海水淹沒過的柴油發電機組的維修與調試

詹顯正

（友聯船廠（蛇口）有限公司，廣東深圳 518054）

0 引言

在海洋航行中，船員操作不慎與錯誤操作、溝通不暢、機械設備故障等，均可導致船舶柴油發電機組的損壞。船舶柴油發電機組又稱船舶輔機，為全船提供照明、通信、控制、空調、通風、壓載、貨物駁運等設備所需電力。本次維修的某條單點系泊FSO（Floating Storage and Offloading，浮動存儲與卸載裝置）輪就是在生產中因船員操作失誤，且當時海況惡劣導致機艙大量進水，導致機艙機控室及以下部分被海水淹沒。考慮到船舶年齡、相關設備的工作年限及經濟性因素，船東決定對該柴油發電機組進行維修。與常規柴油發電機組維修不同，被海水淹沒過的柴油發電機組必須解體到零件級別，且所有機械零件、電子元件及傳感器等必須徹底清潔并檢查。但是，如果經清潔與修復后能恢復絕大多數機械與電氣功能，又可以產生較大的經濟效益，調試修復后的測量數據也可以為相關設計及維修人員提供參考。

1 海水淹沒柴油發電機組概況

該輪本次海水損淹沒的發電機組中柴油機型號為DAIHATSU 6DS-26，發電機型號Mitsubishi CCC。柴油機和發電機均為1974年生產，機齡很長。柴油機是6缸四沖程柴油機，最大轉速720 r/min，額定功率750 kW。發電機額定功率為937.5 kV·A，額定電壓450 V，額定電流1023 A，滿載勵磁電壓48 V，勵磁電流6.4 A，功率因數0.8。發電機額定轉速與柴油機額定轉速相同。灌入機艙的海水將發電機組全部淹沒。該輪于2017年3月經拖輪拖進友聯船廠（蛇口）有限公司維修，進廠時，機艙已被清潔干凈，具備施工條件。

2 柴油機維修

解體柴油機前應將柴油機外部清潔干凈。首先，標記并拆除柴油機的燃油、潤滑油管、海水冷卻水、淡水冷卻水、進氣、排煙等相關管路和濾器，同時拆除溫度、壓力報警傳感器、儀表管線等測控系統。接下來拆除氣缸蓋，盤車取出活塞、曲柄連桿、換新缸套。起吊氣缸體，拆解曲軸軸承后將曲軸吊出，然后對油底殼進行徹底清潔。

解體清潔后，根據零部件狀況進行相應維修和測量。在維修中，對活塞及活塞環、缸套、連桿和連桿螺栓、連桿瓦大小頭等關鍵部位進行測量和修復。檢驗發現，曲軸全部軸頸銹蝕且有拉痕。因為換新曲軸的成本過于高昂，因此只能聯系外協加以修復。

修理船用設備的服務商應獲得相關船級社的形式認可，提供零件的還應獲得船級社的產品認可。修理過程中應聘請船級社驗船師進行檢驗。船廠與維修項目組選擇了大連董氏鍍鐵有限公司進行維修。經過維修，曲軸軸頸外徑、主軸頸跳動、法蘭徑向跳動與端面跳動，曲柄頸與主軸頸軸線平行度，曲柄臂距差均達標。修復后，經CDX-II電磁軛探傷儀探傷并做動平衡檢驗后，確認曲軸修復合格，可以回裝。

柴油機配氣機構也全部進行了拆檢和測量。進、排氣氣門和氣門座進行修復研磨；搖臂機構和氣門彈簧全部拆檢。該機型進、排氣，噴油定時的凸輪頂升機構全部做在一條凸輪軸上（圖1）。打開每個道門可以看到，2個凸輪分別控制進、排氣，另一個凸輪控制噴油機構動作。經檢驗，該凸輪軸凸輪尺寸及磨損沒有超限，凸輪軸彎曲、撓曲、扭轉變形均未超出極限范圍，可以繼續使用。但是，這種設計對凸輪軸的材料、發火順序設計、加工工藝、負載分配等要求非常高，而且一旦某凸輪失效將導致整根凸輪軸報廢。所以，雖然這種設計可以節約空間并減少機構數量，但仍然不宜采用。這也是現代柴油機大多采用2根凸輪軸分別控制進、排氣和噴油的原因。

圖1 柴油發電機配氣機構（局部）

柴油機回裝時，應注意控制裝配精度，如底座和箱體表面的平面度，活塞環與缸套的間隙，配氣門與氣門座的間隙，并檢查配合機構的配合狀況，確保它們恰當配合，如凸輪軸與頂桿、搖臂的配合。柴油機回裝時應避免將污染物物或工具、零件等遺落在柴油機內。裝配完應手動盤車，檢查確認安裝狀況。

3 發電機組維修

根據現場條件，確定拆檢主定子、主轉子、勵磁機定子、軸瓦、主接線盒、轉子軸承位、端蓋軸承室等部件。拆除勵磁定子后用酒精擦拭軸，并測量發電機驅動軸端和非驅動軸端的直徑尺寸和軸瓦磨損量。經測量軸瓦磨損未超標，可以繼續使用。

檢測后，將發電機定子繞組，主轉子、勵磁定子繞組絕緣部分及發電機零部件用電機專用清洗劑徹底清潔，直至露出本色。對結成硬殼部位用毛刷反復刷洗，特別臟的部位用浸泡工藝。將電機放入清水中，加入電機專用清洗劑加熱至100℃蒸煮24 h，將電機鹽分徹底清除，以提高絕緣效果。清洗干凈后將電機吊入烘箱內烘干。烘干后對電機浸H級絕緣漆。因為電機使用的無溶劑絕緣漆固化溫度為（145±5）℃，而電機運行溫度一般不超過105℃（設定機艙環境溫度為40℃）。為避免影響電機壽命，決定在烤箱烘烤狀態下預烘8 h后出烤箱采用真空浸漆，然后再進烤箱烘干18 h。電機轉子表面及其他零件需要部分應噴涂防銹漆。

發電機的轉子上車床校驗軸彎曲度并校正至合格，然后做動平衡試驗。發電機組裝完畢后，應進行交流耐壓、直流泄露試驗、空載實驗、升溫測試、振動測試等相關試驗。

4 柴油發電機組調試前準備工作

完成柴油機和發電機的修理后，應做好相應準備工作再開始調試。首先將柴油機與發電機回裝并做好連接。回裝中應注意兩機的同軸度、底座的平面度、連軸器緊固度等機械安裝精度控制。調試前，應檢查確認柴油機進排氣管路、燃油管路、潤滑油管路、海水和淡水冷卻管路、沖車高壓氣體管路、安保報警、停車裝置等相關系統恢復完整。電氣方面，應檢查發電機組與主配電板接線的相序，勵磁接線是否正確，勵磁AVR控制板是否有效并確認剩磁磁場方向，并準備鹽水缸作為負載使用。

5 柴油機空載磨合試驗

相關準備工作做好后，即可開始調試工作。按事先編好的調試程序先進行柴油機空載磨合試驗。空載試驗前，應先運行燃油、潤滑油、海水和淡水冷卻系統，并確認它們達到工作要求壓力，以確保軸承、活塞、搖臂獲得充分潤滑，冷卻系統能正常工作。避免因管路或濾器堵塞造成機器損壞。

空載試驗時，柴油機只拖動發電機轉子空轉，既不接入勵磁，發電機主回路也未合閘。首先點動沖車，確認可以啟動后關閉高壓氣體管路。柴油機啟動后，使用調速器將轉速設置為400 r/min，依次運行 5 min，10 min，30 min。每次運行過程中檢測燃油、潤滑油、冷卻系統壓力、溫度是否達標，各缸進排氣溫度，并記錄相關數據。每次運行結束后，打開道門測量軸承及曲柄銷溫度。如果柴油機運行穩定且無明顯振動，則可以提同轉速。在本次試驗中，后續轉速分別設定為450 r/min，720r/min，分別運行30 min。每次停車后立即打開曲軸箱，檢查主軸承，曲拐銷軸承溫度和電機軸承溫度，齒輪副是否具有足夠的潤滑油及各緊固件狀況，特別檢查連桿緊固螺栓保險是否完整，同時手動盤車2周以上檢查是否有異常現象。磨合試驗期間，如果有敲擊、高溫、低壓異常現象，必須及時停車檢查經過以上實驗。如果柴油機運行正常，則可進行后續調試。

6 單臺柴油發電機調試及并車

柴油機磨合試驗通過后即可帶負載單機調試。因為本次調試發電機組工作年限較長，不能按照船舶入級船級社ABS（美國船級社）新造船的規定進行試驗。為確保機組正常工作，根據生產作業需要確定了調試步驟。柴發機組額定功率720 kW，額定轉速720 r/min。調試中分別按照：107 kW，720 r/min運行120 min；190 kW，720 r/min運行 30 min；260 kW，720 r/min運行 30 min；373 kW，720 r/min 運行 90 min，402 kW，720 r/min運行30 min進行試驗。每次試驗均記錄柴油機氣缸冷卻水出口溫度、燃油壓力、冷卻海水/淡水壓力、軸承、活塞、搖臂滑油壓力、潤滑油溫度、廢氣渦輪增壓器進口溫度，以及增壓器轉速、排氣溫度及油泵齒條位置。在功率402 kW實驗時，測量爆炸壓力及壓縮壓力。在402 kW試驗后，測量主軸承和連桿瓦溫度。對于發電機，則記錄對應負載的電壓、電流、有功功率、無功功率及功率因數有功功率、無功功率、頻率、勵磁電壓及勵磁電流、電機溫升等數據。

柴發機組在投入生產使用前，還應進行安保試驗。確定潤滑油、燃油、冷卻水壓力低，高溫停車，、飛車停車等安保功能正常實現。本次試驗潤滑油、燃油、冷卻水壓力低采用實際試驗，高溫停車和飛車停車采用模擬試驗。試驗通過后，均按照輔機說明書恢復到標準設定。

并車實驗時還應記錄并車發電機的有功功率、無功功率差。并車及并車后應時刻關注并車發電機的電壓差、電流差、頻率差是否超標，并及時處理出現的異常情況。

7 發電機組交付使用

經過空載磨合試驗及并車試驗后就可以將柴油發電機組交付船方使用。使用中應同樣關注機組運行的各種數據。本次修理后，基本恢復了該輪3臺發電機組功能，幫助船東大大節約了維修成本，獲得船東和項目組的好評，同時也使參與維修的工作人員積累了較豐富的海損淹沒設備維修經驗。