海水淹没过的柴油发电机组的维修与调试

2018-07-10詹显正

设备管理与维修 2018年7期

詹显正

（友联船厂（蛇口）有限公司，广东深圳 518054）

0 引言

在海洋航行中，船员操作不慎与错误操作、沟通不畅、机械设备故障等，均可导致船舶柴油发电机组的损坏。船舶柴油发电机组又称船舶辅机，为全船提供照明、通信、控制、空调、通风、压载、货物驳运等设备所需电力。本次维修的某条单点系泊FSO（Floating Storage and Offloading，浮动存储与卸载装置）轮就是在生产中因船员操作失误，且当时海况恶劣导致机舱大量进水，导致机舱机控室及以下部分被海水淹没。考虑到船舶年龄、相关设备的工作年限及经济性因素，船东决定对该柴油发电机组进行维修。与常规柴油发电机组维修不同，被海水淹没过的柴油发电机组必须解体到零件级别，且所有机械零件、电子元件及传感器等必须彻底清洁并检查。但是，如果经清洁与修复后能恢复绝大多数机械与电气功能，又可以产生较大的经济效益，调试修复后的测量数据也可以为相关设计及维修人员提供参考。

1 海水淹没柴油发电机组概况

该轮本次海水损淹没的发电机组中柴油机型号为DAIHATSU 6DS-26，发电机型号Mitsubishi CCC。柴油机和发电机均为1974年生产，机龄很长。柴油机是6缸四冲程柴油机，最大转速720 r/min，额定功率750 kW。发电机额定功率为937.5 kV·A，额定电压450 V，额定电流1023 A，满载励磁电压48 V，励磁电流6.4 A，功率因数0.8。发电机额定转速与柴油机额定转速相同。灌入机舱的海水将发电机组全部淹没。该轮于2017年3月经拖轮拖进友联船厂（蛇口）有限公司维修，进厂时，机舱已被清洁干净，具备施工条件。

2 柴油机维修

解体柴油机前应将柴油机外部清洁干净。首先，标记并拆除柴油机的燃油、润滑油管、海水冷却水、淡水冷却水、进气、排烟等相关管路和滤器，同时拆除温度、压力报警传感器、仪表管线等测控系统。接下来拆除气缸盖，盘车取出活塞、曲柄连杆、换新缸套。起吊气缸体，拆解曲轴轴承后将曲轴吊出，然后对油底壳进行彻底清洁。

解体清洁后，根据零部件状况进行相应维修和测量。在维修中，对活塞及活塞环、缸套、连杆和连杆螺栓、连杆瓦大小头等关键部位进行测量和修复。检验发现，曲轴全部轴颈锈蚀且有拉痕。因为换新曲轴的成本过于高昂，因此只能联系外协加以修复。

修理船用设备的服务商应获得相关船级社的形式认可，提供零件的还应获得船级社的产品认可。修理过程中应聘请船级社验船师进行检验。船厂与维修项目组选择了大连董氏镀铁有限公司进行维修。经过维修，曲轴轴颈外径、主轴颈跳动、法兰径向跳动与端面跳动，曲柄颈与主轴颈轴线平行度，曲柄臂距差均达标。修复后，经CDX-II电磁轭探伤仪探伤并做动平衡检验后，确认曲轴修复合格，可以回装。

柴油机配气机构也全部进行了拆检和测量。进、排气气门和气门座进行修复研磨；摇臂机构和气门弹簧全部拆检。该机型进、排气，喷油定时的凸轮顶升机构全部做在一条凸轮轴上（图1）。打开每个道门可以看到，2个凸轮分别控制进、排气，另一个凸轮控制喷油机构动作。经检验，该凸轮轴凸轮尺寸及磨损没有超限，凸轮轴弯曲、挠曲、扭转变形均未超出极限范围，可以继续使用。但是，这种设计对凸轮轴的材料、发火顺序设计、加工工艺、负载分配等要求非常高，而且一旦某凸轮失效将导致整根凸轮轴报废。所以，虽然这种设计可以节约空间并减少机构数量，但仍然不宜采用。这也是现代柴油机大多采用2根凸轮轴分别控制进、排气和喷油的原因。

图1 柴油发电机配气机构（局部）

柴油机回装时，应注意控制装配精度，如底座和箱体表面的平面度，活塞环与缸套的间隙，配气门与气门座的间隙，并检查配合机构的配合状况，确保它们恰当配合，如凸轮轴与顶杆、摇臂的配合。柴油机回装时应避免将污染物物或工具、零件等遗落在柴油机内。装配完应手动盘车，检查确认安装状况。

3 发电机组维修

根据现场条件，确定拆检主定子、主转子、励磁机定子、轴瓦、主接线盒、转子轴承位、端盖轴承室等部件。拆除励磁定子后用酒精擦拭轴，并测量发电机驱动轴端和非驱动轴端的直径尺寸和轴瓦磨损量。经测量轴瓦磨损未超标，可以继续使用。

检测后，将发电机定子绕组，主转子、励磁定子绕组绝缘部分及发电机零部件用电机专用清洗剂彻底清洁，直至露出本色。对结成硬壳部位用毛刷反复刷洗，特别脏的部位用浸泡工艺。将电机放入清水中，加入电机专用清洗剂加热至100℃蒸煮24 h，将电机盐分彻底清除，以提高绝缘效果。清洗干净后将电机吊入烘箱内烘干。烘干后对电机浸H级绝缘漆。因为电机使用的无溶剂绝缘漆固化温度为（145±5）℃，而电机运行温度一般不超过105℃（设定机舱环境温度为40℃）。为避免影响电机寿命，决定在烤箱烘烤状态下预烘8 h后出烤箱采用真空浸漆，然后再进烤箱烘干18 h。电机转子表面及其他零件需要部分应喷涂防锈漆。

发电机的转子上车床校验轴弯曲度并校正至合格，然后做动平衡试验。发电机组装完毕后，应进行交流耐压、直流泄露试验、空载实验、升温测试、振动测试等相关试验。

4 柴油发电机组调试前准备工作

完成柴油机和发电机的修理后，应做好相应准备工作再开始调试。首先将柴油机与发电机回装并做好连接。回装中应注意两机的同轴度、底座的平面度、连轴器紧固度等机械安装精度控制。调试前，应检查确认柴油机进排气管路、燃油管路、润滑油管路、海水和淡水冷却管路、冲车高压气体管路、安保报警、停车装置等相关系统恢复完整。电气方面，应检查发电机组与主配电板接线的相序，励磁接线是否正确，励磁AVR控制板是否有效并确认剩磁磁场方向，并准备盐水缸作为负载使用。

5 柴油机空载磨合试验

相关准备工作做好后，即可开始调试工作。按事先编好的调试程序先进行柴油机空载磨合试验。空载试验前，应先运行燃油、润滑油、海水和淡水冷却系统，并确认它们达到工作要求压力，以确保轴承、活塞、摇臂获得充分润滑，冷却系统能正常工作。避免因管路或滤器堵塞造成机器损坏。

空载试验时，柴油机只拖动发电机转子空转，既不接入励磁，发电机主回路也未合闸。首先点动冲车，确认可以启动后关闭高压气体管路。柴油机启动后，使用调速器将转速设置为400 r/min，依次运行 5 min，10 min，30 min。每次运行过程中检测燃油、润滑油、冷却系统压力、温度是否达标，各缸进排气温度，并记录相关数据。每次运行结束后，打开道门测量轴承及曲柄销温度。如果柴油机运行稳定且无明显振动，则可以提同转速。在本次试验中，后续转速分别设定为450 r/min，720r/min，分别运行30 min。每次停车后立即打开曲轴箱，检查主轴承，曲拐销轴承温度和电机轴承温度，齿轮副是否具有足够的润滑油及各紧固件状况，特别检查连杆紧固螺栓保险是否完整，同时手动盘车2周以上检查是否有异常现象。磨合试验期间，如果有敲击、高温、低压异常现象，必须及时停车检查经过以上实验。如果柴油机运行正常，则可进行后续调试。

6 单台柴油发电机调试及并车

柴油机磨合试验通过后即可带负载单机调试。因为本次调试发电机组工作年限较长，不能按照船舶入级船级社ABS（美国船级社）新造船的规定进行试验。为确保机组正常工作，根据生产作业需要确定了调试步骤。柴发机组额定功率720 kW，额定转速720 r/min。调试中分别按照：107 kW，720 r/min运行120 min；190 kW，720 r/min 运行 30 min；260 kW，720 r/min运行 30 min；373 kW，720 r/min 运行 90 min，402 kW，720 r/min运行30 min进行试验。每次试验均记录柴油机气缸冷却水出口温度、燃油压力、冷却海水/淡水压力、轴承、活塞、摇臂滑油压力、润滑油温度、废气涡轮增压器进口温度，以及增压器转速、排气温度及油泵齿条位置。在功率402 kW实验时，测量爆炸压力及压缩压力。在402 kW试验后，测量主轴承和连杆瓦温度。对于发电机，则记录对应负载的电压、电流、有功功率、无功功率及功率因数有功功率、无功功率、频率、励磁电压及励磁电流、电机温升等数据。

柴发机组在投入生产使用前，还应进行安保试验。确定润滑油、燃油、冷却水压力低，高温停车，、飞车停车等安保功能正常实现。本次试验润滑油、燃油、冷却水压力低采用实际试验，高温停车和飞车停车采用模拟试验。试验通过后，均按照辅机说明书恢复到标准设定。

并车实验时还应记录并车发电机的有功功率、无功功率差。并车及并车后应时刻关注并车发电机的电压差、电流差、频率差是否超标，并及时处理出现的异常情况。