鍋爐自動點火系統典型故障分析

摘 要：本文根據某船實船案例，對鍋爐自動點火系統的典型故障進行分析與排除，并對該鍋爐點火系統提出適當的改進建議。

關鍵詞：鍋爐；點火系統；故障分析

1.引言

鍋爐系統是船舶運行的重要輔助系統，在運行過程中經常出現故障，本文介紹 ZYC1.5/1.0-0.7型燃油廢氣立式水管組合鍋爐系統以及運行過程中出現的自動點火系統的典型故障。因其控制系統復雜再加上廠家為了節省成本所復印出來模糊不清的說明書及其系統籠統的介紹和出廠時相關電氣元件未做標識，所以在使用和維護管理過程中，給船舶包括電機員在內的管理人員帶來棘手和摸著石頭過河的感覺。

其先進性與復雜性主要表現在燃油鍋爐自動燃燒方面，除了常規的水位、汽壓、油溫、煙氣高溫、輕重油切換、爐門等控制與聯鎖外，還采用了包括水位、汽壓、蒸汽泄放、燃燒模式的PLC指令控制器、燃燒燃油油量的電子變頻控制技術、PLC燃燒程序控制器、電流控制器等；以及轉杯轉速、變頻泵轉速、一二次動態風壓、二次風門預掃風及其低火位置/點火燃燒的動態聯鎖等控制手段和技術等。這些先進的設備與控制技術，是我們在傳統的教科書上所不能學到的，現將這一故障的處理過程整理成文字材料，以備日后輪機管理人員借鑒。

2.故障描述及其處理過程

因鍋爐燃燒故障，爐膛燃燒不良，煙窗冒黑煙較大，輪機長決定停爐檢查，三管輪按輪機長指示于當天下午做停爐前轉用輕油燃燒，但未將油種選擇開關轉到輕油模式，致低溫動作停爐，再放回自動點火模式，即出現自動點火故障。打開爐門和燃油鍋爐頂煙道門檢查，發現爐膛上方的煙管表面嚴重結碳積垢，決定自動點火問題擱后，先作停爐、冷爐以備進入爐膛和煙道鏟刮、清洗鍋爐煙管。進入爐膛，將爐膛內頂部結成的煙垢積灰鏟除，同時進入打開了的爐頂排煙道門進行鏟刮和清掃，并用高壓水槍進行沖洗，吸干爐膛積水并裝回爐門。

上述問題處理結束后，進行自動點火試驗，此時發現，燃燒程序控制器不會轉動。于是就轉為手動模式進行人工點爐，此時發現燃燒器轉杯轉速緩慢并導致轉杯馬達熱繼電器過載動作。檢查發現轉杯轉動較吃力，于是就解體轉杯總成，發現因天氣寒冷，上次解體轉杯所加過量的牛油已經變的粘結，于是清潔軸承殼及更換軸承，待安裝完成，測量轉杯轉動電流正常，并作手動點火試驗，動作正常，并開始間斷燃燒熱爐、升汽。

待汽壓能夠維持正常供汽使用后，釋放汽壓變送器的壓力，進行自動點火試驗：

1）當MAN/AUTO 選擇開關至AUTO位時，燃燒程序控制器不動作，需要人工拔動一下才會執行低火掃風的動作（風門伺服器輸出控制的二次風門調節機構在Low fire位不動作）而不能執行燃燒前的預掃風程序，程序控制器走了一圈后，既不報警也不點火就停下來；同時，在控制箱面板上的由CPU模板之SLOT10 輸出的“NORMAL SHUTDOWN”燈常亮；

2）同時觀察到風箱溫度探測器輸出到TA07#的顯示值為99.9閃爍，但此信號不影響燃燒程序，也未發出高溫報警信號，TA07#輸出正常；

3）檢查MAN/AUTO 選擇開關各連接線，正常；松開風門伺服器聯動桿，檢查風箱下部的預掃風驗證（AIR PURGE PROVING SWITCH）、低火/點火驗證開關（AIR LOW FIRE PROVING SWITCH）、全關位聯鎖（FULLY CLOSING DAMPER MICRO SWICH）開關及其控制繼電器輸出正常；檢查油路連鎖的油溫、油種，水位的高低位連鎖及其繼電器輸出正常；檢查蒸汽壓力及其繼電器輸出正常；

4）反復調試檢查COMMANDER350各功能參數，包括報警、啟動、停爐、水位、燃燒程序等參數，沒有結果；

5）電話咨詢廠家，廠家認為是CPU之PLC程序或燃燒程序控制器出現問題，沒能提供具體意見。照廠家意見停電，拆下燃燒程序控制器，檢查、調整各凸輪位置，各繼電器線圈，觸點動作情況至與說明書一致，裝回。檢查CPU模板之SLOT10輸入正常，開電試用，情況依舊，“NORMAL SHUTDOWN” 燈常亮無法消除；

到此時，已陷入一片迷惘之中，經輪機人員仔細研究說明書，重新找到如下切入點：

1）檢查一次風壓繼電器在停爐、預掃風狀態下輸出正常；

2）檢查二次風壓繼電器，發現其在程序控制器執行前已經閉合，應該在程控器動作掃風后檢測風壓到設定值才閉合，拆出此風壓繼電器清潔檢查、調整、活絡（主要是由于鍋爐燃燒不良產生的回流油煙引起此二次風壓繼電器閉合）；到此時，試自動點火，燃燒程序控制器已可以執行預掃風動作，但不執行點火程序，同時會發出“鍋爐故障”的報警了；在控制箱面板上的“NORMAL SHUTDOWN”燈消失了。

經分析，出現二次風壓繼電器在風機動作之前就閉合的原因主要在于該型鍋爐過去經常出現燃燒故障停爐及平時停爐長期操作不當，即錯誤地將MAN/AUTO開關拔至MAN位，正確的操作應該是將燃燒器開關拔到OFF位。只有這樣每次停爐才能執行后掃風（POST-PURGE）的程序，以將殘存在風管內的油氣清掃干凈（其作用相當于主機完車后“盤車”）。否則，日積月累使風管周圍及安裝在風管下方的二次風壓繼電器（出廠設置值為5mbar，根據我們實踐可調到10mbar）自動閉合。同時還應該定期泄放風管底部的殘油（相當于主機掃氣箱的 “放殘”）。

3）繼續檢查轉杯、變頻油泵各轉速傳感器輸出，發現感應轉杯旋轉的速度傳感器輸出信號太小，不能使其輸出繼電器CSR動作，導致鍋爐在完成預掃風后發出“鍋爐故障”的信號，重新調整傳感器與軸感應塊之間的間隙到說明書范圍（1.0～1.5mm），重新試驗點火， 繼電器CSR動作功能正常。再作鍋爐的自動點火、停爐等試驗，恢復正常使用。

3.結論

1）實踐與經驗表明，為減少鍋爐運行時頻繁的點火啟動、汽壓到上限時停爐動作，實踐中主要采取了將Modul commander 350 AUT/MANUAL 模式設置為MANUAL模式，及使用UP/DOWN鍵，將Modul commander 350的輸出控制在25～30左右，對應于變頻油泵顯示單元EMD35的顯示值在36～39之間，此時觀擦，待熱爐后，燃燒火焰呈桔紅色，煙窗看不到有煙。Modul commander 350輸出值過高或過低都將影響燃燒質量，表現為爐門結碳和轉杯積碳及點火光敏電阻和主火焰光電池極易發黑報警停爐死火。

2）該型鍋爐燃燒器周圍燃油管路雖然安裝了電加熱燃油伴行管，但形同虛設，根本起不到保溫作用，一是油管外表出廠時根本沒有保溫材料，二是燃燒器附近有一個專供鍋爐的供風斗，如果鍋爐起停平繁及此風斗開的過大，鍋爐每次啟動都會出現低油溫報警而無法正常啟動。所以必須重新包扎裸露的油管及控制風斗的開度或將該爐層的水密門開一條小縫，以確保燃燒所需的空氣而又不致于風過大而出現點爐時低油溫報警。

4）該型鍋爐燃燒器壓蓋槽與安裝在爐體上的底座之間出廠時采用的是寬度為4mm左右的平面密封，加上鎖緊壓蓋采用的是塑料柄，根本無法將爐門鎖緊，于是就在燃燒器壓蓋槽上安裝牛油盤根，勉強安裝但不耐溫，久而久之，就出現上文所提到的燃燒器著火現象。因此，必須改造該爐門的密封結構，即將爐門底座用砂輪機打磨成60度左右的錐型，更換牛油盤根為高溫石棉盤根，同時將鎖爐門用的塑料塊更換為墊片加螺絲的結構。

5）該型鍋爐的風箱下部的預掃風（AIR PURGE PROVING SWITCH）、低火/點火驗證開關（AIR LOW FIRE PROVING SWITCH）、風門擋板全關位聯鎖（FULLY CLOSING DAMPER MICRO SWICH） 開關對應的凸輪從設計到安裝定位都非常粗糙，一是凸輪與開關頂頭的對中性能差，其次是凸輪采用非流線過渡型的設計，只要一調整二次風門機構，相應的微動開關動作就失靈。所以適時改造這些開關凸輪實為必要。

參考文獻：

[1]費千.船舶輔機[M].大連海事大學出版社，2010.07

[2]初忠.輪機自動化[M].大連海事學院出版社，2006.06

作者簡介：

劉磊，（1982-），男，碩士研究生，天津海運職業學院副教授，研究方向為航海職業教育。