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WARTSILA 7RT―flex68―D主机增压器故障原因探析及对策.doc

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WARTSILA 7RT―flex68―D主机增压器故障原因探析及对策.doc

WARTSILA 7RT―flex68―D主机增压器故障原因探析及对策 摘要:航行中,WARTSILA 7RT-flex68-D主机增压器喷嘴环因积碳严重而导致转速下降甚至停转,主机排温异常,船舶漂航影响正常营运。 关键词:可变喷嘴环涡轮增压器 燃油控制模块 燃油控制阀 0 前言 XLZ轮为我司4 738TEU集装箱船,2012年出厂,主机为瓦锡兰7RT-flex68-D,功率为21 910kW ,转速为95rpm,配置ABB增压器2个,型号为A175-L34T。 A175-L34T增压器采用了当今比较先进的可变喷嘴环技术(VTG),如图1所示,其核心部分就是可调涡流截面的导流叶片。从图1可以看到,涡轮的外侧增加了一环可由软件控制单元来控制角度的导流叶片,导流叶片的相对位置是固定的,但是叶片角度可以调整,能根据主机负荷的变化自动调节喷嘴环流道截面形状以提高效率,同时降低主机部分负荷时的热应力,强化了主机在部分负荷运行时的反应速度,不但降低了排气温度,还减少了部分负荷时的燃油消耗,同时更好地满足在大气排放限制方面的要求。在理论上不限制主机负荷降低范围,并且当增压器涡轮端被污染时能及时调整增压压力,非常适用于主机长期低负荷运转。 XLZ轮在某次航行过程中,主机增压器因积碳严重而出现停转现象。 1 故障现象描述 2015年6月,主机换用内贸燃油不久,NO.2增压器出现转速下降,其中第三、四、五3个缸的排温异常升高。正值船舶在锚地休整,进行主机试车时,NO.2增压器完全停转,拆开消音器后,盘车转子不动,增压器已经处于完全卡死状态。公司派ABB 专业人员上船进行拆检,发现涡轮端和可变喷嘴环积碳严重,如图2所示,但积碳较松软且有胶粘的感觉,清除积碳后予以装复,试车正常。10天后起锚续航,慢车运行仅2小时, NO.2增压器转速就下降至400转左右。勉强航行8小时靠妥下一港,停泊12小时后,主机备车时,NO.2增压器再次停转。锁定该增压器转子,慢车航行至锚地,撤除对增压器转子的锁定,再次慢车航行,试图让该增压器能再次运转,未果。再次停车,在准备锁定该转子过程中发现增压器转子又可以自由转动,因下一港航程较短,就维持航行,8小时后顺利靠泊。ABB专业人员再次上船对该增压器拆开检查,发现情况与第一次拆检情况类似,也是涡轮端积碳严重,怀疑这严重积碳与所使用燃油质量有关。根据ABB专业人员的建议,立即彻底更换日用油柜的燃油,换用新一批次燃油。开航后,主机运行在50%负荷,状况恢复正常,驶出航道后,主机加车至75%以上,对两台增压器尤其是NO.2增压器涡轮端进行多次核桃壳粒冲洗,状况正常。后降速至公司要求营运转速55rpm,20%MCR,运行2小时后,发现主机NO.2 增压器再次出现降速,故障仍未改善,无法续航,只能再次择地抛锚,继续查找原因。 2 故障排查过程与排除 2.1 导致增压器涡轮端污染的一般因素 导致主机增压器涡轮端污染的情况很多,但归纳起来大致有以下几个方面的原因: (1)增压器自身故障,油封漏滑油; (2)主机燃烧工况不佳,产生大量不完全燃烧产物,包含燃油品质不佳及主机燃油系统相关设备状况不佳; (3)主机燃烧过程中混入了滑油,包含气缸油异常喷射和燃烧室组件漏泄,如活塞头裂穿,系统油漏至燃烧室等等。 2.2 故障排查过程 经过短时间内两次对主机增压器拆检,拆检人员认为在如此短的时间内造成增压器涡轮脏堵,基本可以排除增压器自身故障。在对排烟总管检查时发现内部油垢严重,怀疑是燃油品质或燃烧系统及其设备存在问题,故障可能来自主机本身或燃油质量或滑油漏入燃烧室等。 2.2.1喷油器 排查过程中,主管人员根据主机燃油喷射曲线及主机各缸参数判断,更换了多个缸的喷油器,情况毫无变化,基本排除喷油器的故障。 2.2.2 燃烧室状况 通过扫气箱对主机活塞头的检查并未发现泄漏,但排温高的各缸对应的扫气箱底部油泥明显较其他缸多。对扫气箱半小时泄放油量统计,证实排温高的缸的底部油泥数量较大。针对主机气缸油设定值,核对扫气箱残油化验其指标都正常,活塞头泄漏也可以排除。又考虑到排温高的第三、四、五缸,且监测到第五缸扫气箱残油最多,于是决定拆检第五缸盘根箱,并更换了第五缸盘根箱,试车也无改善,排除盘根箱泄漏的可能。虽然主机曲拐箱滑油消耗较多,每月1 500升左右,但与用外贸燃油期间比较,未见消耗异常增加。综上所述,燃烧室漏入滑油的可能性也就被排除。 2.2.3. 燃油 因为主机增压器脏堵问题发生在从外贸燃油切换为内贸燃油之际,核对两个批次的燃油化验指标,发现燃油的CCAI值高于上限,所以对燃油进行了切换使用,但连续切换两批燃油都未见工况改善。此时传来加油船公司的信息,这两批次燃油的确存在问题,限于船上只有两个日用柜,无法再切换至第三种油品加以证实,但在对主机更换轻柴油进行试验时发现主机第三、四、五缸排温与其他缸相比,排气温差出现异常,甚至偏差超过100℃以上,35rpm都无法维持稳定运转,对排温高的各缸进行负荷调整也失效,说明燃油设备出现严重泄漏导致排温异常情况发生,与燃油质量好坏关系不大。 2.3 故障排除 根据主机排烟总管内的油垢情况再次回到对燃烧情况的分析,排烟总管内的油垢显然是严重后燃导致的。主机第三、四、五缸喷油器已经拆检过,对其测取压缩压力和爆压基本正常,排除排气阀故障。共轨压力一直保持正常,现在的可能性只有一个,那就是ICU故障,更换了排温最高的第四缸ICU 后试车,排温转为正常,这才确认了故障部位,后续又更换了第三、五缸的ICU 后,主机试车,工况参数全部恢复正常,主增压器也不再出现转速下降,至此,该起故障得以完全解决。 该型主机喷油设备设计较为精密,由于本批次燃油的CCAI值高于上限,燃油品质下降,导致ICU内部燃油控制阀ICV密封面磨损加剧,致使ICV无法正常关闭或者关闭不严,而燃油共轨中始终保持高压,喷油器在非工作区间仍在少量喷油,导致泄漏燃油通过排气阀直接进入主机排烟管,甚至直接到增压器涡轮端,造成燃烧不良甚至后燃,致使增压器涡轮端脏堵,也是此次故障的主要原因。   3 管理对策 3.1 在排除故障过程中,由于几个方面的问题同时出现,走了较多弯路。如外贸油换内贸油、燃油CCAI值高于上限等,虽然问题有一定的偶然性,误导了分析过程,但在燃油管理方面要特别引起重视。监督加装过程的每个环节,确保加装油品质量,发现问题应及时停用该批燃油,切换新批次燃油。 3.2经常验证各ICU的密封性,提前发现ICU存在的关闭不严和内漏问题,做到早发现早解决。在出现问题后,可以通过切换轻柴油的方法轻易检查出异常的ICU,因为轻柴油的低黏度会使ICU泄漏加剧,故障现象更为明显,此方法简便可行。在工作中还发现另一种判断ICU工况的方法更为简单可靠,在更换喷油器时,拆除高压油管后对主机进行盘车建立共轨压力,此时即能观察到ICU密封性是否良好,泄漏量的大小等等,此法简便可行,可以作为平时更换油头时的检查项目,也可以在需要确认故障时使用该方法。 3.3 当出现某缸排温高等异常现象时,在更换喷油器和确认排气阀无故障后,应及时进行ICU替换操作以便及时排除故障,而不应过分依赖喷射曲线和数据以及出现报警来确认ICU故障。该型主机其实

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