船用辅锅炉火焰故障原因分析与处理

引言

LSK2-0.7型船用辅锅炉为立式针形管低压饱和蒸汽辅锅炉,主要用于机舱主机高温淡水及滑油预热系统、分油机等主要设备的加热,同时为全船的海底门杂质吹除、高温厨房、冬天中央空调器等加热设备提供蒸汽。因此,辅锅炉能否正常工作至关重要。根据以往经验,辅锅炉火焰故障多为燃油系统故障所致,而本次伺服机构出现故障导致火焰故障尚属首例。

1燃油系统

1.1燃油系统组成

本锅炉燃油系统设计简单可靠、安装简易,为船用柴油专用,使用时柴油不需要加温,供油只需适当的重力便可。油路为回路式设计,过剩的油量返回至油柜,以保持燃油雾化压力的恒定,达到最佳燃烧效果。柴油柜出口设有截止阀及双联滤器。燃烧器的油泵供油及回油安装柔性软管,保证了燃烧器开启时无须拆卸油管。燃油截止阀组合用于快速隔离燃烧器上的油路系统,阀组上设有限位开关以防止燃烧器误操作,保障了维修人员的人身安全。图2为辅锅炉燃油系统图。

1.2燃烧器工作原理

燃烧器有自动和手动两种控制模式。当燃烧器处于自动控制状态时,燃烧器的程序会自动对风机启动、扫风、点火、喷油燃烧、大火、小火等进行控制,并配合光敏单元对燃烧火焰进行监测。若在点火喷油后5s内未能建立正常的火焰信号,进油阀会马上关闭,切停喷油并产生火焰故障报警。同样,在燃烧中如失去正常的火焰信号,进油阀会在1s内关闭,切停喷油和报警。点火前的预扫风和自动熄火后扫风的设定时间,能满足燃烧室换气4次的要求。图2为燃烧器燃油供给图,表1为燃烧器部件及作用。

2点火困难的原因分析与处理

2.1故障现象

在船舶靠港停泊期间,某日,岗位人员正常启动辅锅炉时发现辅锅炉在点火后8～20s自动停止燃烧,并出现火焰故障报警。经过几次重新点炉依旧无法启动,最后岗位人员决定先启动备用辅锅炉,备用辅锅炉正常运行后,岗位人员立即针对辅锅炉故障现象进行原因分析及处理。

2.2原因分析与处理

结合以往辅锅炉出现的故障情况及检查分析,故障原因主要包括光敏单元故障、燃油压力不足、喷油嘴雾化不良、电磁阀卡死、风门开度过小5个方面,下面针对故障现象,就这5个方面的原因逐一进行分析和排除。

2.2.1光敏单元故障

当出现火焰故障报警时,岗位人员首先对光敏单元进行检查,因为光敏单元主要负责对炉膛内燃烧火焰进行检测,点火后5s内没有发现火焰信号,安全电磁阀和l#电磁阀会立刻关闭,切断供油并发出火焰故障报警。在锅炉运行过程中检测不到火焰信号,也将在ls内切断安全电磁阀、l#电磁阀和2#电磁阀并发出火焰故障报警。光敏单元是最容易出现故障的部位,因为光敏单元的检测依靠光敏单元上的镜片,而镜片容易被积灰遮挡,出现报警,其次是光敏单元因为本体内部损坏发生故障。经检查,光敏单元镜片上有少量积灰,不足以引发报警,光敏单元本体内部线路完好正常,故此项可以被排除。

2.2.2燃油压力不足

将光敏单元部件可能发生故障这一原因排除后,检查燃烧器供油管路的三道滤器。辅锅炉燃油供给依靠设置在燃烧器上层的重力油柜,再由油泵进行二次增压将油压加到参数要求送至喷嘴。从油柜出口至油泵进口这一段管路及油泵本体共有三道滤器,滤器脏堵将直接导致燃油压力不足。LSK2-0.7型辅锅炉使用的是轻柴油,较为干净,正常情况下不会出现脏堵。经检查,滤器脏堵程度不足以导致故障出现,故此项可以被排除。

2.2.3喷油嘴雾化不良

经以往故障分析总结得出,当喷油嘴机械部分出现偏差或故障时,燃油得不到充分的雾化,会导致点火电极无法点燃燃油。当喷油嘴出现泄漏时,在燃烧器每次启动时都会有过量的燃油喷出,致使电极无法点燃燃油。当喷油嘴本体内部滤网脏堵或滤网损坏喷嘴油道被堵时,喷出油量较少或无油喷出,也无法点火。根据以往排查的三项问题,岗位人员对喷油嘴进行了拆卸检查试验,经检查,喷油嘴机械部分正常,滤网完好,油道通畅,所以此项可以被排除。

2.2.4电磁阀卡死

在拆检喷油嘴、确定喷油嘴没有问题后延后安装,对安全电磁阀、l#/2#电磁阀手动进行开关,并用压缩空气对管路进行试验检查,经检查,3个电磁阀均正常后装复喷油嘴,此项可以被排除。

2.2.5风门开度过小

根据以往故障分析,当配风过大时火焰易发生脱头熄灭,配风过小时易冒黑烟。岗位人员对风门开度情况进行检查,发现小火时风门开度只有正常位置的2/3,大火时风门不动作。因此,初步判断是风门开度过小导致火焰故障。岗位人员随即对风门控制连杆进行检查,并按说明书对风门进行调节。

说明书:伺服机构附有0°～90°的刻度板,驱动轴上指针在刻度板上的位置就是风门板的位置（风门挡板如图3所示）。与驱动轴相连的凸轮上有刻度盘,凸轮调节块上的小指针指向刻度,从而给出对应于限位开关位置的各个风门位置。

图3风门挡板

伺服机构结构图如图4所示,凸轮调节块功能设定表如表2所示。

图4伺服机构结构图

岗位人员检查控制连杆正常,再按说明书调节风门,在调节过程中发现伺服机构风门控制位置正常,但风门开不到位,这说明是伺服机构出现问题。检查发现凸轮I调节齿轮断裂,导致在运行时齿轮转动到断裂处时卡滞,手动脱开传动轮跳过断裂处正常转动,转到断裂处再次卡滞,故障最终定位就在这里。由于船上没有相应备件,岗位人员立即联系辅锅炉厂家订购备件,但因为订购备件时间长、价格高等原因,在订购备件的同时,岗位人员利用3D打印机对调节齿轮进行制作,因材料限制,制作的齿轮只能作为应急使用。在岗位人员制作好后,更换上新齿轮进行点火试验,火焰故障排除,辅锅炉运行正常。岗位人员后续将对材料有针对性地进行选购,在保证设备正常运行和安全性的前提下兼顾经济性。

3结语

本文首先介绍了LSK2-0.7型船用辅锅炉燃油系统及部件的作用,针对火焰故障这一现象,岗位人员结合以往的故障处理经验进行分析判断,对可能出现故障的部位进行逐一排查,从最容易、最常见的故障部位开始,逐步向难推进。经过多次排查试验,最后将故障定位。处理故障时,在保证设备正常运行和安全性的前提下兼顾了经济性。辅锅炉是船舶重要辅助设备,其运行正常与否直接决定船舶主动力是否能正常运行,同时也影响全船人员的生活,一旦辅锅炉出现故障不能及时排除将会导致严重后果。因此,确保辅锅炉的安全稳定运行尤为重要。