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分油机的工作原理和排渣反响故障分析
内容摘要
摘要:“育鲲〞轮上燃油分油机为ALFA-LAVALS821型分油机,在运转的过程中分油机出现排渣反响故障,结合该故障,介绍了分油机结构和排渣原理,进一步分析了分油机的故障原因,并根据理论分析和实际操作最终消除了故障。
关键词:分油机滑动底盘滑动圈矩形密封圈排渣反响
ABSRACT:M/VYukunisequippedwithALFA-,,,finallythefailureiseliminated.
目录
1燃油分油机的故障现象 1
2分油机的工作原理 1
3ALFA-LAVALSA816燃油分油机的结构分析 2
4分油机的排渣原理 4
-排渣前 5
-排渣 5
-排渣 6
-滑动圈密封 6
—滑动底盘密封 6
5分油机排渣反响故障分析 7
II
7
7
7
10
6故障排除 10
7结论 10
前言
自二十世纪七十年代以来,由于柴油机燃油大幅度涨价,燃油费用支出约占船舶营运本钱的50%,船用柴油机使用低质燃油已成为一项普遍采用的技术,使用低质燃油可以大幅度降低船舶营运本钱,同时可以合理使用石油资源。但是船用柴油机使用低质燃油后也出现了不少技术问题。低质燃油中水分和杂质加剧了燃烧室部件和喷油设备元件的腐蚀和磨损。因此船用柴油机所用燃油在进机使用前必须经过净化处理,除去水分和杂质。净化的好坏对柴油机的可靠性和使用寿命影响极大。而离心式分油机具有净化时间短,流量大和效果好的优点,是船舶净化燃油必不可少的关键设备。
对燃油分油机的管理,是轮机管理中的重要环节,但往往由于对燃油分油机日常保养不到位或维修操作不当等原因,在船舶燃油系统工作中,分油机出现各种故障,例如,排渣反响故障,如果不及时排除,就会影响船舶的平安性。
1燃油分油机的故障现象
育鲲轮燃油分油机是ALFALAVAL离心式分油机,型号为S821,由于1号燃油分油机长期停用,4月2日,二管轮打算用其分油,分油机启动正常分油后,突然出现了排渣反响报警,二管轮先消除了警报,手动排渣一次,听不到排渣响声,排渣反响报警又重复出现,然后翻开高压水阀电磁SV15前滤器,没有堵塞现象,翻开出水阀v15,有大量水流出,开启水流量正常,接着二管轮翻开排渣口,发现有很多水从排渣口流出,却没有发现油渣,二管初步判断是别离筒内配水机构出现了问题,但二管停止了分油机,又重新启动,又出现排渣反响报警,于是二管带着我们对分油机进行了拆卸,通过拆卸发现问题的所在,并对分油机装复后,其运转正常。
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2分油机的工作原理
分油机的工作原理:我们知道,燃油、水分和机械杂质的密度是不同的,纯油的密度最小,水分的密度居中,机械杂质的密度最大。燃油假设在沉淀柜中静置,由于受到重力作用,纯油必定浮在最上层,水分在油下面,机械杂质那么在沉淀柜的底层,同样道理,让需要净化的燃油进入高速旋转的分油机中,让燃油与分油机一起高速旋转,也就是说把燃油置于一个离心力场中,由于油、水和机械杂质所产生的离心惯性力不同,密度较大的水分和机械杂质所受的离心力最大被甩向外周,水被引出,杂质那么定期去除。密度较小的油所受离心力较小便向里流动,从靠近转轴的出油口流出,燃油从而得到净化。由于杂质、水分所受的离心惯性力比自身重力大几千倍,因此,离心式分油机具有净化时间短,流量大,效果好的优点。
图1分油机别离作用示意图
3ALFA-LAVALSA21燃油分油机的结构分析
ALFA-LAVALSA816分油机是无比重环全部排渣式分油机,其特点是排渣期间排渣孔被翻开的持续时间较长,别离筒内存留的所有杂质、油、水将由排渣孔全部排出,由于其无比重环,不受温度和油品的限制,这给使用和操作者带来很大的方便。
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图2别离筒结构简图
别离筒上盖;2-排油向心泵;3-排油腔;4-别离筒本体;5-紧锁圈;6-滑动圈泄水喷嘴;8-配水盘;9-配水室;10-固定器;11-塑料堵头;12-滑动圈;13-滑动底盘;14-别离盘组;15-配油器;16-配油器上孔;17-排水向心泵;18-进油管;19-出油管;20-出水管;21-关闭室;22-开启室;23-工作室;24-别离盘顶盘;25-排渣口;26-泄水孔
分油机的核心部件是别离筒,图2是ALFA-LAVALSA816燃油分油机别离筒的结构简图。如以下图,在别离筒中有两个固定不动的向心泵2和17,待净化燃油从进油管18进入别离筒内,别离筒本体4和别离筒盖上盖1由紧锁圈5锁紧,别离筒由高速回转的立轴带动旋转,别离筒中设有假设干别离盘14,别离盘套在配油器15上,待别离的燃油经过配油器底部后转而向上进入别离盘间,油在盘组缝隙中向筒中央方向流动的过程中,被连续的别离成假设干层,并随别离盘一起高速回转,这时别离筒内的燃油会按油、水、杂质的密度不同分成三层,被净化的燃油向上离开别离盘,进入位于别离盘顶盘24和配油器15之间的排油腔3,然后由排油向心泵2经出油管19排出,被别离的水沿着别离盘组的外边缘,向上进入别离筒盖1和顶盘24之间的排水腔,然后由排水向心泵17经出水管20排出,机械杂质被甩在别离筒内壁上,聚集在排渣空间,由排渣口25定时排出,从而到达燃油净化的目的。由别离筒底部的滑动底盘13、定量环10、滑动圈12和配水盘8构成排渣机构,后面将详细介绍。
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图3显示了分油机外部系统,从淡水压力柜来的水可从通过电磁阀10由分油机进油管进入别离筒。为了防止别离过程中油从顶盘外缘流出和从出水口溢出,必须在筒内建立水封,这可以在待分油引入筒内之前通过进水阀10〔见图3〕注入一定量的水实现。油推动水朝向筒周壁流动,并且在油和水之间形成一个分界面,分界面的位置由出水电磁阀和水分传感器控制。
SV15-开启水电磁阀;SV10-水封水、置换水电磁阀;SV16-密封水、补偿水电磁阀;1-供应泵;2-加热器;3-温度传感器
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;4-压了传感器5-三通阀;6-压力传感器;7-出油电磁阀8-水分传感器MT50;9-排水电磁阀SV5;10-EPC50控制单元;11-分油机;12-电磁阀组;
图3分油机系统简图
油水分界面的位置十分重要,它直接影响燃油的别离质量,其最正确位置应在别离盘的外边缘,确保燃油能利用别离盘通道的全部长度,到达最有效的别离目的,假设分界面向内移动进入别离盘组内,那么会造成别离盘组被水和杂质阻塞,假设分界面外移,一方面会降低从水中别离油的效果,另一方面造成燃油从出水口流出,即出水口跑油。同样,当停止向别离筒
供油后,通过电磁阀10向别离筒内供应具有一定压力的水〔称置换水〕,会使油水分界面向内移动,驱赶别离筒内的油从排油口排出,减少别离筒内残油数量,从而减少排渣时油的损失。压力水也可通过电磁阀15进入别离筒内,实现排渣口的开启,通过电磁阀16实现排渣口的密封。
此外,在出油管装有MT50水分传感器,它能精确的检测出净油中的含水量,当别离出的水接近别离盘外侧外表时,一些水滴开始同净油排出,水分的少量增加就被立刻被水分传感器检测,并将其信号连续的传给EPC-50控制单元,当净油中水分到达触发点时,EPC-50控制单元将开始排水,排水有两种情况,一是通过翻开出水管的排水电磁阀V5,二是通过翻开排渣口随杂质一起排出。
4分油机的排渣原理
ALFA-LAVALS821分油机的排渣功能是由EPC50控制单元和配水系统实现。EPC50控制单元是分油机的控制中心,它包括分油机系统执行检测和控制功能程序的全部工作。主要包括:
·1接受来自水分传感器的信号,并控制排水电磁阀的功能;
·2发起任一形式的排渣,即当水分传感器信号到达触发点或排渣间隔最大时间到来后控制并检测该排渣操作程序;
·3每隔一段时间检查一次水分传感器的功能;
·4决定是否需要加水、何时加水、加水持续时间,从而控制加水量;
·5检测别离水的增加。
配水系统主要由泄水孔、滑动圈、泄水喷嘴、定量环、配水室、配水盘、开启室、密封室、开启水、密封水等组成。分油机运转过程中,在EPC50控制单元控制和配水系统作用下,通过上下移动滑动底盘,来启闭排渣孔,滑动底盘工作在上位时,排渣孔被关闭,滑动底盘工作在下位时,排渣孔被翻开,分油机进行排渣。以下是分油机具体排渣原理。
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-排渣前
由图2可知,来自淡水压力柜的水可从电磁阀15、16通到配水盘,然后经配水室后通过通道分别供水到滑动圈下部和滑动底盘下部,压力水就在密封室形成水环,水环对滑动圈有一个向上的作用力,将滑动圈工作在上位,三个塑料堵头将泄水孔堵住密封。在滑动底盘下部空间有一定压力的工作水,上部是处理液。由于工作水接触的下部面积比别离液接触的面积大,并且工作水的密度比离液的密度大,所以滑动底盘向上的力大于向下的力。只要这种情况存在,滑动底盘就保持在上位,关闭别离筒周围的排渣孔。
要是排渣口翻开,就必须减小滑动底盘下部的力,通过泄放掉滑动底盘下的工作水,滑动底盘就会在处理液产生的推力下向下移动,为此滑动圈必须下落,使别离筒本体上的三个泄水孔翻开。
-滑动圈下移
在排渣时,供油三通阀打向打循环的位置,停止向分油机进油。EPC-50控制单元发出脉冲信号,翻开SV15开启水电磁阀〔3s〕,大流量〔〕的水流入配水室进而到达密封室,水不断的流入密封室直到密封室被充满,由于滑动圈上有假设干通孔连通密封室和开启室,大流量的水流到开启室。在开启室有一泄水喷嘴,由于从密封室进的水多于从喷孔流出的水量,开启空间水量增加很快,在离心力作用下,水施加一个增大的液压力在滑动圈上,同时滑动圈下部也作用着下部水的作用力,由于滑动圈上部的作用面积大于下部的面积,当上部的作用力大于下部的作用力时,滑动圈下移。一旦滑动圈下移,三个泄水孔被翻开,滑动底盘下部的工作水高速流入开启室,加快了滑动圈的下移速度。
-排渣
滑动圈很快移到下面位置,3秒后开启水电磁阀停止供水,滑动底盘下部的工作水不断地流到滑动圈上部,然后在离心力作用下,水通过滑动圈上的泄水喷嘴不断溢出,随着滑动底盘下部水的不断外移,向上的力减少,当该力小于在别离筒内处理液产生的向下力时,滑动底盘落下,别离筒上的排渣口翻开进行排渣。
-滑动圈密封
由于不再向配水盘内进水,开启室内的水不断通过泄水喷嘴泄水,开启室的水也通过滑动圈上通孔流向密封室,因此滑动圈上部的水很快
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泄出,密封室内的水也不断的通过泄水喷嘴泄水,由于密封室内的泄水喷嘴靠近轴线,其内存留一局部水,在喷嘴和定量环外缘之间形成水环,随着滑动圈向下的力变小,当该力小于滑动圈下部水环的作用力时,滑动圈向上运动,关闭别离筒上的三个泄水孔。
—滑动底盘密封
排渣口翻开后,EPC50控制单元发出脉冲信号,翻开密封水电磁阀SV16〔15s〕,通过SV16电磁阀的水流量较小〔〕,密封水经过配水盘后通过别离筒本体上的通道进入滑动底盘下部空间,也有局部水通过孔道进入定量环上部的密封室,使密封室充满水,这样就加大了滑动圈下部的作用力,使滑动圈一直保持密封状态,流入到密封室的水有少量从喷嘴中泻出。由于水不断地进入滑动底盘下部的工作室中,滑动底盘下部作用力不断增大,当向上的力大于处理液作用在滑动底盘上的力时,滑动底盘向上移动密封排渣口。15s后,电磁阀SV16断电切断密封水,密封室中的水局部泄出,剩余的在喷嘴和定量环外缘形成水环,施加一个向上的水压,使滑动圈保持密封。运转过程中,为了补偿工作水由于漏泄和蒸发造成的损失,每隔5分钟经电磁阀SV16向别离筒补一次水〔1s〕。
现在排渣循环完全结束,控制单元将三通阀打向进油位置,分油机回复分油作业,一直到排渣程序控制器再次发出排渣信号,该程序控制器可以手动、定时器或自动触发装置启动。
5分油机排渣反响故障分析
当分油机排渣时,分油机转速会下降,分油机转速信号反响给控制单元确认排渣动作。转速信号是排渣口是否翻开的反响信号,当分油机需要排渣时,EPC-50控制单元发出排渣信号,使滑动底盘下落翻开排渣口,别离盘外侧的水和杂质立即从排渣口冲出,同时分油机转速会降低,一般速度降参数F12设定为300,如果速度降到达设定值,它告诉控制单元分油机排渣口已翻开,排渣程序正在进行。如果控制单元发出排渣信号后,FA12达不到设定值,说明分油机排渣口没有翻开,即分油机不能排渣。这时控制单元将撤销排渣信号,数秒钟后第二次发出排渣信号,如果FA12仍达不到设定值,,控制单元最终确定分油机不能排渣,发出排渣反响报警并停止分油机工作。
IX
由排渣反响原理可知产生排渣反响故障是由于排渣时,EPC50接受不到转速下降的反响信号,其原因有两个方面:一是排渣时,排渣口不能翻开进行排渣,分油机转速没有下降,这样速度传感器检测的转速没有下降,EPC50接受不到转速下降的反响信号,由排渣原理可知,排渣动作是在配水系统的作用下,通过滑动底盘向下移动,翻开排渣口实现的。因此配水系统和排渣机构是解决这一故障的关键因素。
二是分油机的自动控制系统故障,组成该分油机控制系统的主要设备是EPC-50控制单元和监视装置,如果速度传感器出现故障,即使排渣口翻开,分油机转速下降,EPC50也接收不到转速下降的反响信号。在启动过程中,分油机转速不断上升直到设定转速,且排渣时,电流表数值没有变化,由此确定速度传感器没有故障。EPC50控制单元工作可靠且不易发生故障,这里就不再阐述。
以下只对第一方面原因进一步说明。
如果配水系统失效即工作水短缺、漏泄或断流,那么进入开启室的工作水流量缺乏,而且流进开启室的水通过泄水喷嘴不断泻出,这样在离心力的作用下产生不了足够的开启力,不能克服滑动圈下部密封室向上的液压力而将滑动圈向下移动,这样三个泄水孔始终处于密封状态,滑动底盘下部的水不能泄放,滑动底盘在下部液压力作用下始终关闭排渣口不能进行排渣,因此要防止该系统漏泄与堵塞。现将分油机的配水系统分为外部配水系统和内部配水系统。
〔1〕外部配水系统外部配水系统主要是由淡水压力柜、供水的管路和相应的阀构成。分油机工作水的来源是淡水压力柜的淡水,-,如果淡水压力柜缺水或压力缺乏,就难已产生做够的水进入到滑动圈上部,不能将滑动圈压下,进而滑动底盘不能下移翻开排渣口。淡水压力柜的水由自动控制系统根据压力自动补水,而且值班轮机员每班都进行水位和压力检查,一般不是淡水压力柜的问题,但这也是首要考虑的问题;以下图为电磁阀组图,如果开启水电磁阀前滤器2脏堵或电磁阀MV15开启缺乏,都会导致开启
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开启水电磁阀SV15;2-电磁阀组滤器
图4电磁阀组图
水流量缺乏,最终会导致开启室压力缺乏不能进行排渣。对电磁阀和滤器的检查十分重要。
〔2〕内部配水系统内部配水系统主要由滑动圈、定量环、配水盘等组成。
1-泄水喷嘴;2-滑动圈;3-定量环;4-“O〞形密封圈;5-配水盘;6、7-矩形密封圈;8-滑动底盘;9-别离筒本体