船舶低溫淡水系統進氣原因分析及故障排除

楊樹森,劉曉晨

(青島遠洋船員職業學院,山東 青島 266071)

船舶低溫淡水系統進氣原因分析及故障排除

楊樹森,劉曉晨

(青島遠洋船員職業學院,山東 青島 266071)

低溫淡水系統壓力下降和壓力波動通常是淡水泵本身出現機械性損壞或淡水泵發生汽蝕所致。文章從事故現象入手，通過觀察表面現象并對低溫淡水系統做全面檢查和分析，確認低溫淡水系統壓力下降和波動是由于空氣壓縮機冷卻器墊床長期使用后高溫老化、破碎，導致高壓空氣進入船舶低溫淡水系統所引起。為避免再次出現同樣故障，將原來的橡膠墊床更換為厚紙板墊床。

低溫淡水系統；空氣壓縮機；空氣冷卻器

現代大型原油船VLCC為縮短海水管路、減少腐蝕和管路維護工作，并使氣缸冷卻水溫度穩定，不受工況變化的影響，從而使柴油機始終在最佳冷卻狀態下工作，均采用了中央冷卻系統，即有2個單獨的淡水循環系統(高溫淡水、低溫淡水)和一個開式海水系統組成。中央冷卻器采用海水冷卻低溫淡水；低溫淡水(30～40 ℃)由中央冷卻水泵泵出，分別冷卻主機空氣冷卻器的低溫循環、各臺發電柴油機及其它冷卻器，并且部分低溫淡水通過混水閥進入高溫淡水系統以調節高溫淡水系統的溫度；高溫淡水(80～85 ℃)用于冷卻主機汽缸套、汽缸蓋、廢氣渦輪增壓器和空冷器的高溫循環[1]。

該輪空氣壓縮機的空氣冷卻器為水腔―U型管型式，即水腔內為強制循環的低溫淡水。U型管內為高溫高壓的壓縮空氣，水腔和U型管的板面之間由橡膠墊床密封。冷卻水來自低溫淡水系統，由空壓機自帶冷卻水泵二次加壓，壓力在0.4～0.45 MPa之間，空氣壓縮機產生的高溫高壓空氣壓力在2.0～2.9 MPa之間。

1 事故經過及現象

2015年12月，某VLCC正在寧波港卸貨作業，No.1和No.2發電機并聯運行，1臺鍋爐和2臺貨油泵進行卸貨作業，值班人員在例行檢查中突然發現主顯示板上的No.1副機低溫淡水壓力由正常的0.45 MPa下降到0.35 MPa，并且有繼續下降的趨勢，馬上報告二管輪，二管輪到No.1副機機旁檢查，沒發現異常，回到集控室發現壓力還在下降。副機低溫淡水的低壓報警為0.2 MPa，如果壓力降低到此值以下，低溫淡水的流量降低到不足以冷卻副機的高溫淡水，將會造成副機高溫停車，進而引起發電機跳電。此時壓力已降至0.25 MPa，而且伴有壓力波動，這時又發現No.2副機低溫淡水壓力也在下降。為了保證設備的正常運轉，二管輪啟動了另一臺低溫淡水泵，2臺低溫淡水泵同時運轉，系統淡水壓力開始上升，但還是有波動，No.1和No.2副機的淡水壓力也逐漸升高。輪機員經過分析認為，淡水泵壓力下降的原因可能是淡水泵葉輪、口環等部件腐蝕受損、離心泵內漏過大或葉輪松脫，電機轉速低等原因導致效率降低，但壓力波動也可能是離心泵汽蝕或系統進氣。通過對3臺淡水泵輪番進行運行試驗，對每臺泵進行運行性檢查，發現單臺泵的運行速度、機械噪音及溫度等參數均正常，卻始終達不到正常壓力，以此綜合判斷3臺泵同時損壞的可能性很小，基本排除了淡水泵出現機械損壞的可能性，確定是系統進氣或淡水泵發生汽蝕所致。在對低溫淡水系統的水泵前后、管路高點及2臺副機空冷器放氣口放氣時，放出少量氣體，之后淡水壓力恢復正常，單臺淡水泵可以達到正常壓力。正當大家準備分析系統進氣原因時，上述故障現象再次發生。輪機長通知貨控室停止卸貨，使發電機低負荷運轉，避免船舶失電帶來重大事故，同時查找故障原因。

2 原因分析

停止卸貨之后，先后停了鍋爐和No.1副機，對低溫淡水系統可能進氣或淡水泵發生汽蝕的原因進行了詳細的分析，原因可能有以下3點。

1)低溫淡水泵葉輪、口環等部分腐蝕，葉輪松脫，電機轉速低等原因使泵達不到額定壓力。

2)低溫膨脹水柜對系統的除氣、補水不及時，造成低溫淡水泵吸口壓力不足。

3)外界氣體進入低溫淡水系統，導致系統壓力波動。

根據檢查實驗結果可以明確以下4點。

1)通過對3臺泵的運行性檢查，基本排除3臺泵發生機械故障的可能。

2)對系統放氣之后，單臺低溫淡水泵短時間運行可以達到額定壓力，證實淡水泵沒有問題。

3)檢查低溫膨脹水柜，發現除氣、補水功能正常，排除淡水泵是由于吸入口的因素造成低溫淡水系統進氣的可能。因此，基本確認低溫淡水系統進氣是由于外界氣體進入。

4)如果是外界氣體進入系統，只能是壓力高于低溫淡水泵壓力的氣源，不可能是大氣。主機、副機空冷器中增壓空氣的壓力也低于淡水壓力，根據低溫淡水流動線路，可判斷系統進氣是空壓機空冷器。此時把No.1空壓機放在手動位置打氣，低溫淡水系統壓力波動明顯，而停止打氣時，低溫淡水系統壓力幾乎無波動，因此判斷為空壓機空冷器向低溫淡水系統漏氣。

3 故障排除

首先把No.1空壓機斷電，No.2空壓機轉換到自動狀態，再次對系統放氣，當氣體完全被放出，且低溫淡水系統壓力穩定后，啟動副機并聯運行，恢復鍋爐和貨油泵運轉，繼續卸貨。同時對No.1空壓機的空冷器進行解體檢查，在拆卸過程中，發現空冷器的水側和氣側的橡膠墊床老化、發硬，部分破碎，空冷器抽出后，檢查氣管和板面外觀，無異常。為使問題徹底解決，決定對空冷器進行壓力試驗。根據空冷器的形狀，很快制作了液壓試驗的專用工具，經過試驗，確定空冷器無泄漏。原來的橡膠墊床更換為紙板墊床，裝復后，轉換到No.1空壓機運轉試驗，發現低溫淡水系統壓力穩定，無波動，恢復正常工作。

4 結束語

本次故障能夠得到及時解決，得力于值班人員發現及時，輪機員判斷準確。空壓機空冷器為高溫部件，正常運轉時溫度可達到150 ℃左右，橡膠墊床長期在高溫環境中工作容易老化，進而引發泄漏，這樣的工作環境最好使用厚紙板墊床。另外，主管輪機員沒有定期對空壓機各部件進行檢查，到出現問題時才去解決。通過此次故障，要求管理人員必須嚴格遵守計劃維修保養體系，各設備必須嚴格按照說明書的要求進行維護保養，確保其安全運轉。

[1] 周明順.船舶柴油機[M].大連：大連海事大學出版社，2006.

For the low-temperature fresh-water system,pressure fall and wave are usually led by mechanical damage of the fresh-water pump itself or cavitaton.In this paper,the low-temperature fresh-water system was checked and analyzed overall.It was confirmed that the pressure fall and wave were because of the high pressure air inlet of the system after the aging and broken on air compressor chiller ballast bed.To avoid the same fault,the rubber ballast bed was replaced into the thick cardboard one.

low-temperature fresh-water system;air compressor;air chiller

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.06.007

楊樹森(1966-),男,山東青島人，副教授，碩士，主要從事輪機工程教學和科研工作。

2017-08-07