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某船發(fā)電機(jī)負(fù)荷異常波動(dòng)故障分析與排除
汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)負(fù)荷波動(dòng)由內(nèi)部和外部?jī)纱笠蛩貨Q定：內(nèi)部原因：1、鍋爐主汽壓力的波動(dòng);2、主汽溫度的波動(dòng);3、凝汽器真空的波動(dòng);4、抽氣系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變。5、調(diào)速系統(tǒng)不穩(wěn);6、汽門(mén)操縱部分間隙過(guò)大或者有關(guān)螺絲松動(dòng)。外部原因：1、AGC投入的機(jī)組，調(diào)度指令負(fù)荷變化;2、系統(tǒng)周波變化;3、系統(tǒng)出現(xiàn)異常導(dǎo)致震蕩;4、系統(tǒng)突然甩負(fù)荷，引起調(diào)速系統(tǒng)的不穩(wěn)定等。
摘要：針對(duì)某船航行初期，發(fā)電機(jī)組負(fù)荷發(fā)生異常波動(dòng)，結(jié)合故障現(xiàn)象對(duì)經(jīng)過(guò)分析排查，逐步確定故障點(diǎn)，排除故障，并對(duì)該船發(fā)電機(jī)組后續(xù)工作提出了建議。
關(guān)鍵詞：磨損 齒圈 針閥 齒條
一、故障現(xiàn)象
某船出航離碼頭，由1、3#發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，兩臺(tái)機(jī)組平均負(fù)荷為250-300KW，機(jī)組工作正常。在機(jī)組平均負(fù)荷超過(guò)350KW，發(fā)電機(jī)負(fù)荷曲線出現(xiàn)異常波動(dòng)，幅度最高250KW，用電負(fù)荷下降后，故障現(xiàn)象消失。
二、故障排查
此類故障主要有三方面原因：①發(fā)電機(jī)AVR調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障，導(dǎo)致在網(wǎng)發(fā)電機(jī)功率分配不均，其表現(xiàn)形式是電壓和無(wú)功功率異常;②發(fā)電柴油機(jī)調(diào)速器故障，其表現(xiàn)形式是補(bǔ)償不足，造成游車;③發(fā)電柴油機(jī)供油系統(tǒng)故障，供油不足、不能滿足高負(fù)荷用油量需求，其可能原因是燃油系統(tǒng)閥件卡死、濾器臟堵、機(jī)帶泵故障、高壓泵故障、噴油器噴油器故障等。
本次故障有一個(gè)特殊現(xiàn)象：故障現(xiàn)象與電網(wǎng)功率高低直接相關(guān)。反復(fù)對(duì)1、3#機(jī)組進(jìn)行增減負(fù)荷試驗(yàn)，故障點(diǎn)均在單機(jī)負(fù)荷300～350KW左右。兩個(gè)方面可導(dǎo)致機(jī)組不能承擔(dān)高負(fù)荷：一是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障;二是柴油機(jī)供油系統(tǒng)故障。
(1)故障機(jī)組的確認(rèn)。啟動(dòng)2、4#機(jī)組，分別與1、3#機(jī)組并網(wǎng)，1、2#機(jī)組并網(wǎng)負(fù)荷在350KW時(shí)故障復(fù)現(xiàn);1、4#機(jī)組并網(wǎng)負(fù)荷在400KW時(shí)故障復(fù)現(xiàn)。2、3#機(jī)組，3、4#機(jī)組并網(wǎng)沒(méi)有明顯故障現(xiàn)象，因此故障定為1#機(jī)組。
(2)電氣控制系統(tǒng)檢查。對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行外觀和檢查參數(shù)，沒(méi)有異常。機(jī)組增減負(fù)荷，檢查AVR裝置，電壓和無(wú)功功率變化在正常范圍內(nèi)，可排除AVR裝置故障的可能性。
(3)調(diào)速器檢查。從各曲線圖反映出，1#機(jī)組的調(diào)速性能較敏感，把1#機(jī)組調(diào)速器補(bǔ)償針閥關(guān)小，故障現(xiàn)象未消除;調(diào)節(jié)調(diào)速器反饋指針，并配合調(diào)節(jié)補(bǔ)償針閥，故障現(xiàn)象仍未消除;咨詢專業(yè)廠家，如調(diào)速器內(nèi)部閥件磨損、補(bǔ)償節(jié)流閥臟堵，都會(huì)造成調(diào)速器失調(diào)，為此更換備用調(diào)速器重新調(diào)節(jié)，故障現(xiàn)象仍然存在。所以排除調(diào)速器故障的可能性。
(4)燃油低壓系統(tǒng)檢查。燃油供給系統(tǒng)包括油柜、管路、閥件、濾器、機(jī)帶燃油泵等低壓系統(tǒng)和高壓油泵、噴油器等高壓系統(tǒng)。檢查機(jī)組燃油低壓系統(tǒng)，油柜出口閥開(kāi)啟正常;檢查并切換燃油粗濾器正常;檢查發(fā)電柴油機(jī)燃油進(jìn)機(jī)閥和燃油細(xì)濾器正常;啟動(dòng)機(jī)組檢查機(jī)帶燃油泵，燃油壓力正常。
(5)燃油高壓系統(tǒng)檢查。對(duì)調(diào)油系統(tǒng)檢查發(fā)現(xiàn)，1#機(jī)組2、5、6號(hào)缸，3#機(jī)組3、5、6號(hào)缸，燃油高壓泵齒條顫動(dòng)幅度較大，在負(fù)荷異常波動(dòng)時(shí)，手扶顫動(dòng)缸齒條，故障現(xiàn)象逐漸減弱消失。更換1#機(jī)組2、5、6號(hào)缸高壓泵。啟動(dòng)與3#機(jī)組并網(wǎng)檢查，負(fù)荷異常波動(dòng)仍然存在，但波動(dòng)幅度變小。1、2#，1、4#發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，工作正常，至此故障原因定位基本準(zhǔn)確。
3月20日09時(shí)02分，2、3#機(jī)組在網(wǎng)(圖1)配合同樣出現(xiàn)負(fù)荷異常波動(dòng)。3#機(jī)組部分缸也存在高壓泵齒條異常顫動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)3#機(jī)組3、5、6號(hào)缸高壓泵換新，并清潔機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)，3月21日凌晨與1#機(jī)組并網(wǎng)(圖2)試驗(yàn)，兩臺(tái)機(jī)組功率配合良好。
三、故障原因分析
高壓油泵分解檢查，發(fā)現(xiàn)泵內(nèi)部元件磨損嚴(yán)重，包括齒條、齒輪、回油閥端面、柱塞套筒端面、高壓泵彈簧都有不同程度磨損(圖3)，齒條、齒圈磨損較嚴(yán)重。
機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行，部分燃油高壓油泵服役時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，該船常用電負(fù)荷為1200KW左右，漂航或錨泊時(shí)為600KW左右，兩臺(tái)機(jī)組平均負(fù)荷為600或300KW左右，因此燃油高壓泵長(zhǎng)期工作在前5齒和第6-12齒左右(圖4);外部調(diào)油傳動(dòng)機(jī)構(gòu)給齒條一輕弱的側(cè)下力(圖9a)，由于齒條孔的支持，該力變成了齒條軸向的扭矩，長(zhǎng)期在軸向扭矩下，造成齒條、齒圈嚴(yán)重異常磨損，其底部最為嚴(yán)重。齒條在與齒圈磨損的同時(shí)，齒條軸向頻繁移動(dòng)及柴油機(jī)的振動(dòng)，使齒條與齒條孔也產(chǎn)生磨損，齒條與齒條孔間隙過(guò)大時(shí)，調(diào)速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輕弱的側(cè)下力使齒條前端向下傾斜，齒條與齒圈由于過(guò)度磨損，造成嚙合錯(cuò)牙卡滯(圖9b)。調(diào)速器輸出的動(dòng)力遇到齒條卡滯的阻力，使調(diào)速器工作失衡，產(chǎn)生游車，造成負(fù)荷異常波動(dòng)。
四、后續(xù)工作
(1)加強(qiáng)對(duì)調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)和燃油高壓泵的齒條潤(rùn)滑，減少調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)阻力和齒條與齒條孔的磨損。
(2)建議對(duì)其他機(jī)各缸燃油高壓泵進(jìn)行檢修，視情換新。
(3)定期對(duì)調(diào)速器進(jìn)行保養(yǎng)，一般情況每2年保養(yǎng)一次，更換備件包和易損件。
參考文獻(xiàn)：
[1]朱建元主編.船舶柴油機(jī)[M].人民交通出版社出版發(fā)行，2010.
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