船舶扎克锅炉点火故障问题的分析与处理

葛岩 杜冬冬

摘  要：介绍一例船上典型的锅炉点火故障，通过排查分析出故障原因是，由扎克燃烧器控制程序（PLC）中电子元器件的老化致使点火信号产生了时间变化，从而导致锅炉点火反复失败，为船舶轮机员解决类似燃烧器问题提供参考。

关键词：燃烧器;故障排除;点火失败;控制程序

在船舶设备中，“四机一炉”对于航行安全的重要性不言而喻。锅炉如果经常发生故障，不但影响船舶的正常营运，还影响外部检查，甚至影响船舶相关证书的签发。尤其在一些老旧船当中，船舶锅炉故障率明显高于其他设备，笔者在船期间就曾遇到这样的一个故障，比较有代表性。

1 扎克锅炉结构与工作原理

该轮为2011年投入运行的远洋散货船，机舱等级为AUTO-0。船舶锅炉为燃油与废气组合式锅炉，其燃烧器为德国扎克SAACKE SKVJ-M18单旋杯燃烧器，具体结构及工作原理如图1所示[1]。转杯罩6、转杯7、一次风叶轮12及螺旋状导风环3l在雾化电机28的驱动下高速逆时针旋转。燃油通过燃油分配环33进入转杯并沿转杯外表面的喷射孔34喷入转杯罩与转杯之间的间隙。由于杯罩、转杯的高速旋转产生的离心力以及转杯的喇叭形形状，使燃油形成一层均匀的薄膜，从转杯的边缘径向外扩散。一次风32沿转杯和杯罩间轴向导入，在螺旋状导风环的作用下高速旋转，形成一个雾化锥。二次风10的导入，使燃烧更加充分，三次风5高速通过其中间倾斜的叶片，直接切入雾化锥外表面，形成旋转的“稳焰”气流。风门在伺服电机26控制的复合调节器作用下，通过凸轮带和联动机构，使燃烧器随油量变化而调整“风门”开度，实现合理的风油比。在导风内环上安装了燃气点火器2，燃油由电磁阀控制，在点火期间，电磁阀获电开启，与此同时产生电火花，从而使燃烧器正常点火运行。

2 故障现象及初步分析

当船舶机动航行或锚泊靠港时，该轮锅炉一般正常使用MFO（重油）或MGO（轻油）燃料油。但在近期的几个航次中屡次出现锅炉燃用重油点炉时经常点火失败，出现报警故障，然而使用轻油时，则点火运行正常。由于使用MGO时点火正常，但使用MFO时点火失败，因此可以初步排除鼓风机、点火器、加热器、燃油泵、火焰检测器等方面的原因[2]。故而只能从调整合理风油比、MFO油路清洁及查看油质状况这些角度进行初步排查。

2.1 检查风油比是否正常

在燃烧器常见问题中，风油比失调很有可能会导致燃烧不良甚至点火失败。为同时满足MFO或MGO燃油能够在自动点火（AUTO模式）下均能成功运行，提高燃烧“稳焰”效果，轮机员在对扎克燃烧器进行设置调整时，通过设定复合调节器（图1中25）上的旋转阀来调整燃烧器的供油量，同时又不断调整凸轮带形状和联动机构来改变配入的风量大小。通过改变二三次风分配环（图1中11）与一次风风机间隙量e （预设值3 mm），可改变二三次风的分配比，从而获得合适的风量。但经过反反复复的多次调整尝试还是出现轻油点火正常，重油点火失败的现象。

2.2 检查油路是否堵塞

MFO由于杂质和黏度均高于MGO，所以很容易造成油路堵塞，点火困难[3]。因此，轮机员一方面根据MFO的黏温特性重新设定重油的输送温度和雾化温度，使重油的输送黏度达到合理的数值，同时对重油管路滤器进行彻底的清洗并对喷嘴进行更换，以减少油路堵塞;另一方面，由于转杯与杯罩的突出量f决定重油“雾化锥”开度，即开度愈大，不完全燃烧的重油微粒就愈容易黏附到軸向导向环和二次风导向环上，也就愈容易形成结焦，从而不利于正常点火。所以轮机员也适当地减小了转杯与杯罩的突出量f，减少雾化锥开度。经过疏通调整，虽然一开始达到了一定的效果，但经过一段时间后，故障依旧出现。

2.3 检查油质是否正常

对于扎克燃烧器点火故障问题，虽然我们已严格按照说明书的要求进行保养、定期更换易损件而不是清洗重复使用（这在扎克燃烧器INSTRUCTION MANUAL使用手册中明确提到：不要清洁喷嘴，要用新的喷嘴）、不厌其烦地调整风油比、调解突出量，等等，但依旧无法解决问题。于是我们就怀疑是不是之前所加装的重油油质有问题，但当我们加强对MFO净化分离后仍然无济于事，且当本轮在下一航次加装了新的MFO，我们立即尝试使用新的MFO后，燃烧器依旧无法正常点火，而使用轻油则依然没问题。

3 故障解决方法

经了解，扎克燃烧器在新安装的初始阶段，性能良好，使用正常。但随着时间的推移，故障率就会越来越高，这也是存在于公司其他船上同类产品的“通病”[4]。于是，当能想到的方法都尝试了而故障却依然存在之后，公司几乎所有使用同类产品的船舶干脆就不再使用MFO转而直接使用MGO燃料油了，这无疑大大增加了公司的营运成本。

为了彻底解决燃烧器无法实现重油点火这一疑难杂症，我们排除了上述点火失败的常规因素，转而从扎克燃烧器的控制程序（PLC）入手[5]。经过反复试验，我们发现点火变压器30—点火阀2—染料阀15、29—故障信号熄灭脉冲1的时序和时长有很大问题。扎克燃烧器在出厂时准确点火时序如图2所示，但实际上，在经过长时间的使用后点火变压器动作会稍稍提前、而点火阀动作会略微滞后。于是，我们把点火变压器的获电时间从原来的2 s延长了1 s，达到3 s，让点火变压器与点火阀的动作有了稳定的交叉时间，点火失败的问题一下子便迎刃而解了。

由图2我们可以看出，原来的扎克燃烧器的设计太过理想化，要求各种部件如点火变压器和点火阀要瞬间同时动作。但实际上，因电子元器件的老化，信号发出的时间会有所变化，点火阀动作也会因油温或者阀芯卡阻有滞后的可能，这些因素叠加在一起，就有可能出现变压点火时间缩短提前结束，而点火阀喷油迟缓滞后的现象，最终导致重油点火失败。

4 取得的成效

一是有效地控制营运成本。如果用MGO替代MFO，成本会明显增加。当锅炉需要使用燃油维持运行时，按照1.5 t/d的消耗量，重油和轻油的差价大约100美金/ t来计算，公司每天每艘船就能节约150美金。

二是减少船员的工作量。锅炉一旦故障，将影响相关设备如发电机用油、生活所需热水等。因此，不管白天黑夜，船员都得立即去排查故障，这将增加船员的工作量、心理压力大。目前，疫情已经严重影响船员正常的工作和生活，减少锅炉故障率，必将减轻船员的工作量、减轻船员的心理压力，在疫情时期有特殊的意义。

三是排除外部检查的隐患。锅炉的水位保护、点火火焰保护等都是PSC检查的常规项目，如果锅炉运行不能稳定，这本身就是外部检查中的一个严重缺陷。最近，PSC检查形势非常严峻，锅炉能平稳运行，大大减轻了外部检查的压力。

5 结 语

随着船舶机舱自动化的程度越来越高，当设备出现故障时，所涉及的原因有很多，可能是一种因素导致，也可能是几种原因相互叠加导致。在对扎克燃烧器的日常管理使用中，需要对其故障的处理进行全方位的综合分析，不仅要从机器设备的角度上考虑问题，还要学会从电子电气与控制元件等方面多角度分析问题。尤其当下AUTO-0的船舶越来越多，这就要求轮机员不断提升自身机电设备管用养修的能力和水平。

参考文献

[1] 潘盛吉，姜新立. 扎克SKVJ单转杯雾化燃烧器适应国产重油燃烧的研究[J]. 轻金属，2009（4）：33-36.

[2] 邹小英，金煜. 扎克燃烧器常见故障的处理对策[J].工业A，2016，0（8）：24.

[3] 王卫庄，聂梅. 扎克燃烧器故障排除[J]. 辽宁化工，2015，44（6）：736-739.

[4] 杨胜利，张三强. 某船燃油锅炉故障实例[J]. 航海技术，2019（3）：77-80.

[5] 赵志斌，汪思源. PLC在船用燃油锅炉起动控制中的应用[J]. 世界海运， 2000，（3）：42-43.

作者简介：

葛岩，海警学院航海系教师，（E-mail）sameul_du@163.com