主機(jī)空冷器常規(guī)查漏封堵方法及管理

青島遠(yuǎn)洋運(yùn)輸有限公司 劉廣利

一、主機(jī)空冷器結(jié)構(gòu)與作用

空氣冷卻器是船舶主機(jī)的一個(gè)重要部件，其作用是降低增壓后空氣溫度，提高掃氣密度和過量空氣系數(shù)，增加掃氣單位體積含氧量，降低柴油機(jī)的循環(huán)平均溫度，減小熱負(fù)荷，提高燃油燃燒效率和主機(jī)輸出功率，改善柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，減小機(jī)器尺寸。

船用主機(jī)空氣冷卻器是用海水/低溫淡水冷卻增壓空氣的換熱器，大多采用臥式布置，傳熱面積大，空氣分布均勻，傳熱效果好，拆裝維修方便。冷卻器芯子管束采用優(yōu)質(zhì)耐腐蝕黃銅管，兩端用焊接或脹接方法連接在銅質(zhì)管板上，光管外壁裝配翅片擴(kuò)大傳熱面積，翅片管束分層排列，管內(nèi)海水/低溫淡水通過管壁和翅片與管外增壓空氣換熱。翅片管束是空氣冷卻器的核心元件。增壓空氣為單流程，海水/低溫淡水冷卻為三流程。由于中央集中冷卻系統(tǒng)初投資和運(yùn)行費(fèi)用大的原因，近來新造船舶一般已不采用，海水冷卻的空冷器占多數(shù)。空冷器工作狀況的好壞對主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況影響極大。通過空冷器后增壓空氣溫度范圍一般為25～45 ℃，掃氣進(jìn)機(jī)溫度為40～50 ℃，掃氣低溫、高溫報(bào)警設(shè)定25/55 ℃。

對于無限航區(qū)船舶，設(shè)計(jì)計(jì)算空冷器額定負(fù)荷時(shí)，常在主機(jī)額定功率下，環(huán)境條件選定為熱帶條件：海水溫度32 ℃，壓氣機(jī)入口溫度45 ℃。冷卻裕量用于應(yīng)付各種意外情況或突發(fā)事件，即空冷器部分管束堵塞或封堵仍可維持使用。

二、主機(jī)空冷器管束漏泄及堵塞故障原因分析

空冷器是現(xiàn)代柴油主機(jī)必不可少的設(shè)備，盡管冷卻器芯子使用了優(yōu)質(zhì)黃銅材料，但由于海水腐蝕、高溫（高增壓掃氣壓力可達(dá)0.28 MPa，溫度210 ℃）環(huán)境以及空冷器本身質(zhì)量等原因，空冷器的使用壽命仍不長，一般來說5～6年就會報(bào)廢，究其原因大部分是因?yàn)楹Ｋ苁┬狗舛逻^多或堵塞無法疏通導(dǎo)致冷卻不良，無奈換新。主機(jī)空冷器管束漏泄或堵塞故障的可能原因如下：

（1）管束外部高增壓空氣高溫，內(nèi)部海水腐蝕，工作環(huán)境惡化。

（2）管壁薄，制造有缺陷或黃銅管質(zhì)量差。

（3）噴管清洗空冷器時(shí)，清水沖洗不凈，殘存清洗液造成管束腐蝕。

（4）冷卻器管束在海水、含水蒸氣作用下產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。

（5）冷卻器管束加工制作過程產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，黃銅管發(fā)生應(yīng)力腐蝕季裂。

（6）冷卻器管束金屬表面產(chǎn)生微觀電化學(xué)腐蝕和穴蝕破壞。

（7）冷卻水腔內(nèi)鋅塊腐蝕完后沒有檢查定期更換，不能有效防止穴蝕等電化學(xué)腐蝕。

（8）冷卻器管束臟堵主要是海水中本身雜質(zhì)及微生物吸附在管道內(nèi)壁生長所致。

（9）使用海水進(jìn)口閥調(diào)節(jié)進(jìn)入冷卻器海水量的方法，進(jìn)口處節(jié)流減壓，一旦低于水的飽和壓力海水遇高溫管壁氣化，就會析出鹽分等雜質(zhì)黏附管壁堵塞管束；氣化同時(shí)產(chǎn)生氣泡水擊對管板和管壁氣蝕形成孔穴。

三、主機(jī)空冷器管束查漏封堵方法

主機(jī)空冷器漏水現(xiàn)象在船上時(shí)有發(fā)生，海水漏泄會造成掃氣中所含的鹽分增加，影響主機(jī)燃燒質(zhì)量，還會對主機(jī)部件造成一定腐蝕。此外，進(jìn)出港機(jī)動(dòng)用車期間，主機(jī)掃氣壓力較低，空冷器的背壓也低，漏泄的海水量會更大。漏到機(jī)艙的污水增加，也會給污水處理帶來困難。及時(shí)查找空冷器的漏水部位并予以消除對于保證船舶正常營運(yùn)非常重要。

遠(yuǎn)洋船舶70%的時(shí)間航行在茫茫大海上，經(jīng)常處于一種前不著村后不著店的環(huán)境下，并會遭遇各種惡劣氣象條件。輪機(jī)人員掌握主機(jī)空冷器管束常規(guī)查漏封堵方法就顯得極其重要，但空冷器查漏封堵通常只在2～3年或5年周期的廠修時(shí)才能見到。由于船員流動(dòng)性大，更換頻繁，甚至不少具有幾年履職海齡的輪機(jī)長也未曾目睹此項(xiàng)修理過程，希望下述介紹對輪機(jī)同行以后的工作有所幫助。

《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》中空冷器建造后檢驗(yàn)要求：1.檢查管子、管板有無變形、損壞、積垢、腐蝕等情況；2.清洗氣腔和水腔；3.換新防腐鋅塊；4.冷卻水側(cè)以1.5倍工作壓力液壓試驗(yàn)。新造空氣冷卻器芯子出廠液壓試驗(yàn)壓力一般為0.60 MPa，冷卻海水壓力通常為0.25 MPa。水側(cè)1.5倍工作壓力水壓試驗(yàn)，則空冷器查漏泵壓壓力為0.40 MPa，可使用手扦泵淡水泵壓查漏。

圖1中空冷器黃銅管束內(nèi)徑為12.5 mm，則可選取長度200 mm左右、直徑17 mm的黃銅棒制作泵壓封堵棒。車制封堵棒小端直徑為10 mm，圓錐頂角7°左右。

圖2中空冷器泵壓插頭由插頭、三通、壓力表和截止閥組成。插頭可用黃銅棒車制而成，錐度尺寸與黃銅封堵棒相同。

查漏時(shí)，空冷器兩端面各一人，可選擇管束一行行逐只管子淡水泵壓查漏，將查過漏的最后一根管子插入一L形鐵絲作標(biāo)記。泵壓封堵棒插入待泵壓查漏管后，用一小榔頭輕輕敲擊一兩次。泵壓插頭無須敲擊，如圖3，只需雙手握住泵壓插頭輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)嵌入管束即可。然后，如圖4所示，使用手扦泵淡水泵壓至壓力0.40 MPa，關(guān)閉手扦泵截止閥或泵壓插頭截止閥，觀察壓力表指針數(shù)分鐘內(nèi)讀數(shù)是否下降。漏泄管束也可用L形鐵絲標(biāo)記。實(shí)際工作中，如果船舶沒有手扦泵，則可使用日用淡水或空氣查漏。

空冷器漏泄管束查出后，車制長30 mm、錐度頂角7°左右的銅塞封堵漏泄銅管。最后，裝復(fù)空冷器2只端蓋注滿淡水，整體泵壓至0.40 MPa，靜置30 min后，觀察壓力表讀數(shù)是否下降。如果壓力下降，則需要重新逐根管子淡水泵壓查漏并檢查管束與管板脹緊部位。

四、主機(jī)空冷器管束漏泄及堵塞故障預(yù)防措施和管理對策

針對主機(jī)空冷器管束漏泄或堵塞故障問題，我們對船舶空冷器管理進(jìn)行了詳細(xì)的跟蹤分析，總結(jié)空冷器管束漏泄及堵塞故障預(yù)防措施和管理對策如下：

（1）噴管化學(xué)品清洗空冷器后，清水沖洗直至將殘留化學(xué)品沖洗干凈為止。

（2）及時(shí)清除機(jī)艙設(shè)備的燃油、滑油滴漏，做好機(jī)艙清潔工作，減少機(jī)艙空氣中油分含量，停泊時(shí)將增壓器進(jìn)氣濾網(wǎng)用帆布蓋住，保持增壓器進(jìn)氣濾網(wǎng)的可靠性與有效性，阻止灰塵和油氣未經(jīng)濾網(wǎng)進(jìn)入，減少空冷器化學(xué)清洗次數(shù)。

（3）船舶廠修時(shí)，冷卻器由專業(yè)廠家化學(xué)煮沸24 h，清水反復(fù)沖洗，最好使用超聲波清洗，定期檢查、試壓。

（4）用空冷器海水出口閥控制冷卻海水流量，保持合適的掃氣溫度，使冷卻水全部接觸管壁，且海水流速穩(wěn)定防止氣化減少穴蝕，同時(shí)換熱效果好。最好使用旁通調(diào)節(jié)。空冷器海水出口溫度保持45 ℃以下。海水流量調(diào)節(jié)的原則是無論空冷器能否冷卻下來都保持其所有回水管束充滿冷卻海水，保持空冷器管束始終處在海水充滿的狀態(tài)中運(yùn)行。

（5）每隔3～6個(gè)月定期清通空冷器管束海水面，根據(jù)掃氣、冷卻水溫差數(shù)據(jù)及鋅塊的耗損情況，調(diào)整檢修間隔周期，及時(shí)檢查更換鋅塊，防止空冷器管束穴蝕等電化學(xué)腐蝕。

（6）保持空冷器測量點(diǎn)上U形壓差計(jì)的準(zhǔn)確性，壓差大于200 mmWC，檢查空冷器氣面是灰塵污染還是油氣污染，決定使用高壓水清洗還是化學(xué)清洗劑外部泵噴管循環(huán)沖洗，盡量減少化學(xué)清洗次數(shù)。

（7）清通空冷器管束時(shí)，使用直徑合適的尼龍毛刷清通，兩人配合，一人清通，另一人用水管將清通的管子用壓力水立即把刷掉的泥巴沖洗掉，防止其干在管壁上，提高冷卻效果。

（8）堵塞的管子，用5 mm直徑的鋼筋焊上6 mm的鉆頭用電鉆鉆通（不要用跟管子直徑12.5 mm差不多的鉆頭進(jìn)行鉆通，否則不但不易鉆通，還可能傷及管壁）。輕微堵塞的管子基本都能鉆通，但人工疏通往往是捅不動(dòng)的。

（9）管束清通和電鉆鉆通后，裝復(fù)空冷器關(guān)閥加水到快滿位置，注入液體干酸化學(xué)浸泡，每次清洗浸泡1～2 h。如果每次都能執(zhí)行上述步驟，空冷器3～4次清通后，堵塞的管子會漸漸通開。

五、結(jié)束語

空冷器是船舶主機(jī)系統(tǒng)中一個(gè)構(gòu)造簡單、容易被忽視的重要部件，它對柴油機(jī)的工況、性能、功率及油耗影響極大。作為一名輪機(jī)管理人員，對此必須有清醒的認(rèn)識，工作中盡可能采取各種有力措施，加強(qiáng)空冷器管理，提高空冷器的換熱效率，延長空冷器使用壽命。用出口閥控制冷卻介質(zhì)流量，保持換熱器始終處在冷卻介質(zhì)充滿狀態(tài)中運(yùn)行的方法值得在實(shí)際工作中推廣使用。

[1]中國船級社.鋼質(zhì)海船入級規(guī)范2006(第1分冊)[M].北京:人民交通出版社,2006.

[2]杜榮銘.船舶柴油機(jī)[M].大連:大連海事大學(xué)出版社,1999.