導讀

　　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(fā)電機組的損壞。

　　船舶柴油發(fā)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(jīng)濟性因素，船東決定對該柴油發(fā)電機組進行維修。

　　與常規(guī)柴油發(fā)電機組維修不同，被海水淹沒過的柴油發(fā)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(jīng)清潔與修復后能恢復絕大多數(shù)機械與電氣功能，又可以產生較大的經(jīng)濟效益，調試修復后的測量數(shù)據(jù)也可以為相關設計及維修人員提供參考。

　　一、海水淹沒柴油發(fā)電機組概況

　　該輪本次海水損淹沒的發(fā)電機組中柴油機型號為 DAI-HATSU 6DS-26，發(fā)電機型號 Mitsubishi CCC。

　　柴油機和發(fā)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(fā)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(shù) 0.8。

　　發(fā)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(fā)電機組全部淹沒。

　　該輪于 2017 年 3 月經(jīng)拖輪拖進友聯(lián)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。

　　二、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(tǒng)。

　　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(jù)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(huán)、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(fā)現(xiàn)，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(lián)系外協(xié)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(jīng)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(jīng) 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)。

　　

　　▲圖1 柴油發(fā)電機配氣機構(局部)

　　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(jīng)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(xù)使用。

　　但是，這種設計對凸輪軸的材料、發(fā)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(jié)約空間并減少機構數(shù)量，但仍然不宜采用。這也是現(xiàn)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。

　　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(huán)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。

　　三、發(fā)電機組維修

　　根據(jù)現(xiàn)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(fā)電機驅動軸端和非驅動軸端的直徑尺寸和軸瓦磨損量。

　　經(jīng)測量軸瓦磨損未超標，可以繼續(xù)使用。

　　檢測后，將發(fā)電機定子繞組，主轉子、勵磁定子繞組絕緣部分及發(fā)電機零部件用電機專用清洗劑徹底清潔，直至露出***。

　　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(huán)境溫度為 40 ℃)。

　　為避免影響電機壽命，決定在烤箱烘烤狀態(tài)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(fā)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(fā)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。

　　四、柴油發(fā)電機組調試前準備工作

　　完成柴油機和發(fā)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(fā)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(tǒng)恢復完整。

　　電氣方面，應檢查發(fā)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。

　　五、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(tǒng)，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(tǒng)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(fā)電機轉子空轉，既不接入勵磁，發(fā)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400r/min，依次運行 5min，10min，30min。

　　每次運行過程中檢測燃油、潤滑油、冷卻系統(tǒng)壓力、溫度是否達標，各缸進排氣溫度，并記錄相關數(shù)據(jù)。

　　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(wěn)定且無明顯振動，則可以提同轉速。

　　在本次試驗中，后續(xù)轉速分別設定為 450r/min，720r/min，分別運行 30min。

　　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?，F(xiàn)象。

　　磨合試驗期間，如果有敲擊、高溫、低壓異?，F(xiàn)象，必須及時停車檢查經(jīng)過以上實驗。

　　如果柴油機運行正常，則可進行后續(xù)調試。

　　六、單臺柴油發(fā)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(fā)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(guī)定進行試驗。

　　為確保機組正常工作，根據(jù)生產作業(yè)需要確定了調試步驟。

　　柴發(fā)機組額定功率 720kW，額定轉速 720r/min。

　　調試中分別按照：

　　107kW，720r/min 運行120min;

　　190kW，720r/min 運行30min;

　　260kW，720r/min運行30min;

　　373kW，720r/min 運行90min;

　　402kW，720r/min運行30min 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 402kW 實驗時，測量爆炸壓力及壓縮壓力。

　　在 402kW 試驗后，測量主軸承和連桿瓦溫度。

　　對于發(fā)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(shù)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(shù)據(jù)。

　　柴發(fā)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(xiàn)。

　　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(fā)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(fā)電機的電壓差、電流差、頻率差是否超標，并及時處理出現(xiàn)的異常情況。

　　七、發(fā)電機組交付使用

　　經(jīng)過空載磨合試驗及并車試驗后就可以將柴油發(fā)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(shù)據(jù)。

　　本次修理后，基本恢復了該輪 3 臺發(fā)電機組功能，幫助船東大大節(jié)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(jīng)驗。

　　參考文獻

　　[1]美國船級社.ABS Rules for building and classing Steel Vessel 2007 Part 4 Vessel system and machinery[2] -03-01[Z].

　　[2]趙新房，駱長泉.柴油發(fā)電機組使用保養(yǎng)與故障排除[M].北京：中國電力出版社，2009.

　　[3]李正吾.新電工手冊[M].合肥：安徽科學技術出版社，2009.

　　原創(chuàng)作者系：

　　友聯(lián)船廠(蛇口)有限公司

　　詹顯正