船舶扎克鍋爐點火故障問題的分析與處理

葛巖 杜冬冬

摘? 要：介紹一例船上典型的鍋爐點火故障，通過排查分析出故障原因是，由扎克燃燒器控制程序（PLC）中電子元器件的老化致使點火信號產生了時間變化，從而導致鍋爐點火反復失敗，為船舶輪機員解決類似燃燒器問題提供參考。

關鍵詞：燃燒器;故障排除;點火失敗;控制程序

在船舶設備中，“四機一爐”對于航行安全的重要性不言而喻。鍋爐如果經常發生故障，不但影響船舶的正常營運，還影響外部檢查，甚至影響船舶相關證書的簽發。尤其在一些老舊船當中，船舶鍋爐故障率明顯高于其他設備，筆者在船期間就曾遇到這樣的一個故障，比較有代表性。

1 扎克鍋爐結構與工作原理

該輪為2011年投入運行的遠洋散貨船，機艙等級為AUTO-0。船舶鍋爐為燃油與廢氣組合式鍋爐，其燃燒器為德國扎克SAACKE SKVJ-M18單旋杯燃燒器，具體結構及工作原理如圖1所示[1]。轉杯罩6、轉杯7、一次風葉輪12及螺旋狀導風環3l在霧化電機28的驅動下高速逆時針旋轉。燃油通過燃油分配環33進入轉杯并沿轉杯外表面的噴射孔34噴入轉杯罩與轉杯之間的間隙。由于杯罩、轉杯的高速旋轉產生的離心力以及轉杯的喇叭形形狀，使燃油形成一層均勻的薄膜，從轉杯的邊緣徑向外擴散。一次風32沿轉杯和杯罩間軸向導入，在螺旋狀導風環的作用下高速旋轉，形成一個霧化錐。二次風10的導入，使燃燒更加充分，三次風5高速通過其中間傾斜的葉片，直接切入霧化錐外表面，形成旋轉的“穩焰”氣流。風門在伺服電機26控制的復合調節器作用下，通過凸輪帶和聯動機構，使燃燒器隨油量變化而調整“風門”開度，實現合理的風油比。在導風內環上安裝了燃氣點火器2，燃油由電磁閥控制，在點火期間，電磁閥獲電開啟，與此同時產生電火花，從而使燃燒器正常點火運行。

2 故障現象及初步分析

當船舶機動航行或錨泊靠港時，該輪鍋爐一般正常使用MFO（重油）或MGO（輕油）燃料油。但在近期的幾個航次中屢次出現鍋爐燃用重油點爐時經常點火失敗，出現報警故障，然而使用輕油時，則點火運行正常。由于使用MGO時點火正常，但使用MFO時點火失敗，因此可以初步排除鼓風機、點火器、加熱器、燃油泵、火焰檢測器等方面的原因[2]。故而只能從調整合理風油比、MFO油路清潔及查看油質狀況這些角度進行初步排查。

2.1 檢查風油比是否正常

在燃燒器常見問題中，風油比失調很有可能會導致燃燒不良甚至點火失敗。為同時滿足MFO或MGO燃油能夠在自動點火（AUTO模式）下均能成功運行，提高燃燒“穩焰”效果，輪機員在對扎克燃燒器進行設置調整時，通過設定復合調節器（圖1中25）上的旋轉閥來調整燃燒器的供油量，同時又不斷調整凸輪帶形狀和聯動機構來改變配入的風量大小。通過改變二三次風分配環（圖1中11）與一次風風機間隙量e （預設值3 mm），可改變二三次風的分配比，從而獲得合適的風量。但經過反反復復的多次調整嘗試還是出現輕油點火正常，重油點火失敗的現象。

2.2 檢查油路是否堵塞

MFO由于雜質和黏度均高于MGO，所以很容易造成油路堵塞，點火困難[3]。因此，輪機員一方面根據MFO的黏溫特性重新設定重油的輸送溫度和霧化溫度，使重油的輸送黏度達到合理的數值，同時對重油管路濾器進行徹底的清洗并對噴嘴進行更換，以減少油路堵塞;另一方面，由于轉杯與杯罩的突出量f決定重油“霧化錐”開度，即開度愈大，不完全燃燒的重油微粒就愈容易黏附到軸向導向環和二次風導向環上，也就愈容易形成結焦，從而不利于正常點火。所以輪機員也適當地減小了轉杯與杯罩的突出量f，減少霧化錐開度。經過疏通調整，雖然一開始達到了一定的效果，但經過一段時間后，故障依舊出現。

2.3 檢查油質是否正常

對于扎克燃燒器點火故障問題，雖然我們已嚴格按照說明書的要求進行保養、定期更換易損件而不是清洗重復使用（這在扎克燃燒器INSTRUCTION MANUAL使用手冊中明確提到：不要清潔噴嘴，要用新的噴嘴）、不厭其煩地調整風油比、調解突出量，等等，但依舊無法解決問題。于是我們就懷疑是不是之前所加裝的重油油質有問題，但當我們加強對MFO凈化分離后仍然無濟于事，且當本輪在下一航次加裝了新的MFO，我們立即嘗試使用新的MFO后，燃燒器依舊無法正常點火，而使用輕油則依然沒問題。

3 故障解決方法

經了解，扎克燃燒器在新安裝的初始階段，性能良好，使用正常。但隨著時間的推移，故障率就會越來越高，這也是存在于公司其他船上同類產品的“通病”[4]。于是，當能想到的方法都嘗試了而故障卻依然存在之后，公司幾乎所有使用同類產品的船舶干脆就不再使用MFO轉而直接使用MGO燃料油了，這無疑大大增加了公司的營運成本。

為了徹底解決燃燒器無法實現重油點火這一疑難雜癥，我們排除了上述點火失敗的常規因素，轉而從扎克燃燒器的控制程序（PLC）入手[5]。經過反復試驗，我們發現點火變壓器30—點火閥2—染料閥15、29—故障信號熄滅脈沖1的時序和時長有很大問題。扎克燃燒器在出廠時準確點火時序如圖2所示，但實際上，在經過長時間的使用后點火變壓器動作會稍稍提前、而點火閥動作會略微滯后。于是，我們把點火變壓器的獲電時間從原來的2 s延長了1 s，達到3 s，讓點火變壓器與點火閥的動作有了穩定的交叉時間，點火失敗的問題一下子便迎刃而解了。

由圖2我們可以看出，原來的扎克燃燒器的設計太過理想化，要求各種部件如點火變壓器和點火閥要瞬間同時動作。但實際上，因電子元器件的老化，信號發出的時間會有所變化，點火閥動作也會因油溫或者閥芯卡阻有滯后的可能，這些因素疊加在一起，就有可能出現變壓點火時間縮短提前結束，而點火閥噴油遲緩滯后的現象，最終導致重油點火失敗。

4 取得的成效

一是有效地控制營運成本。如果用MGO替代MFO，成本會明顯增加。當鍋爐需要使用燃油維持運行時，按照1.5 t/d的消耗量，重油和輕油的差價大約100美金/ t來計算，公司每天每艘船就能節約150美金。

二是減少船員的工作量。鍋爐一旦故障，將影響相關設備如發電機用油、生活所需熱水等。因此，不管白天黑夜，船員都得立即去排查故障，這將增加船員的工作量、心理壓力大。目前，疫情已經嚴重影響船員正常的工作和生活，減少鍋爐故障率，必將減輕船員的工作量、減輕船員的心理壓力，在疫情時期有特殊的意義。

三是排除外部檢查的隱患。鍋爐的水位保護、點火火焰保護等都是PSC檢查的常規項目，如果鍋爐運行不能穩定，這本身就是外部檢查中的一個嚴重缺陷。最近，PSC檢查形勢非常嚴峻，鍋爐能平穩運行，大大減輕了外部檢查的壓力。

5 結 語

隨著船舶機艙自動化的程度越來越高，當設備出現故障時，所涉及的原因有很多，可能是一種因素導致，也可能是幾種原因相互疊加導致。在對扎克燃燒器的日常管理使用中，需要對其故障的處理進行全方位的綜合分析，不僅要從機器設備的角度上考慮問題，還要學會從電子電氣與控制元件等方面多角度分析問題。尤其當下AUTO-0的船舶越來越多，這就要求輪機員不斷提升自身機電設備管用養修的能力和水平。

參考文獻

[1] 潘盛吉，姜新立. 扎克SKVJ單轉杯霧化燃燒器適應國產重油燃燒的研究[J]. 輕金屬，2009（4）：33-36.

[2] 鄒小英，金煜. 扎克燃燒器常見故障的處理對策[J].工業A，2016，0（8）：24.

[3] 王衛莊，聶梅. 扎克燃燒器故障排除[J]. 遼寧化工，2015，44（6）：736-739.

[4] 楊勝利，張三強. 某船燃油鍋爐故障實例[J]. 航海技術，2019（3）：77-80.

[5] 趙志斌，汪思源. PLC在船用燃油鍋爐起動控制中的應用[J]. 世界海運， 2000，（3）：42-43.

作者簡介：

葛巖，海警學院航海系教師，（E-mail）sameul_du@163.com