分油机工作原理及故障排除
[摘要]本文从原理入手,重点介绍了包括滑油分油机的控制报警系统、分油系统以及配水系统的工作原理，对滑油分油机的马达过载报警故障原因进行多方面的分析排除，最终找到故障原因。由于主机滑油超过更换时间，油品变差，排渣间隔时间相对过长，做为航行当中应急处理，暂时调整参数，缩短排渣间隔时间，并在靠港后及时更换滑油，彻底解决了滑油分油机报警故障。
[关键词] 滑油分油机；控制原理；配水原理；电机过载；排渣故障
Lube-oil Separator Principle and Trouble Eliminating
[Abstract] It starts from the principle, introduces including the control﹠alarm system, the separating system and water distributing system in brief，analyzing of the causes of the malfunction that L.O. separator motor overload alarm from the various aspects, and ultimately find the cause of the malfunction. The main engine lube-oil is found more than time for replacement, which has been deteriorated. Then the intervals sludge discharge time is relatively long. We temporarily adjust parameters, shortening the interval sludge discharge time, and timely replaced of lube-oil in port, which eventually resolved the alarm failure.
[Key words] Lube-oil Separator; Control Principle; Water Distributing Principle; Motor Over-load; Discharge Failure
目录
0 引言-------------------------------------------------------------1
1 滑油分油机工作原理-----------------------------------------------1
1.1 控制报警系统-----------------------------------------------1
1.2 分油系统---------------------------------------------------3
1.3 配水系统---------------------------------------------------5
2 分油机故障分析---------------------------------------------------8
2.1 故障现象---------------------------------------------------8
2.2 故障分析---------------------------------------------------8
3 分油机故障排查--------------------------------------------------10
3.1 马达轴承检查----------------------------------------------10
3.2 传动齿轮间隙检查------------------------------------------10
3.3 水平轴对中检查--------------------------------------------10
3.4 立轴高度及对中--------------------------------------------10
3.5 工作水系统的检查------------------------------------------11
3.6 排渣空间检查----------------------------------------------11
3.7 油品检验--------------------------------------------------11
3.8 排渣间隔时间的调整----------------------------------------12 结论---------------------------------------------------------------12 致谢语-------------------------------------------------------------14 参考文献-----------------------------------------------------------15
0 引言
影响船舶动力装置安全的因素很多，其中滑油质量的好坏对其影响甚大，并进而影响船舶安全，而滑油质量的好坏，除了定期监测滑油品质，关键在于分油机的管理。滑油分油机可以在柴油机运转中连续地对滑油循环柜中的曲轴箱油进行分离净化处理，排除曲轴箱油使用中混入的各种固体杂质和氧化沉淀物。如果在分油机入口处加入少量淡水还可以洗掉无机酸，而且还能浸湿小颗粒杂质使之便于分离[1]。工作良好的滑油分油机可以延缓滑油变质，延长滑油更换周期，从而为船东节省一大笔开支也具有重要意义。因此，对滑油分油机的管理，就是日常轮机管理中的重要环节。本文从富安城轮滑油分油机（LOPX 705型分油机）的自动排渣原理分析，以及对分油机电机发生频繁过载跳电故障的排除实例，以提高轮机管理人员对分油机的管理和维护保养上的认识。
1 工作原理
1.1 控制报警系统
ALFA LOPX 705型自动排渣分油机控制系统是通过控制V0～V4五个电磁阀来控制向分油机进密封水、水封水、冲洗水、开启水和污油,从而实现密封、分油、排渣、空位等一系列程序动作, 其工作流程图, 如图1 示。
将PLC 置于运行方式, 当分油机的电动机起动后延时3min, 待其转速达到稳定转速( 6000～8000r/ min) 时, 按下控制电路的起动按钮( 在此之前按下无效) , 分油机PLC 控制系统便投入工作, 进行滑油的净化处理。在控制器面板上此时显示的是距下一次排渣的时间, 当其显示的时间减到零时, 便自动进入排渣工况, 排渣完毕后进入下一工作循环。系统无需人的干预, 可连续长时间工作。在分油机工作过程中, 若分油机出现跑油等故障, 致使净油出口压力开关ES 闭合( 分油机在分油开始1分钟后, 系统开始检查此压力开关的状态) , 延时1秒( 起滤波作用, 防止误报警) 后停止进油, 同时由Y5 发出报警信号。待排除故障后, 按下复位按钮即进入分油状态。若按应急排渣按钮,将自动进行一次排渣操作。若按停止按钮, 在自动进行一次排渣后系统将处于停止运行状态[2]。
1.2 分油系统
如图2所示，分油系统主要包括分油机、EPC 400控制单元、燃油供给泵、蒸汽加热器及PI 调节温控阀，电磁阀组、水分传感器MT50，温度传感器（TT1 和TT2）、压力传感器（PT1、PT4 和PT5）、速度传感器（ST）、三相异步电动机及传动机构等组成。
图2 分油系统图
1、分油机；
2、电动机；
3、电磁阀组；
4、电磁阀组；
5、气动三通阀；
6、温度传感器；
7、供油泵；8、加热器；9、MT50水分传感器；10、压力传感器；11、气动出油阀；
12、气动排水阀；13、速度传感器
其工作过程为：打开燃油阀，控制空气阀，工作水阀，启动燃油泵，开启加热器，加热循环管路中待分离的燃油，在分油机控制面板上启动分油机的驱动电机，EPC 400单元检测燃油温度、分油机转速、供油压力是否满足条件，当满足
条件的时候，燃油泵向分油机内供油，进行分油作业。
1.3 配水系统
1.3.1 工作水的分配
如图3工作水腔局部剖面图所示, 工作水分配腔是由筒本体与底盘围成的一个空间, 能随立轴一起高速旋转, 配水盘在分配腔的中央众位置与机座固定连接, 不能随立轴旋转。
图3 工作水腔局部剖面图
工作水经配水盘流人分配腔后,随分离筒一起高速旋转, 从而在分配腔内产生一定的水压力。在分配腔内不同的位置, 形成的水压力大小也不同, 并沿旋转立轴的径向梯度分布,距旋转立轴愈近, 即旋转半径愈小处, 水压力愈小; 反之, 旋转半径愈大处, 水压力愈大。当分配腔内靠近配水盘出水口处(即a 点处) 形成的水压力与配水盘内的给水压力相等(即配水盘内外压力处于平衡) 时, 配水盘内的工作水不能流人分配腔, 给水停止, 分配腔内的水位处于一定的平衡位置;
当配水盘内的给水压力高于分配腔内a 点处形成的水压力时, 配水盘向分配腔内给水, 分配腔内的水增多, 水位向内移动(即水位半径R 减小),
与此同时, 分配腔内a 点处形成的水压力增大, 直到 a 点处的水压力增大到等于配水盘内的给水压力为止, 压力处于新的平衡状态, 分配腔内的水位也处于新的平衡位置。
由以上分析可知，工作水分配腔的水位半径是随着配水盘内的给水压力而改变的，随着配水盘内的给水压力P（即a点处的平衡压力）之间符合等式
R=，式中：Ra为配水盘半径，G为重力加速度，为分离筒旋转角度，r为水的比重。对给定型号的分油机，Ra、和G、r均为定值，工作水分配腔内的水位半径R只与给水压力P有关，R随P的增大而减小，随P的减小而增大。
工作水分配腔内有两个开口，分别通往滑动圈的上、下水腔，为上、下水腔的进水口。下水腔的进水口b点处离旋转轴线较远，其旋转半径Rb大于配水盘的半径Ra，因而，只要配水盘内有水供给，分配腔内的水位便能到达b点处并充满下水腔；上水腔的进水口c点处离旋转轴线较近，其旋转半径Rc＜Ra＜Rb，因而，要想让分配腔内的水位到达c点处，即让水位半径可以R≤Rc，则应使用
较高的给水压力P，可以导出给水压力P≥
可见，当配水盘内的给水压力P＜时，分配腔内的水位不能到达c 点处，上水腔中无水，工作水只能进人下水腔；当给水压力P≥
时，分配腔内的水位半径R＜Rc，水位到达c点处并进人上水腔，这时，上、下水腔内均充满工作水[3]。
1.3.2 工作水的供给
图4（见下页）为工作水的供给系统图。
图4 工作水供给系统图
有两路水源汇入配水盘, 一路为低压给水, 水压力为
，由设置一定高度H 的高置水箱供给, 供水高度H 应
保证, 即, 为了保证有一定的给水压力,H 不宜太小, 一般取H=1-1.5m , 另一路为高压给水, 给水压力为, 可由压力水柜供给。高压给水阀V2为截止阀, 打开V2, 高压水进入配水盘, 关闭V2, 高压水停止进入配水盘; 低压给水阀V1为截止止回阀, 除停机时关闭V1外,在净油机正常运转和排渣操作时,V1应常开以补充工作水的消耗。采用止回阀是为保证在排渣操作时打开V2后, 高压给水不会经V1
倒流入高置水箱[4]。
2 分油机故障分析
2.1 故障现象
富安城轮使用的滑油分油机为Alfa公司的LOPX 705型分油机，共两台，位于舱底尾轴旁边,当前使用的是NO.1分油机。分油机使用时间为18年，采用EPC 400型自动化控制系统检测分油机工作状况并向集控室NOR control中央控制系统传递故障报警。大管轮负责对滑油分油机的日常维护保养。在船实习期间NO.1经常发生分油机故障警报，大管轮对分油机进行检查，发现是电机过载保护停转，为防止烧毁电机，并没有立即重新启动。
2.2故障分析
2.2.1 马达轴承损坏
马达轴承损坏会卡阻转轴，是造成马达过载最直接的原因之一。
2.2.2装配不良。
在分油机安装过程中，由于装配不良，对中不正，拆装时操作不当以及运动部件磨损，都能导致立轴轴承损坏，进而使马达过载。
1)分油机水平轴线不直。
分油机底座变形，或底板不平，造成摩擦联轴节的错位、偏移，导致起动负荷增大，并引起强列振动。因此，分油机安装后必须保证摩擦联轴节的摩擦筒（水平轴轴心线）与摩擦片座的中心线（电机轴轴心线）偏移不大于0.08 毫米，端面偏斜不大于0.15 毫米。
2)齿轮箱大、小螺旋齿轮的齿隙装配不当。
在分油机齿轮箱中，大螺旋齿轮的材料是黄铜，而小螺旋齿轮的材料为不锈钢。如果大小螺旋齿轮的位置安装不正，齿隙装配不当，当分油机高速旋转时，因螺旋齿间的齿隙很大，或齿隙变化较大，使螺旋齿轮间生产较大的撞击力，并出现严重磨损，从而产生铜屑，这些磨下的铜屑就会掉到滑油中去，其中一部分会随滑油带入立轴下部的轴承套筒内，时间越长，铜屑积聚越多，使轴承加速磨损，并导致轴承损坏。
3)立轴下沉或者对中不良。
分油机立轴下端装有滚珠轴承和推
力轴承，他们都安装在下部轴承套
内。
结构如图5 所示，滚珠轴承内
圈与小螺旋齿轮的锁紧螺帽紧靠
着，而外圈的上面在轴承套上开沟
槽，槽内装有卡环。卡环的作用是
使轴承轴向定位，防止轴承向上窜
动。分油机在工作中，当船舶摇晃
或管理不当时，立轴会受到较大的
周向和轴向的作用力，其立轴和分
离筒会上下窜动，并且窜动的作用
力较大，致使大螺齿轮磨损异常，立轴偏心以及卡环容易断裂，使立轴处于上下自由滑动状态，失去限位作用，并且使下部轴承受扭曲力以及上部的旋转部件对分油机筒体产生撞击发出振动摩擦声，加速了轴承的磨损，甚至卡阻至无法启动。因此立轴的对中不良以及下沉也会使马达过载。
2.2.3工作水流量不足
分油机排渣时，SV15 开启，进入配水室的水流量较大，当进入密封室的水流量大于从泄水口泄放的水流量时，水环的内径减小，经过内部通道到达开启室，由于开启室的受力面积大于密封室的受力面积，在向下的压力作用下，滑动圈落下，滑动底盘下部的水泄放，滑动底盘落下打开排渣口。
当工作水的流量不足时，排渣水无法进入开启室，因而不能排渣，会导致“L.O. separator failure ”报警。
1)本轮分油机的工作水由压力水柜提供，压力水柜的水压不足会使排渣水的流量不足，导致无法排渣。
2)工作水管路中设有滤器，若滤器堵塞会使管路阻路增大，即使水压足够也会引起工作水的流量不足，在排渣过程中，排渣水不能达到额定流量，导致故障的出现。
图5 分油机下部轴承结构示意图 1- 立轴；2- 小螺旋齿轮；3- 锁紧螺母；4- 本体；5- 卡环；6- 滚珠轴承；7- 轴承套；8- 推力轴承
3)电磁阀组SV10， SV15， SV16 集滤器、止回阀、恒流阀、真空破坏器于一体，当阀组的滤器堵塞或者阀芯动作不正常时，也会导致排渣水达不到额定流量。
(1)若密封水电磁阀（bowl closing water）继电器M16故障，会使排渣过程中水量不足，浮动盘落下时间与设定时间不符，排渣过程中不能顺利进行，排渣不净造成分油机脏堵过快，最终卡阻滑动圈的动作，导致不能排渣。
(2)若开启水电磁阀（bowl opening water）继电器M15故障会使水量减少甚至无水，造成排渣不彻底，分油机脏堵快，同样会导致不能排渣。
2.2.4排渣空间密封失效
如图 1 所示，滑动圈的密封性是用来保证滑动圈下部空间的水压正常。如果此处密封不好，在电磁阀SV15 正常开启且流经此阀的排渣水流量正常的时，会因为排渣水从该密封圈处泄漏，排渣水难以从滑动圈的小孔进入到开启室来使滑动圈下移进行排渣操作，因此也会导致不能排渣，会产生“L.O. separator failure”的报警信号[5]。
3 故障排查
3.1 马达轴承检查
首先检查马达，手背触摸外壳，温度与正常工作的NO.2马达偏高，打开传动箱手动盘几圈转轴，可以转动一圈，接着尝试重启分油机，马达启动后噪声偏大，电流也偏大，一会儿后仍然显示“L.O. separator failure”故障，停止启动，遂拆检马达轴承，并无异常，故排除马达故障。装复马达。
3.2 传动齿轮间隙检查
齿轮箱盖打开，盘动马达转轴，因为先前是可以使用的，故排除齿轮间隙过小，只有可能是因磨损导致间隙过大，但是齿轮外观完好，并且可以带动分油机立轴转动，故该传动齿轮间隙正常。
3.3 水平轴对中
检查水平轴和电机轴的偏心度，为0.05mm，小于0.08mm。正常。
3.4 立轴高度及对中
手在轴向使力拉动立轴，立轴在轴向没有窜动，正常。说明书要求立轴的轴心偏差不大于0.04mm[6]，经测量为0.02mm，正常。
3.5 工作水系统的检查
根据故障原因的分析，由工作水的源头开始检查。
1)检查提供工作水的压力水柜水压。压力水柜的水压由高低压电磁阀控制，在低压时开始补水，在高压时停止补水。出现故障时，压力水柜的压力表显示压力在正常范围内，水位计显示的水位也在正常范围内，排除此原因。
2)检查工作水管路上的的滤器。关闭供水管路的截止阀，拆下滤器的滤芯，发现没有脏堵现象，为了保证其洁净，将其清洗后装复。
3)检查配水孔以及分流圈是否堵塞[7]。拆开分油机时特意检查了配水盘以及分流圈[8]上的相关孔，外观完整，上下唇边平整，没有变形。用压缩空气吹净，不存在脏污，故没有堵塞。
4)检查阀组及相关管路。拆解电磁阀组SV15，SV16。从分油机上拆下该阀组，检查阀组内部的滤器，没有脏堵现象，检查阀芯，没有卡阻现象，装复阀组后手动旋开SV 15 的阀芯，发现通过阀的水流量正常，检查电磁阀组接分油机的软管及喷嘴，没有堵塞，管路没有接错，喷嘴完整，没有出现断裂现象[9]。将软管分油机重新连接好，启动分油机，依然出现“lube-oil separator failure”报警，故障原因不在工作水系统。
3.6 排渣空间检查
参考说明书拆解分油机，发现排渣空间残留有黑色油渣。当拆下滑动圈的时候，发现滑动圈上的密封圈已经变形，矩形密封圈成扁平状并且被扭曲了，不能实现密封作用，故将其换新[10]。
分离盘拆除后发现表面存在严重脏堵，积聚大块的油泥，遂清洁表面。
作为拆机保养工作，顺便将其他几个重要密封圈一同更换，安装分油机。启动分油机，正常。但是过了几天后，再次出现同样的报警。
3.7 油品检验
再次拆开分油机后发现分离盘仍然脏堵，由于清洁分离盘时看到有粘性油泥积聚，因此对滑油进行了取样，滴在纸上，黑色扩散区域较大，故推断滑油油品
变差。航行中船上没有如此大量的滑油更换，为了缓解滑油对主机的损伤，将船上可用的主机的几桶滑油加入油底壳并且暂时增加排渣间隔时间，加强排渣，增加清洁滑油滤器频率，以减少堵塞。
3.8 排渣间隔时间的调整。
按照说明书查询排渣相关的参数，排渣间隔时间为参数P1，原设定值为60分钟，尝试着将其改为50分钟后，不再出现报警，七天后再次拆机检查内部，基本保持清洁，没有油渣积累。故障排除[11]。
结论
导致本次故障的根本原因是滑油品质变差，然后导致滑油分油机工况变差，仍然按照以前的参数运行就会导致排渣不完全，油渣积累在排渣空间导致分离盘堵塞，最后摩擦筒体使马达过载。
以上分析思路结构图如下：
图6 故障分析思路结构图
分油机的正常工作, 有效地减少了滑油中水分和杂质, 这样能使柴油机正常润滑冷却, 确保动力装置的正常安全运转, 保证船舶的正常航行。这也是降低船舶营运成本, 提高机器使用寿命的主要技术措施之一。在分油机的维修保养和检查工作中, 首先要按照说明书的正确的程序和步骤要求仔细地进行操作、清洁以及设定合适的参数。同时在分油机备件管理中要及时的补充备件。最后，出了分油机本身加强管理，滑油也应定期检查，随时掌握滑油品质状态，变差时要及时检查，找出原因，需要时立即更换滑油。
致谢语
本文得到了“MV”轮上的轮机长和大管轮的耐心指导，他们在资料搜集和构建论文写作的基本思路上给了我很大的帮助，并对本文做了认真的修改，对论文的完成起了决定性的作用，还有他们所教于我的做事的信念，做人的道理，当是今后人生中的一大财富。
另外还要特别感谢批阅该论文的集美大学轮机工程学院的老师，在此向您说一声“老师，您辛苦了！”
最后，对所有曾关心、支持我的老师和同学们献上我最诚挚的谢意。
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