锅炉自动点火系统典型故障分析

摘 要：本文根据某船实船案例，对锅炉自动点火系统的典型故障进行分析与排除，并对该锅炉点火系统提出适当的改进建议。

关键词：锅炉；点火系统；故障分析

1.引言

锅炉系统是船舶运行的重要辅助系统，在运行过程中经常出现故障，本文介绍 ZYC1.5/1.0-0.7型燃油废气立式水管组合锅炉系统以及运行过程中出现的自动点火系统的典型故障。因其控制系统复杂再加上厂家为了节省成本所复印出来模糊不清的说明书及其系统笼统的介绍和出厂时相关电气元件未做标识，所以在使用和维护管理过程中，给船舶包括电机员在内的管理人员带来棘手和摸着石头过河的感觉。

其先进性与复杂性主要表现在燃油锅炉自动燃烧方面，除了常规的水位、汽压、油温、烟气高温、轻重油切换、炉门等控制与联锁外，还采用了包括水位、汽压、蒸汽泄放、燃烧模式的PLC指令控制器、燃烧燃油油量的电子变频控制技术、PLC燃烧程序控制器、电流控制器等；以及转杯转速、变频泵转速、一二次动态风压、二次风门预扫风及其低火位置/点火燃烧的动态联锁等控制手段和技术等。这些先进的设备与控制技术，是我们在传统的教科书上所不能学到的，现将这一故障的处理过程整理成文字材料，以备日后轮机管理人员借鉴。

2.故障描述及其处理过程

因锅炉燃烧故障，炉膛燃烧不良，烟窗冒黑烟较大，轮机长决定停炉检查，三管轮按轮机长指示于当天下午做停炉前转用轻油燃烧，但未将油种选择开关转到轻油模式，致低温动作停炉，再放回自动点火模式，即出现自动点火故障。打开炉门和燃油锅炉顶烟道门检查，发现炉膛上方的烟管表面严重结碳积垢，决定自动点火问题搁后，先作停炉、冷炉以备进入炉膛和烟道铲刮、清洗锅炉烟管。进入炉膛，将炉膛内顶部结成的烟垢积灰铲除，同时进入打开了的炉顶排烟道门进行铲刮和清扫，并用高压水枪进行冲洗，吸干炉膛积水并装回炉门。

上述问题处理结束后，进行自动点火试验，此时发现，燃烧程序控制器不会转动。于是就转为手动模式进行人工点炉，此时发现燃烧器转杯转速缓慢并导致转杯马达热继电器过载动作。检查发现转杯转动较吃力，于是就解体转杯总成，发现因天气寒冷，上次解体转杯所加过量的牛油已经变的粘结，于是清洁轴承壳及更换轴承，待安装完成，测量转杯转动电流正常，并作手动点火试验，动作正常，并开始间断燃烧热炉、升汽。

待汽压能够维持正常供汽使用后，释放汽压变送器的压力，进行自动点火试验：

1）当MAN/AUTO 选择开关至AUTO位时，燃烧程序控制器不动作，需要人工拔动一下才会执行低火扫风的动作（风门伺服器输出控制的二次风门调节机构在Low fire位不动作）而不能执行燃烧前的预扫风程序，程序控制器走了一圈后，既不报警也不点火就停下来；同时，在控制箱面板上的由CPU模板之SLOT10 输出的“NORMAL SHUTDOWN”灯常亮；

2）同时观察到风箱温度探测器输出到TA07#的显示值为99.9闪烁，但此信号不影响燃烧程序，也未发出高温报警信号，TA07#输出正常；

3）检查MAN/AUTO 选择开关各连接线，正常；松开风门伺服器联动杆，检查风箱下部的预扫风验证（AIR PURGE PROVING SWITCH）、低火/点火验证开关（AIR LOW FIRE PROVING SWITCH）、全关位联锁（FULLY CLOSING DAMPER MICRO SWICH）开关及其控制继电器输出正常；检查油路连锁的油温、油种，水位的高低位连锁及其继电器输出正常；检查蒸汽压力及其继电器输出正常；

4）反复调试检查COMMANDER350各功能参数，包括报警、启动、停炉、水位、燃烧程序等参数，没有结果；

5）电话咨询厂家，厂家认为是CPU之PLC程序或燃烧程序控制器出现问题，没能提供具体意见。照厂家意见停电，拆下燃烧程序控制器，检查、调整各凸轮位置，各继电器线圈，触点动作情况至与说明书一致，装回。检查CPU模板之SLOT10输入正常，开电试用，情况依旧，“NORMAL SHUTDOWN” 灯常亮无法消除；

到此时，已陷入一片迷惘之中，经轮機人员仔细研究说明书，重新找到如下切入点：

1）检查一次风压继电器在停炉、预扫风状态下输出正常；

2）检查二次风压继电器，发现其在程序控制器执行前已经闭合，应该在程控器动作扫风后检测风压到设定值才闭合，拆出此风压继电器清洁检查、调整、活络（主要是由于锅炉燃烧不良产生的回流油烟引起此二次风压继电器闭合）；到此时，试自动点火，燃烧程序控制器已可以执行预扫风动作，但不执行点火程序，同时会发出“锅炉故障”的报警了；在控制箱面板上的“NORMAL SHUTDOWN”灯消失了。

经分析，出现二次风压继电器在风机动作之前就闭合的原因主要在于该型锅炉过去经常出现燃烧故障停炉及平时停炉长期操作不当，即错误地将MAN/AUTO开关拔至MAN位，正确的操作应该是将燃烧器开关拔到OFF位。只有这样每次停炉才能执行后扫风（POST-PURGE）的程序，以将残存在风管内的油气清扫干净（其作用相当于主机完车后“盘车”）。否则，日积月累使风管周围及安装在风管下方的二次风压继电器（出厂设置值为5mbar，根据我们实践可调到10mbar）自动闭合。同时还应该定期泄放风管底部的残油（相当于主机扫气箱的 “放残”）。

3）继续检查转杯、变频油泵各转速传感器输出，发现感应转杯旋转的速度传感器输出信号太小，不能使其输出继电器CSR动作，导致锅炉在完成预扫风后发出“锅炉故障”的信号，重新调整传感器与轴感应块之间的间隙到说明书范围（1.0～1.5mm），重新试验点火， 继电器CSR动作功能正常。再作锅炉的自动点火、停炉等试验，恢复正常使用。

3.结论

1）实践与经验表明，为减少锅炉运行时频繁的点火启动、汽压到上限时停炉动作，实践中主要采取了将Modul commander 350 AUT/MANUAL 模式设置为MANUAL模式，及使用UP/DOWN键，将Modul commander 350的输出控制在25～30左右，对应于变频油泵显示单元EMD35的显示值在36～39之间，此时观擦，待热炉后，燃烧火焰呈桔红色，烟窗看不到有烟。Modul commander 350输出值过高或过低都将影响燃烧质量，表现为炉门结碳和转杯积碳及点火光敏电阻和主火焰光电池极易发黑报警停炉死火。

2）该型锅炉燃烧器周围燃油管路虽然安装了电加热燃油伴行管，但形同虚设，根本起不到保温作用，一是油管外表出厂时根本没有保温材料，二是燃烧器附近有一个专供锅炉的供风斗，如果锅炉起停平繁及此风斗开的过大，锅炉每次启动都会出现低油温报警而无法正常启动。所以必须重新包扎裸露的油管及控制风斗的开度或将该炉层的水密门开一条小缝，以确保燃烧所需的空气而又不致于风过大而出现点炉时低油温报警。

4）该型锅炉燃烧器压盖槽与安装在炉体上的底座之间出厂时采用的是宽度为4mm左右的平面密封，加上锁紧压盖采用的是塑料柄，根本无法将炉门锁紧，于是就在燃烧器压盖槽上安装牛油盘根，勉强安装但不耐温，久而久之，就出现上文所提到的燃烧器着火现象。因此，必须改造该炉门的密封结构，即将炉门底座用砂轮机打磨成60度左右的锥型，更换牛油盘根为高温石棉盘根，同时将锁炉门用的塑料块更换为垫片加螺丝的结构。

5）该型锅炉的风箱下部的预扫风（AIR PURGE PROVING SWITCH）、低火/点火验证开关（AIR LOW FIRE PROVING SWITCH）、风门挡板全关位联锁（FULLY CLOSING DAMPER MICRO SWICH） 开关对应的凸轮从设计到安装定位都非常粗糙，一是凸轮与开关顶头的对中性能差，其次是凸轮采用非流线过渡型的设计，只要一调整二次风门机构，相应的微动开关动作就失灵。所以适时改造这些开关凸轮实为必要。

参考文献：

[1]费千.船舶辅机[M].大连海事大学出版社，2010.07

[2]初忠.轮机自动化[M].大连海事学院出版社，2006.06

作者简介：

刘磊，（1982-），男，硕士研究生，天津海运职业学院副教授，研究方向为航海职业教育。