某輪柴油機啟動馬達故障排除

蘇國強 龔兆華

（交通運輸部上海打撈局，上海 200090）

0 引 言

某輪雙機雙槳，2 臺主機型號為MAN7L27/38，每臺主機各配備一臺TDI 系列T100-V 型的啟動馬達。由于2 臺主機的轉向相反，故各自的啟動馬達轉向也相反，各自啟動馬達不能互換，但啟動馬達部分零部件可以通用。由于該啟動馬達因沒有摩擦部件，所以也不需要潤滑，保養和維護也較為方便，輸出功率大，啟動速度快等特點，其使用壽命約可啟動主機達8 000 次以上。該船為海洋石油平臺服務，每日主機啟動較為頻繁，一般每天在3～4 次左右，因此該啟動馬達一般可以正常使用5 年以上。該啟動馬達的特點是體積小，重量較輕，啟動力矩大，是一種二級渦輪式的旋轉馬達，渦輪轉速特別高（第二級渦輪加速可達25 000rpm 左右），在目前中速柴油機上得到了廣泛應用。

1 主機啟動空氣系統組成及特點

啟動空氣系統布置由主空氣瓶提供30bar 壓力的空氣經過一個過濾粉塵顆粒和自帶放殘水閥的濾器，再經過減壓閥減壓到8～12 bar 后進入起動馬達，提供驅動動力。當起動馬達帶動柴油機旋轉，使之轉速超過1 578 rpm 時，柴油機開始發火，起動閥關閉，啟動馬達齒輪脫開嚙合。

1.1 動力源

通過減壓后的空氣壓力約10 bar（不能超過12 bar）進入渦輪噴嘴后帶動渦輪高速旋轉，提供動力。

1.2 減速系統

由渦輪軸的高轉速通過引導齒輪及傳動齒輪等進行減速輸出，以匹配傳動小齒輪帶動柴油機旋轉。

1.3 動力輸出系統

當啟動閥開啟后，空氣進入到氣動馬達啟動軸腔內，壓縮空氣通過推動活塞使驅動軸齒輪與柴油機飛輪齒圈嚙合，當完全嚙合后，先導空氣進入并打開主啟動閥，隨后空氣大量進入到啟動馬達使驅動軸旋轉并轉動柴油機。

1.4 控制系統

控制系統由手動閥及手自一體電磁閥和控制管路等組成。啟動馬達通過一個兩位三通氣動電磁閥實現電控啟動，該電磁閥可在柴油機控制箱上控制，也還可以設置成遠程控制，手動起動和自動起動。另外，起動閥還可以用作應急起動閥，在失電的情況下可以手動起動空氣馬達。

2 故障現象及原因

該船啟動主機時，總是發現啟動馬達空氣排出口有一些冷凝水噴出，嚴重時在排出口網罩上結冰。該船在出廠后第二年，左主機啟動馬達因內部零部件損壞而不能使用，右主機啟動馬達也在延后一段時間后損壞，分別更換新的啟動馬達。但新更換的啟動馬達在隨后使用的幾個月后，左主機的啟動馬達再次出現損壞，在之后的2 a 里，主機啟動馬達處于反復修理和更換中。對于如此頻繁的損壞，啟動馬達的實際使用壽命較廠家提供的使用壽命相差甚遠。并多次與MAN 技術人員溝通也沒得到有效的解決方案，通過不斷的觀察和研究，判斷啟動空氣管內的水分和雜質是導致啟動馬達損壞的根本原因。該船由于造船方施工上的不足及技術人員缺乏有效的監控，在主機起動空氣管系的布置中，自帶放殘水濾器安裝位置偏高，沒有放置在管系的最低處，有一段約3 m 長的管系水平布置在低于濾器高度的位置，這樣在每次起動主機進行放殘時并不能將這段管系內的冷凝水放盡，特別是在冬季，冷凝水較多，總有部分冷凝水殘留在這段管系內，導致啟動主機時，啟動馬達空氣排出口冷凝水較多，嚴重時甚至結冰致使起動馬達旋轉受阻，特別在寒冷天氣時則經常出現此情況。含有水分和雜質的壓縮空氣進入渦輪時，由于渦輪的高速旋轉，致使水分和雜質產生極大的沖擊力，使馬達內部零部件受損并產生額外的徑向力和軸向力，導致馬達動力不足并損害相關零部件。考慮到該啟動馬達對壓縮空氣的質量要求很高，所以必須改進啟動空氣管路以保證進入啟動馬達壓縮空氣的質量，才能有效改善啟動馬達的工作環境，避免頻繁故障的現狀。

3 方法措施

基于上述原因及存在的問題，該船利用首次特檢塢修時提出3 種備選方案：

①在主空氣瓶到主機啟動馬達間管路上加裝除濕器。加裝除濕器對艙底管系布置要求較高，另外，對除濕器的經過的流量和壓力降需進行計算，選配合適的除濕器，這需要聯系設備商共同完成，工作量較大。

②將帶放殘濾器改置于管路最低處。機艙艙底管系較多，要將放殘濾器放置于合適的位置需改動其他系統管路配合才能實現，難度較大。

③將水平最低處一段約3 m 的管路由水平改為傾斜布置，并在最低處加裝一只耐高壓放殘閥，此法簡單，經濟性好。

通過比較，同時考慮到可操作性和經濟性，最后采用了第三種方案，改進前后系統示意圖分別為圖1、圖2。該法案簡單可行，能滿足放盡殘水和雜質的要求。改進法案實施后，主機啟動馬達的工作環境得到了明顯改善，啟動時幾乎沒有水分和雜質從尾部噴出，啟動馬達的使用壽命大大提高，長期困擾的馬達故障問題得到了有效解決。

圖1 1-空氣瓶 2-截止閥 3-自帶放殘水濾器 4-減壓閥 5-啟動馬達

圖2 1-空氣瓶 2-截止閥 3-自帶放殘水濾器 4-減壓閥 5-啟動馬達 6-耐高壓放殘閥

4 結 語

本文所述啟動馬達的故障的主要原因為廠方施工人員沒有按照設備說明書要求，將自帶放殘濾器置于管系最低處，導致管系中殘留部分冷凝水和雜質進入啟動馬達，致使其損壞。在故障頻繁出現時，管理人員必須對故障現象進行深入研究分析，找到故障的根本原因，這樣才能有效排除故障。管理人員應掌握專業理論知識，將理論運用于實踐，通過實踐不斷思考總結，唯有如此，才能不斷提高管理水平。