“乐寰”轮重油分油机工作原理及故障分析
[摘要]随着人们对燃烧过程的深入研究以及燃油喷射技术的长足发展，使得船用柴油机在使用重油的技术上有了很大的进步。重油在使用前必须经过净化处理，除去其中的水分和杂质。劣质燃油在船舶中的普及使用，使得分油机显得越来越重要。“乐寰”轮上燃油分油机为ALFA-LAVAL MOPX207型分油机，在运转的过程中分油机出现排渣故障，结合该故障，介绍了分油机结构和原理，进一步分析了分油机的故障原因，并根据理论分析和实际操作最终消除了故障。
[关键词] 分油机；工作原理；故障；排除
Operation Principle and Fault Analysis of the ALFA-LAVAL MOPX207 Oil Distributor in M.V JOYOUS
WORLD
[Abstract]As we learn about the combustion process and the great development of fuel inject technology, it makes great improvement of the technology of burning heavy fuel oil. It must be cleaned to remove the water and residue from the heavy fuel oil before we use it. The low quality fuel oil is used popular in the ship, it makes the oil separator become more and more important .M.V JOYOUS WORLD is equipped with ALFA-LAVAL MOPX207 oil separators. When a separator is running, discharge failure occurs. According to the failure, this thesis explains the structure and principle of the separator. Further we analysis the causes of the failure. Basic on theoretical analysis and practical operation. finally the failure is eliminated.
[Key words] Oil separator; Working principle; Malfunction; Eliminated
目录
0 引言------------------------------------------------------------1
1 ALFA-LAVAL MOPX207燃油分油机的结构分析--------------------------1 1.1 分离筒结构-------------------------------------------------1
1.2 顶部输入输出单元-------------------------------------------3
2 分油机的工作原理------------------------------------------------3
3 分油机的工作流程------------------------------------------------
4 3.1 分油机的起动和运转流程-------------------------------------4 3.2 分油机的排渣流程-------------------------------------------5
3.3 分油机的停止流程-------------------------------------------5
4 分油机的故障现象------------------------------------------------5
5 故障原因分析和故障排除------------------------------------------
6 5.1分油机故障原因分析-------------------------------------------6 5.1.1工作水流量不足-----------------------------------------6 5.1.2泄水孔堵塞---------------------------------------------6 5.1.3滑动圈周向密封失效-------------------------------------6 5.2故障排除-----------------------------------------------------6 5.2.1工作水系统的检查---------------------------------------7
5.2.2滑动圈的检查-------------------------------------------7
6 管理中的建议-----------------------------------------------------
7 结论----------------------------------------------------------------
8 致谢语--------------------------------------------------------------
9 参考文献-----------------------------------------------------------10
0 引言
随着航运业的迅猛发展，柴油机燃油也大幅度涨价，燃油费用支出约占船舶营运成本的50%，船用柴油机开始普及使用低质燃油，很多船舶使用IFO380或者更低质的燃油，低质燃油的使用可以大幅度降低船舶营运成本，同时可以合理使用石油资源。但是这种低质燃油不仅粘度大，密度高，而且还有其他渣滓。为了保证船舶的营运安全，分油机的使用在船舶营运中的作用不言而喻。分油机作为船舶的一种辅助机械，是净化燃油的重要设备[1]。为保证主、副机设备处于良好的工作状况,无论是燃油还是滑油,都要通过分油机进行分离处理。由于燃油油质越来越差，运行的过程中，分油机的转速非常高，通常达到每分钟几千转，甚至上万转，给分油机的维护保养带来了巨大的挑战。但往往由于对燃油分油机日常保养不到位或维修操作不当等原因，在船舶燃油系统工作中，分油机出现各种故障，例如，排渣反馈故障，跑油故障；如果不及时排除，就会影响船舶的安全性。由于引起故障的原因很多, 有时往往由多种因素并发引起故障, 这给分析和查找故障原因带来了一定的难度。这里对“乐寰”轮发生分油机排渣故障的实例进行分析，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[2]。
1 ALFA-LAVAL MOPX207燃油分油机的结构分析故障实例
1.1 分离筒结构
图 1-1分离筒结构图
如图1-1所示，分离筒是分油机的核心部分，分油作业在主要由它完成。分离筒体和分离筒上盖由一个锁紧环固定在一起。在分离筒内是配油器和分离盘组。分离盘组被压紧在分离筒上盖。滑动圈在分离筒体形成了一个分隔的底部空间。分离筒上盖和顶部分离盘之间的上部空间形成积水腔室包含向心水泵，向心水泵用来抽走分离出来的水[3]。积油室包含一个向心油泵，位于配油器的顶部。分离出的净油从这里被泵出分离筒。集渣空间在分离筒的外边缘。工作水通过配水盘进入定量环中，依靠改变工作水流量的大小来实现分油和排渣动作。在分离筒中的两个固定不动的向心泵待净化燃油从进油管进入分离筒内，分离筒本体和分离筒盖上盖由紧锁圈锁紧，分离筒由高速回转的立轴带动旋转，分离筒中设有若干分离盘，分离盘套在配油器上，待分离的燃油经过配油器底部后转而向上进入分离盘间，油在盘组缝隙中向筒中央方向流动的过程中，被连续的分离成若干层，并随分离盘一起高速回转，这时分离筒内的燃油会按油、水、杂质的密度不同分成三层，被净化的燃油向上离开分离盘，进入位于分离盘顶盘和配油器之间的排油腔，然后由排油向心泵经出油管排出，被分离的水
沿着分离盘组的外边缘，向上进入分离筒盖和顶盘之间的排水腔，然后由排水向心泵经出水管排出，机械杂质被甩在分离筒内壁上，汇集在排渣空间，由排渣口定时排出，从而达到燃油净化的目的[4]。
1.2顶部输入输出单元
图1-2 顶部输入输出单元
如图1-2所示，顶部输入输出单元包括管路的连接室、进油管、出油管，出水管。进油管通过连接单元内的通道将待分离的燃油输送到配油器，通过配油器内的分配口分配给分离盘组，净油管与集油室相通，分离出的燃油与分离筒的转速一致，相对于向心油泵高速转动，将动能转化成压力能排出集油室，排水管与积水室相通，在排水管路上设有电磁阀控制是否泄水，水由静止的向心水泵排出积水室。在分离过程中，向心水泵浮于水面上，向心水泵通过弹簧来平衡。
2 分油机的工作原理
分油机的工作原理：众所周知，燃油、水分和机械杂质的密度是不同的，混合液在重力场或离心力场的作用下，密度不同的液体将重新分层分布。纯油的密度最小，水分的密度居中，机械杂质的密度最大[5]。燃油若在沉淀柜中静
置，由于受到重力作用，纯油必定浮在最上层，水分在油下面，机械杂质则在沉淀柜的底层。
如图2所示，离心式分油机就是根据油、水、杂质沿转轴径向重新分布，杂质的离心惯性力最大被甩到最外圈，纯油的离心惯性力最小，汇聚在立轴附近，水的密度居中，其位于两者之间。从而将油中的水和杂质分离开来。由于水和杂质所产生的离心力比其本身的重力大几千倍，因此分油机的使用不但大大的提高了燃油或滑油的净化程度，缩短了净化时间，更提高了船舶机器的使用寿命，减少了船舶的营运成本，保障了船舶的安全航行。
图2分油机分离作用示意图
3 分油机的工作流程
3.1分油机的起动和运行流程
乐寰轮上燃油分油机的供油泵是分油机自带油泵，因此起动的时候并不需要单独起动供油泵，进油旁通阀也常开。起动燃油分油机时首先开启分油机加热器，然后起动分油机，等待分油机加速到全速并观察电流表电流变化，确保没有不正常的振动，此过程大约需要2-3分钟。当加热器温度达到预设温度时，
开启密封水，约35秒后开启水封水，待出水口有水流出后，关闭水封水[6]。然后开启进油阀，调节进油压力到规定压力值。再打开排渣反馈开关，让分油机进行分油作业。运行过程中注意观察出水口和排渣口有否跑油，燃油沉淀柜和日用柜油位，高置水箱水位，加热器温度。及时处理报警和排除故障。
3.2分油机的排渣流程
ALFA-LAVAL MOPX207燃油分油机是手动排渣式分油机。在进行排渣时，首先关闭控制面板上的排渣反馈开关，由于进油旁通阀是常开的，因此直接关闭进油阀即可[7]。然后开启水封水将分离筒里面的油分离干净，带出水口有水流出后关闭水封水。然后关闭密封水，开启工作水进行排渣，当看到电流表电流达到排渣电流值或者听到啪的一声排渣声音时关闭工作水，此时排渣过程结束。然后待电流下降到正常值时开启密封水进行密封，约35秒后开启水封水进行水封。待出水口有水流出后关闭水封水，开启进油阀，调整进油压力，关闭排渣反馈开关。
3.3分油机的停止流程
当需要停止分油机时，首先关闭进油，进行一次排渣。排渣完毕后，切断工作水，防止高置水箱里的水经配水盘流失。然后关掉分油机电源和加热器，待分油机完全停止后合上刹车，停止分油机转动[8]。
4 分油机的故障现象
“乐寰”轮上燃油分油机是ALFA LAVAL 离心式分油机，是三管轮分管的设备。船上有两台燃油分油机，1号正常分油，2号长期处于备用状态。在值班期间，值班机工按照值班要求对1号燃油分油机进行手动排渣，在开启工作水排渣的过程中，值班机工没有听到排渣的声音，观察排渣口时没有发现有水流和油渣排出，电流表电流比排渣前有偏大。发现情况后，值班机工立即通知三管轮，三管轮对分油机又进行了一次手动排渣，结果还是没有发现排渣。三管轮初步判断是分油机工作水系统出了问题，于是三管轮立即起动2号燃油分油机，对1号燃油分油机进行拆解检查，通过拆解检查，发现了问题所在。经过清洁
和装复，重新运行后分油机的排渣问题得到了解决[9]。
5 故障原因分析和故障排除
5.1分油机故障原因分析
分油机故障原因有很多，主要有以下三点所致。
5.1.1工作水流量不足
如果配水系统失效即工作水短缺、漏泄或断流，那么进入开启室的工作水流量不足。当开启工作水进行排渣时，进入配水室的水流量较大，当进入密封腔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腔的受力面积，在向下的压力作用下，滑动圈落下，滑动底盘下部的水泄放，滑动底盘下落打开排渣口。当工作水的流量不足的时候，排渣水无法进入开启室，因而不能排渣。
5.1.2泄水孔堵塞
滑动圈上部有谢泄放喷嘴。正常排渣时，由于进入开启室的水量大于喷嘴排出的水量，在离心力的作用下，滑动圈上的液压力逐渐增大，当作用力超过弹簧力时，滑动圈下移，此时泄水孔打开，滑动圈下部的密封水高速通过泄水孔进入开启室，随着滑动底盘的下移，打开排渣口进行排渣。但如果泄水孔堵塞，排渣孔就无法打开，因而就不能进行正常的排渣。
5.1.3滑动圈周向密封失效
滑动圈的矩形密封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，流经此阀的排渣水流量正常的时候，进入到密封室的水就会从密封圈处外泄，只有少量的水进入到滑动圈上部，滑动圈上部的水又不断被泄水喷嘴泄放，这样滑动圈上部开启室的水压小于密封室的压力，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。
5.2 故障排除
根据故障现象的观察和故障原因的分析，三管轮立即对工作水系统和滑动圈进行检查。
5.2.1工作水系统的检查
“乐寰”轮上燃油分油机的工作水是由压力水柜提供，而密封水和水封水是由高置水箱提供。于是三管轮首先对工作水系统进行检查，第一步是检查工作水系统管路上的压力表压力是否正常，第二部检查排渣过程中水压是否正常，检查结果显示水压均在正常范围内。第三步是将工作水系统管路上的滤器拆下检查，发现管路水流量正常，滤器没有脏堵，因此工作水管路系统引起的故障原因被排除，但工作水内部配水系统的原因并没有被排除，泄水孔也是工作水系统的一部分，为了进一步找出故障原因，三管轮决定对分油机进行拆解检查。
由于较长时间没有对分油机进行拆解清洁，加上上次加的燃油质量不是很好的缘故。拆解分油机后，发现分离筒内有很多油泥，分离盘片也比较脏。对分离筒进行拆解的过程中，发现泄水孔里有大量的油渣，形成了巨大的节流作用，排渣过程中无法打开排渣孔进行排渣[10]。
5.2.2滑动圈的检查
由于引起分油机排渣故障的原因可能不只一个，三管轮又对滑动圈进行检查，检查中发现滑动圈的周向密封圈损量不大，不影响密封效果。最后三管轮将泄水孔以及其他分油机部件清洁干净并装复，运转正常，排渣正常。
6 管理中的建议
燃油或滑油在分离前要经过分油机加热器加热，根据说明书规定，调节加热温度，温度太高，水封水蒸发，破坏油水分界面，导致跑油。温度太低，油水不宜分离，油水分界面外移造成跑油。运行过程中注意高置水箱水位，进油压力，齿轮箱油位，以及有无异常振动等。排渣过程中注意工作水压力，分油机工作电流。船舶现大多都有两台或两台以上的燃油分油机，油质较差时可以两台分油机串联使用，保证分离效果。平时注意分油机的平均使用，保证使用寿命[11]。对分油机进行拆解是要严格按照说明说的要求进行，防止在拆装过程中受到人为伤害。
分油机是船舶重要的机械设备，本文通过对“乐寰”论燃油分油机的学习，进一步了解了ALFA-LAVAL 分油机的结构特点和工作状况。然后描述了分油机在排渣过程中出现的故障，结合分油机的结构原理图和分油机工作原理图，分析了此次故障可能的原因，叙述了如何查找故障的方法，并排除故障。从故障分析和拆检结果来看，引起此次分油机排渣故障的原因是：工作水系统中泄水孔堵塞。
ALFA-LAVAL MOPX207分油机的自动化程度不高，排渣过程全是手动完成，出现故障的可能性要高于自动化程度高的分油机，这不仅给分油机的日常管理带来了许多不便，也给了我们启示要不断提高分油机的自动化程度。但是其结构比较简单，拆检维修比较容易，轮机员应该准确掌握分油机的结构特点和不同机型的维护要点。随着燃油质量的变差，轮机员应该对分油机及时进行拆检，降低故障率。
本论文是在各位轮机员的悉心指导下完成的，感谢邓轮机长和刘大管轮的关心、支持和帮助，感谢二管轮和三管轮孜孜不倦的传授宝贵的经验，让我对船舶机械有了更进一步的认识和了解，为我完成论文带来了丰富的材料。感谢你们教会了我如何操作和维护保养船舶的各种机械，尤其是三管轮的业务知识，让我对轮机从理论的认识上升到实践的高度。你们的帮助让我离成为一个合格的轮机员有进了一步。同时我也非常感谢大学期间的各位任课老师，在我迷茫的时候，是你们指引我走向祖国航海事业。感谢你们的悉心教导，你们传授的知识将是我航海生涯乃至人生当中宝贵的财富。感谢所有帮助过我的人：我尊敬的老师、船舶领导和各位轮机员。
参考文献
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[2]吴恒,李浩基编译.阿法拉伐现代技术（分油机分册)[M]大连：大连海事大学出版
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