淺談船舶鍋爐故障分析及改進(jìn)措施

徐正強(qiáng)+陳曦春+朱華

摘 要：文中作者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)輪船輔鍋爐燃燒故障發(fā)生過程以及故障原因進(jìn)行了分析，根據(jù)得出的結(jié)論提出了若干改進(jìn)措施。通過對(duì)故障的處理我們可以認(rèn)識(shí)到，在處理問題時(shí)不能拘泥于故障本身，需要綜合各方面的因素查找根源所在。

關(guān)鍵詞：輪船鍋爐故障；霧化；點(diǎn)火；配風(fēng)器

中圖分類號(hào)：U664.5；U672 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）09-0052-02

輪船輔助鍋爐故障時(shí)常發(fā)生，尤其是燃燒故障的出現(xiàn)。船舶設(shè)備人員經(jīng)常針對(duì)綜合電器設(shè)備、燃油、配風(fēng)等因素尋找故障原因。文中作者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)輪船輔鍋爐燃燒故障發(fā)生過程以及故障原因進(jìn)行了分析，根據(jù)得出的結(jié)論提出了若干改進(jìn)措施。

1 故障發(fā)生的過程

某散貨船載重17萬(wàn)t，輔鍋爐為立式水管燃油鍋爐，使用輕油點(diǎn)火，正常燃燒時(shí)燃用與主、副機(jī)相同的IFO380燃油。到港后設(shè)備人員對(duì)其檢查，發(fā)現(xiàn)如下幾個(gè)問題。輔鍋爐參數(shù)詳見表1。

（1）有時(shí)點(diǎn)火困難，或點(diǎn)著后又熄火，甚至在正常燃燒過程中也會(huì)熄火。

（2）由于點(diǎn)火困難，須經(jīng)常拆檢清洗燃燒器，通常每天洗1～2次，有時(shí)半夜點(diǎn)不著火，輪機(jī)員要下機(jī)艙緊急處理，嚴(yán)重影響休息。清洗燃燒器時(shí)發(fā)現(xiàn)鍋爐噴火口、配風(fēng)器、點(diǎn)火電極處積碳。

2 故障原因分析

現(xiàn)代船舶對(duì)鍋爐的要求特別高，為保證船舶蒸汽的連續(xù)供應(yīng)，通常不允許長(zhǎng)時(shí)間停爐。該船靠泊期間，分油機(jī)停止運(yùn)行，各油艙、焚燒爐渣油沉淀柜等處的蒸汽加熱閥均關(guān)閉，使得蒸汽消耗量大大降低，但也相對(duì)穩(wěn)定。目前，燃油輔鍋爐的點(diǎn)火、燃燒實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。在港期間輔鍋爐的燃燒器自動(dòng)啟停，通常40min左右點(diǎn)火1次。在停火期間，燃油在油路中自動(dòng)循環(huán)加熱。基于此，分析可能的故障原因如下：

2.1 點(diǎn)火電極故障

點(diǎn)火電極的安裝有嚴(yán)格的要求，如果安裝不當(dāng)，容易引起點(diǎn)火困難及點(diǎn)火電極積碳。

2.2 火焰感受器故障

該船輔鍋爐的火焰感受器為光敏電阻型，用來監(jiān)視爐膛有無火焰。當(dāng)點(diǎn)火失敗或在持續(xù)燃燒期間熄火時(shí)，火焰感受器立即發(fā)出信號(hào)，關(guān)閉燃油電磁閥并停止噴油，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，避免再向爐內(nèi)噴油而引起故障。

2.3 “死油區(qū)”造成燃油霧化不良

自動(dòng)停爐期間，燃油循環(huán)加熱，但在燃燒器至燃油發(fā)火電磁閥之間有1段燃油不能循環(huán)，俗稱“DEADOIL”（即圖1中所標(biāo)“死油區(qū)”）。在燃燒器停火期間，“死油區(qū)”油溫逐漸下降，加上風(fēng)門關(guān)閉不嚴(yán)及鍋爐煙筒的抽吸作用而漏氣，“死油區(qū)”燃油黏度進(jìn)一步增高；在點(diǎn)火預(yù)掃風(fēng)后，油溫將進(jìn)一步下降。而這一部分燃油正是點(diǎn)火時(shí)由主噴油器最先噴出的油，由于黏度高、霧化差，點(diǎn)火困難，經(jīng)常造成自動(dòng)點(diǎn)火失敗。通常鍋爐復(fù)位后又可能點(diǎn)火成功，是因?yàn)椤八烙蛥^(qū)”的油已噴出，隨后噴出的燃油是一直在循環(huán)加熱的低黏度燃油。多次點(diǎn)火失敗使噴油器、配風(fēng)器、噴火口積碳的速率大大提高，可能造成點(diǎn)火“冷爆”。這就要求管理人員不得不經(jīng)常取出燃燒裝置，清潔燃燒器及配風(fēng)器，清除爐膛內(nèi)的積碳。

2.4 燃油狀況的影響

燃油含水量、燃油壓力和溫度對(duì)燃燒及點(diǎn)火有很大的影響。該輔鍋爐燃油壓力設(shè)定值是2MPa，燃油溫度設(shè)定值為115℃。

2.5 風(fēng)量的控制

由于剛噴出的燃油不易霧化，點(diǎn)火成功后，燃燒較弱，而此時(shí)風(fēng)門突然開大，很容易將爐火吹滅。該輔鍋爐火焰感受器感受的是爐膛通過配風(fēng)器的漏光，鍋爐燃燒時(shí)如果風(fēng)量太大，火焰不穩(wěn)定，引起火焰感受器感光不穩(wěn)定，導(dǎo)致燃油電磁閥來回跳動(dòng)，開啟不穩(wěn)定，從而鍋爐供油油壓不穩(wěn)定，鍋爐容易熄火。

3 改進(jìn)措施

3.1 點(diǎn)火電極的調(diào)整與配風(fēng)器的改造

3.1.1 點(diǎn)火電極的調(diào)整

點(diǎn)火電極是根據(jù)高壓尖端放電原理點(diǎn)火的，由2根鎳鉻合金絲組成，一端用陶瓷管絕緣固定在燃燒器上。其放電區(qū)的距離和位置在說明書上有嚴(yán)格的要求，發(fā)火端間距應(yīng)為3.5～4mm。檢查發(fā)現(xiàn)該點(diǎn)火電極安裝固定不良而松動(dòng)，發(fā)火端間距約為3.4mm。經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：若兩電極間間距太小，則形成的火花小而內(nèi)斂，火焰無法接觸油頭噴出的燃油而點(diǎn)火困難；若間隙太大，則高壓電難以擊穿空氣，無法放電發(fā)火；若電極間距為4mm，此時(shí)形成的火花最大，并且前伸，利于點(diǎn)火成功。因此，對(duì)點(diǎn)火電極按照說明書的要求重新安裝，間隙調(diào)整為4mm，并固定牢固，避免使用過程中移位

3.1.2 配風(fēng)器的改造

改造配風(fēng)器，可解決火焰感受器感受信號(hào)不穩(wěn)定的問題。該船火焰感受器安裝在配風(fēng)器后，感受的是爐膛透過配風(fēng)器葉片的漏光，而且其安裝位置太靠后，離爐膛距離很遠(yuǎn)，當(dāng)配風(fēng)器有積碳或燃燒不穩(wěn)定而火焰閃爍時(shí)，容易引起火焰感受器誤動(dòng)作，因此決定對(duì)配風(fēng)器進(jìn)行改造。

在配風(fēng)器上鉆2個(gè)直徑約10mm的小孔，改造后，在點(diǎn)火和正常燃燒過程中能夠使火焰直接照射到安裝在配風(fēng)器后端的火焰感受器，避免火焰感受器感受信號(hào)不穩(wěn)定，導(dǎo)致供油電磁閥開啟不穩(wěn)定而熄火。

3.2 自動(dòng)點(diǎn)火燃燒改為手動(dòng)點(diǎn)火燃燒

自動(dòng)點(diǎn)火燃燒改為手動(dòng)點(diǎn)火燃燒可解決“死油區(qū)”問題。當(dāng)自動(dòng)點(diǎn)火燃燒時(shí)，通常每40min須點(diǎn)火1次，點(diǎn)火頻繁。若改為手動(dòng)點(diǎn)火燃燒，從輔鍋爐點(diǎn)火投入使用到備車航行停爐期間，輔鍋爐點(diǎn)火油頭只有在開始工作時(shí)點(diǎn)火1次。手動(dòng)點(diǎn)火燃燒有以下優(yōu)點(diǎn)。

3.2.1 燃燒工況得到改善

在靠泊期間，蒸汽消耗量相對(duì)穩(wěn)定，輔鍋爐所產(chǎn)蒸汽僅供副機(jī)重油的加熱及主機(jī)暖缸使用。這時(shí)只要將油量調(diào)至使得輔鍋爐蒸汽壓力穩(wěn)定在0.6～0.65MPa就可滿足使用要求，平時(shí)一般很少需要調(diào)節(jié)供油量。同時(shí)，將風(fēng)量調(diào)節(jié)至與此時(shí)的供油量相匹配，達(dá)到最佳的風(fēng)油比。當(dāng)風(fēng)油比穩(wěn)定時(shí)，燃燒也就穩(wěn)定，此時(shí)手動(dòng)點(diǎn)火燃燒工況比自動(dòng)點(diǎn)火燃燒工況要好得多。由于外界負(fù)荷的變化較小，輔鍋爐的燃燒與蒸汽的產(chǎn)生達(dá)到1種動(dòng)態(tài)平衡。

3.2.2 節(jié)約燃油

（1）節(jié)省輕油。改手動(dòng)點(diǎn)火燃燒后，輕油消耗情況見表2。在停泊時(shí)，自輔鍋爐點(diǎn)火投入使用到停用，輕油點(diǎn)火只工作1次。在自動(dòng)點(diǎn)火燃燒工況下，每次點(diǎn)火時(shí)輕油油頭都參與點(diǎn)火、燃燒。因此，手動(dòng)點(diǎn)火燃燒可節(jié)約一定的輕油。據(jù)觀察，輔鍋爐在船舶停泊使用時(shí)，每40min點(diǎn)火1次，每次消耗輕油0.5L，這樣每天消耗輕油約18L，按每年停航時(shí)間100天計(jì)算，可節(jié)約輕油1800L。同時(shí)，因不能點(diǎn)火而清洗燃燒器時(shí)須進(jìn)行換輕油操作，按每天清洗2次，每次消耗輕油50L，每年停航時(shí)間100天計(jì)算，每年可節(jié)約輕油10000L。

（2）節(jié)省重油。在自動(dòng)點(diǎn)火燃燒過程中，輔鍋爐風(fēng)油比不佳時(shí)燃油消耗量增大，而在手動(dòng)點(diǎn)火燃燒過程中，輔鍋爐風(fēng)油比穩(wěn)定，燃燒工況改善，從而降低重油消耗量。通過連續(xù)觀察、記錄輔鍋爐燃油流量計(jì)讀數(shù)，發(fā)現(xiàn)在同樣時(shí)間內(nèi)手動(dòng)點(diǎn)火燃燒時(shí)流量計(jì)讀數(shù)略小于自動(dòng)點(diǎn)火時(shí)流量計(jì)讀數(shù)，證明上述推斷正確。

3.2.3 優(yōu)化風(fēng)油比

該船輔鍋爐在手動(dòng)點(diǎn)火燃燒期間油門一般控制在4格左右（蒸汽壓力在0.6MPa左右，上、下浮動(dòng)不超過0.02MPa），風(fēng)量調(diào)為3.5～5.5格，4格為最佳。通常情況下無需再作其他調(diào)整。在此工況下，靠泊期間配風(fēng)器、噴火口等幾乎沒有積碳臟堵，只需在開航使用廢氣鍋爐后，再對(duì)輔鍋爐進(jìn)行正常的保養(yǎng)。由于手動(dòng)點(diǎn)火燃燒穩(wěn)定，不積碳，減少輔鍋爐管理上的難度，同時(shí)減少輪機(jī)員的工作量。

3.3 燃油溫度調(diào)整

檢查鍋爐日用柜的放殘情況，發(fā)現(xiàn)燃油中水分、雜質(zhì)含量很少，燃油分油機(jī)分油效果也很好，可以初步判斷燃油油質(zhì)正常。清洗濾器并檢查燃油管路，無臟堵。噴油器前的油壓保持在2MPa左右，燃油油壓正常。同時(shí)更換燃油霧化片。從說明書的380cSt燃油黏溫特性表可知，燃油要獲得良好的燃燒黏度，其溫度應(yīng)控制在115℃左右。該輔鍋爐油溫溫度繼電器的設(shè)定值設(shè)定為110℃啟動(dòng)、120℃停止。因此，燃油溫度應(yīng)該不存在問題。

綜上所述，當(dāng)將控制燃油循環(huán)加熱溫度的油溫溫度繼電器的設(shè)定值設(shè)定為110℃啟動(dòng)、120℃停止時(shí)，循環(huán)燃油的實(shí)測(cè)溫度是110℃左右，而將油溫溫度繼電器的設(shè)定值設(shè)定為115℃啟動(dòng)、125℃停止時(shí)，循環(huán)燃油的實(shí)測(cè)溫度是115℃左右。由此可以看出，由于電器設(shè)備的長(zhǎng)期使用，設(shè)定值與真實(shí)值之間存在5℃左右的偏差。因此，調(diào)高油溫溫度繼電器的燃油循環(huán)溫度設(shè)定值，使加熱器從先前的110℃啟動(dòng)、120℃停止，提高到115℃啟動(dòng)、125℃停止。調(diào)整并等待油溫穩(wěn)定后，觀察燃燒情況，發(fā)現(xiàn)火焰的穩(wěn)定性、燃燒顏色、火焰長(zhǎng)度和圓度及燃油的霧化都能達(dá)到很好的狀態(tài)。