某船主輔機海水冷卻系統(tǒng)進氣故障分析與排除

趙久峰

(大連遼南船廠，遼寧 旅順 116041)

某船主輔機海水冷卻系統(tǒng)進氣故障分析與排除

趙久峰

(大連遼南船廠，遼寧 旅順 116041)

文章闡述了某船主輔機海水冷卻系統(tǒng)進氣造成主輔機冷卻海水壓力低，影響了主輔機淡水、滑油溫度，并進行了故障勘察和原因分析，制定出合理的解決方案，順利排除了故障。

主輔機海水冷卻系統(tǒng)；進氣；故障分析

Abstract:In this paper,air inlet is expounded in sea water cooling system of ship main engine and auxiliary frame,which influences fresh water and lubricating-oil temperature.Fault is surveyed，cause is analyzed,solving plan is made and fault is removed smoothly and thoroughly.

Keywords：sea water cooling system in ship main engine and auxiliary frame;air inlet;fault analysis

某船為訓(xùn)練艦船，長艏樓、多層上層建筑甲板、斜首柱、球首、方尾、雙舵、雙可調(diào)槳、雙柴油機推進，設(shè)有艏側(cè)推裝置和可收放式減搖鰭1對。主機配置為16PC2-6柴油機2臺，輔機配置為1FJ5632-8TA9柴油發(fā)電機組4臺。主輔機海水冷卻系統(tǒng)均采用常規(guī)的冷卻方式，主機采用中央冷卻系統(tǒng)，輔機采用開式冷卻系統(tǒng)。主輔機艙分別設(shè)置高位海底門和低位海底門，高低位海底門艙內(nèi)分別經(jīng)主海底閥、主海水自清濾器、濾器后閥門及海水管路與船體結(jié)構(gòu)設(shè)置的海水槽連通。主輔機艙海水槽上分別設(shè)置主輔機海水吸入閥、海水濾器，海水濾器經(jīng)海水冷卻管路連接到主輔機機帶海水泵進口。另外海底門上設(shè)有格柵，海水槽設(shè)有透氣閥和透氣管路(見圖1)。本船建造后在航行試驗時，主輔機海水冷卻系統(tǒng)進氣，嚴(yán)重影響主輔機的正常工作。

1-高、低位海底門；2-主海底閥；3-主海水自清濾器；4-濾器后閥門；5-海底門與海水槽連通管；6-海水槽透氣管；7-海水槽透氣閥；8-輔機海水泵吸入閥；9-主機海水泵吸入閥；10-主機海水泵吸入濾器；11-海水槽；12-海底格柵。圖1 主輔機艙海底門、海水槽及其海水冷卻管路布置圖

1 主輔機海水冷卻系統(tǒng)進氣故障現(xiàn)象

該船在第2次航行試驗時，主機冷卻系統(tǒng)海水壓力出現(xiàn)波動采取放氣后(只做了1次放氣)，全程試驗海水壓力比較正常。第3次航行試驗時，主輔機海水冷卻水系統(tǒng)先后出現(xiàn)海水壓力低故障。由于冷卻海水壓力低造成了主輔機淡水溫度和滑油溫度升高，使主輔機均無法正常工作。航行試驗時左主機冷卻海水壓力降至0.04 MPa(主機冷卻海水壓力最大為0.3 MPa)，主機淡水溫度和滑油溫度急劇升高迫使人為停車。主機要求淡水出口溫度為75～85 ℃，淡水高溫報警設(shè)定為90 ℃，淡水溫度設(shè)定95 ℃停車；主機滑油出口溫度為50～55 ℃，滑油低溫設(shè)定報警為40 ℃，滑油高溫報警設(shè)定為60 ℃。

2 故障原因勘察與分析

1)主輔機海水冷卻水壓力低，對于管路系統(tǒng)一般有以下4種原因造成：①海水泵吸入閥門開啟不到位； ②海水泵吸入過濾器阻塞，冷卻水循環(huán)不暢，冷卻水流量減少；③海水泵吸入管路泄漏進氣；④機帶海水泵工作不正常。

2)針對主輔機冷卻系統(tǒng)海水壓力出現(xiàn)的問題進行了相關(guān)的排查。檢查確認(rèn)海水泵吸入口各閥門開啟均到位；海水泵吸入管路泄漏進氣也不可能，因為動車前對海水管路系統(tǒng)進行了壓力試驗，海水冷卻管路無泄漏情況，另外本船吃水較深，海水管路和海水泵的安裝位置均在水線下2米多，海水管路泄漏極容易發(fā)現(xiàn)；打開機帶海水泵前的過濾器進行檢查，濾器濾網(wǎng)也無阻塞現(xiàn)象，僅有個別小的雜物，根本不足以影響冷卻水的流量。分析主海水濾器阻塞也不可能，因為主海水濾器帶自清裝置，打開檢查非常清潔。檢查各海水泵，未發(fā)現(xiàn)故障，一切正常。對主輔機艙海底槽的透氣管路也進行相關(guān)的檢查，透氣閥門開啟到位，管路無堵塞情況。

3)在排查主機的冷卻水壓力問題時，輔機海水冷卻系統(tǒng)也出現(xiàn)了海水壓力低的問題，檢查輔機海水冷卻管路，發(fā)現(xiàn)水泵進口管路的溫度明顯高于海水溫度，這說明海水管路系統(tǒng)中存在著氣阻現(xiàn)象，造成海水泵吸不動海水。針對這一現(xiàn)象，打開主輔機艙的主海水自清濾器上的放氣閥(通徑15 mm)放氣大約5～7 s，方有水流出，而且主輔機艙的高低位海底都積蓄著大量的氣體，氣體排出后主輔機工作馬上恢復(fù)正常，航行中間隔一段時間，主輔機艙主海水自清濾器仍能放出氣體。根據(jù)這一情況，可以完全確定氣源是由船外部進入海水冷卻系統(tǒng)。

4)航行試驗主機和輔機冷卻海水壓力出現(xiàn)的問題一次比一次嚴(yán)重。分析其原因主要是與主機的航行速度有關(guān)，在首次航行試驗時主輔機運轉(zhuǎn)正常，是由于主機航行速度較慢，沒有高速試驗，所以沒有出現(xiàn)問題。第2次航行試驗中，主機只做了短時間的進五高速航行，進入主海水自清濾器頂部的小部分氣體，沒有形成較大壓力的氣阻，極少進入到海底槽的氣體，經(jīng)海底槽上的透氣管能及時的排放出去，偶爾進入到海水泵的氣體使主機冷卻海水壓力出現(xiàn)了較小的波動，排出氣體后主機運轉(zhuǎn)正常，但是當(dāng)時并沒有意識到潛在的問題。第3次航行試驗時，主機由低速到高速，由高速到低速反復(fù)交替進行，高速航行造成了冷卻海水的大量進氣。

氣體從主輔機主海水自清濾器上放泄后，主輔機工作馬上恢復(fù)正常。進入到海水系統(tǒng)的氣體不能從原設(shè)計海水槽上的透氣管自動排除，這主要與主海水自清濾器和海水槽的設(shè)計有關(guān)。主海水自清濾器通徑為500 mm，主體濾筒直徑為為930 mm，進出水管頂端距濾器上蓋有200 mm高度，當(dāng)主機高速航行時大量海水和氣泡迅速經(jīng)海底門進入到主海水自清濾器，受到濾器濾網(wǎng)的阻擋氣泡破裂迅速上升，聚集在濾器頂部200 mm高度空間內(nèi)，隨著氣體的不斷增多壓力也隨之不斷的增大，濾器頂部空間內(nèi)由此形成一個帶壓的氣阻，造成海水進水嚴(yán)重受阻，而此時海水槽上設(shè)計的透氣管根本不起作用。

5)船舶高速航行時，舷外氣泡大量地進入到海水冷卻管路系統(tǒng)。本船主要是由于船體尺度和艏側(cè)推孔洞等原因，船舶高速航行時破浪和艏側(cè)推孔洞、減搖鰭孔洞水流產(chǎn)生大量的氣泡，水下水流和氣泡流向穩(wěn)定，此時氣泡一部分迅速上升到水面，部分上升至主輔機艙海底門格柵附近。另外船體前部水下第二組兩側(cè)舭龍骨的安裝為傾斜形式，傾斜的末端剛好到達主輔艙海底門格柵位置，舭龍骨阻礙和延緩了部分氣泡的上升，隨著主輔機大流量的吸入海水，促使部分氣泡經(jīng)過海底門進入到艙內(nèi)海水冷卻管路系統(tǒng)。

3 故障解決方案

1)鑒于在船體不可能進行改動的情況下，根據(jù)以上故障現(xiàn)象的勘察及原因分析，均衡改進方案的可行性，經(jīng)過綜合考慮，采取以下措施對本船的主輔機海水冷卻系統(tǒng)加以優(yōu)化改進(見圖2)。

(1)分別在主輔機艙高低位海底門的主海水自清濾器上蓋位置加裝通徑為25 mm透氣閥門和通徑為25 mm透氣管路，透氣管路與海水槽原透氣管路在水線以上匯集在一起,以保證海水中的氣體順利排出。

(2)考慮海水槽各海水吸入閥沒有設(shè)計槽內(nèi)吸入管路，如果氣體進入海水槽內(nèi)排出不及時也會影響主輔機的正常工作，在海水槽上主輔機各海水吸入閥海水槽內(nèi)吸入口處增設(shè)300 mm長的吸入短管，且使吸入海水管路的末端浸沒在海水槽液面以下，避免海水泵吸入氣體。

2)其它理論上可行，但未實施的改進方案(見圖3)。

(1)本船主輔機艙高低位海底門原始設(shè)計只有2個直徑50 mm的透氣孔，未設(shè)有海底閥箱獨立的透氣管路，由于本船的海底門進氣量較大，透氣孔的排氣量明顯達不到要求。可以采取在海底閥箱的頂部加裝專門透氣閥門和透氣管路，將進入到海底門的氣體及時排放掉。

(2)在海底門海水吸入口處增加吸入短管，降低海水總管的吸入高度，避免將積蓄在海底閥箱頂部的氣體吸入到主海水濾器、海水槽及海水冷卻管路中。

1-高、低位海底門；2-主海底閥；3-主海底濾器透氣閥；4-主海底濾器透氣管；5-主海水自清濾器；6-濾器后閥門；7-海底門與海水槽連通管；8-海水槽透氣閥；9-海水槽透氣閥；10-輔機海水泵吸入閥；11-主機海水泵吸入閥；12-主機海水泵吸入濾器；13-海水槽；14-主機海水泵海水閥吸入短管；15-輔機海水泵海水閥吸入短管；16-海底格柵。圖2 優(yōu)化改進后的主輔機艙海底門、海水槽及其海水冷卻管路布置圖

1-高、低位海底門；2-海底門透氣管；3-海底門透氣閥；4-主海底閥；5-主海水自清濾器；6-濾器后閥門；7-海底門與海水槽連通管；8-海水槽透氣管；9-海水槽透氣閥；10-輔機海水泵吸入閥；11-主機海水泵吸入閥；12-主機海水泵吸入濾器；13-海水槽；14-海底門吸入短管；15-海底門隔板；16-海底格柵。圖3 未實施改進的主輔機艙海底門、海水槽及其海水冷卻管路布置圖

(3)在海底閥箱中間位置增設(shè)隔板，將進入到海底閥箱內(nèi)氣體阻隔在舷側(cè)一邊，以減少聚集在海底門上部空間的氣體進入到主海水濾器、海水槽及海水管路中。

以上改進方案需要船舶再次進塢，海底門需重新進行密性試驗。

4 結(jié)束語

經(jīng)過采取以上的措施優(yōu)化改進以后，該船在后續(xù)航行試驗過程中，主輔機海水冷卻系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，淡水溫度、滑油溫度等技術(shù)參數(shù)符合規(guī)定，主輔機正常運轉(zhuǎn)，故障得到徹底的解決，提高了系統(tǒng)工作的可靠性，保證了該船的順利交付。此船海水冷卻系統(tǒng)的成功改進，對解決船舶類似問題具有很好的借鑒作用。

興船報國創(chuàng)新超越

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.05.007

趙久峰(1978-)，男，遼寧葫蘆島人，工程師，大學(xué)本科，主要從事船舶管系設(shè)計工作。

2017-05-22