2空冷器的泄露检查与水质分析
空冷器采用淡水冷却，柴油机的标准配置是两级空冷器，通过调节经过空冷器的高低温水的流量将增压空气保持在一个合适的水平，空冷器的一级冷却由来自气缸
冷却后的高温冷卻水对增压空气进行初级冷却；第二级冷却由来自中央冷却器的低温水进行冷却，使增压空气温度达到规定值。空冷器的是一种管翅式热交换器，其结构原理是热空气从管外的散热片表面流过，冷却液在管内流动，其内部管子为紫铜材质，胀接在空冷器本上，如果发生冷却水泄露，冷却水将和空冷器凝水泄放管连接在一起，泄放至机舱。
柴油机低负荷运行时，空冷器凝水采集处没有凝水流出，且泄放管路没有堵塞，故排除主机在低负荷运行时冷却水经空冷器泄露的可能性；在主机高负荷运行时，空冷器凝水量加大，与另一台主机空冷器凝水泄放量进行了比较，没有明显增多，为了进一步排除空冷器漏水的可能性，对空冷器凝水进行取样分析，经化验得知，空冷器凝水中不含有冷却水源，故排除主机在高负荷运行时冷却水经空冷器泄露的可能性；因此排除冷却水在空冷器中泄露。
2.3主机中央冷却器的故障排查
柴油机采用闭式淡水冷却系统，该系统分为高温水系统和低温水系统两部分，冷却后的冷却水流至中央冷却器集中冷却，中央冷却器是由许多换热板片（冲压有波纹槽的金属薄板），按一定间隔四周通过密封垫片密封，并用夹紧螺柱压紧而成，其角上的孔构成了连续的通道，介质从入口进入通道，并被分配到换热板片之间的流道内，每张板片都有密封垫片，板与板之间的位置是交替放置，两种流体，分别进入各自通道，由板片隔开，一般情况下，两种介质在通道内逆流流动，热介质将热能传递给板片，板片又将热能传递给另一侧的冷介质，从而达到热介质温度降低被冷却，冷介质温度升高得到加热的目的。
中央冷却器的淡水板片与海水板片之间有一道密型圈，在柴油机工作时，淡水压力大于海水压力，密封圈的损坏将会导致淡水流向海水被排至舷外，为了验证这一现象，在停机状态下，首先将中央冷却器的海水进出口阀门关闭，将海水管路上的泄放阀打开，看在膨胀水箱内的冷却水在重力的作用下有无泄漏，检查结果不存在泄露现象；于是启动淡水备用泵，将淡水压力保持在规定压力2.5公斤，检查海水管路上的泄放阀，没有发现有明显的泄露，证明1号中央冷却器没有泄露，为了进一步验证中央冷却器漏水的可能性，启动主机，用2号中央冷却器同时冷却两台主机的冷却水，经过试验发现，膨胀水箱的冷却水继续存在泄露现象，故排除了冷却水在中央冷却器内存在泄露的可能性。
2.4柴油机缸头冷却部位的故障排查
柴油机内部的淡水冷却路线，由机带高温水泵将冷却水经铸造在机身内的高温水通道，进而流过气缸套的冷却水孔，然后向上冷却气缸盖，气缸套中的中间隔板具有导向作用，使冷却水沿着气缸底板流到气阀再到排气阀座，再向上冷却喷油器套筒，然后冷却水离开气缸盖，流过组合通道到达集管，最终流向中央冷却器进行冷却。为了检验是否出现气缸套裂纹、阀座腐蚀、喷油器中心套漏水，在停机状态下，打开曲轴箱道门，检查气缸壁、曲轴连杆及油底壳，均无明显水迹和锈痕；测量滑油循环舱液位，没有明显增加；注油盘车后进行了机冲车，观察示功阀内没有水雾冲出，故排除冷却水在缸套内部泄露的可能性。
3 故障定位试验与解决措施
经一系列的检查后，机体外部均未发现冷却水的泄露源头，初步定位冷却水是通过排气阀座的泄露使其燃烧或是泄漏致排烟管蒸发，因在停机状态下没有冷却水流进气缸内部，故排除了排气阀座下部漏水的可能性，为进一步验证排气阀座上部是否存在泄露，于是启动主机，增加负荷，观察排烟温度，此时的排烟温度大体一致，同时启动淡水备用泵，增加冷却水压力，发现右主机4号缸排烟温度有明显下降。如图5所示，白色曲线代表淡水压力，绿色曲线代表排烟温度，因排烟传感器装在单缸排气支管上，因此故障定位在右主机4号缸排气阀座上部漏水导致膨胀水箱水位出现异常下降
排气阀座的更换要求比较高，船舶因在海上航行，不具备独立更换的条件，靠码头后将4号气缸盖吊装至船厂进行拆装，拆检后发现排气阀座与缸体都有明显的腐蚀痕迹，根据厂方建议，将排气阀座进行换新，对缸体原阀座位置进行镗孔，安装排气阀座衬套，进行泵压试验，重新装复。
4 结束语：
冷却水作为船舶柴油机的主要冷却介质，在柴油机系统中发挥着非常重要的作用，冷却水的缺失将会造成柴油机冷却效果不好使其润滑不良，轻者造成机械部件磨损，重者将会引起拉缸甚至引起更加危险的机械故障，本文通过主机膨胀水箱水位异常下降这一故障现象，详细分析了影响水位异常下降的各种原因，最终通过试验的方法确定了故障定位，提出了此类故障的预防措施，为其他船舶出现类似故障提供了分析思路，针对性较强。
参考文献
[1] 《8L46C型柴油机说明书》.瓦锡兰.
[2] 许乐平.詹玉龙. 船舶动力装置技术管理. 大连：大连海事大学出版社， 2006.
[3] 崔向东， 王立成. 随负荷调节的主机气缸套冷却水系统及其运行分析[J]. 航海技术， 2016（1）：54-56.
作者简介：张志刚（1982—），男，山东德州人，大专，辅机技师。主要从事船舶动力设备管理工作。