银杏轮燃油分油机排渣口跑油故障分析.docx
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银杏轮燃油分油机排渣口跑油故障分析
大连海事大学
毕业论文
二六年九月
“银杏”轮燃油分油机排渣口跑油故障分析
专业班级:
轮机管理02级12班
姓名:
黄俊辉
指导教师:
轮机工程学院
内容摘要
摘要:
离心式分油机具有净化时间短,流量大和效果好的优点,是船舶净化燃油必不可少的关键设备。
它的可靠性是保证燃油系统安全运行的主要环节,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,油中水分和杂质加剧了燃烧室部件和喷油设备元件的腐蚀和磨损,引起主机工作不良,进而影响船舶的正常航行。
本文介绍了“银杏”轮MOPX205型离心式燃油分油机分离筒与排渣系统结构,阐释排渣过程工作原理。
阐述了该分油机在工作过程中出现的排渣口跑油故障现象。
针对该故障,根据分油机的结构特点和基本工作原理,分析了该故障的起因,并进行了相应得检查,最终查出该故障并解决了故障。
关键词:
分油机排渣系统滑动圈滑动底盘塑料堵头
ABSTRACT:
Thecentrifugaloilseparatorhasadvantagesofshorttimeconsumedforpurification,greatthroughout,andgoodeffect.Itisnecessaryandimportantdeviceforship.Itsrelianceisimportantlinktoensurethesafetyrunningoffueloilsystem.Butbecauseofbadusualmaintenanceorimproperrepairoperationetc.,therearemanytroublesintheseparatorwhenthefueloilsystemisunderoperation.Theimpuritiesandwaterfromfueloilincreasetheriskoferosionandwearofcombustionpartsandinjectingdevice,whichwillcausemainenginebadworkandthenaffectthenormalsail.
Thisarticleisbasicallyontheanalysisoftheseparatorbowlanddischargesystemstructureandrelateddischargefunctionofthecentrifugaloilseparator(MOPX205),andthebreakdownthatdischargesystemofthecentrifugaloilseparatornotworkinginorderduringoperationhasbeensetforth.Inaccordancewiththephenomenonofthisbreakdownandcombiningwiththestructureandprinciple,somedetailedfactorswhichmaycausethisbreakdownhavebeenanalyzed.Basedontheanalysisofthesefactorsthecausehasbeenfoundoutandrelevantmeasureshavebeentakentorectifysuchadefaultaswell.
Keywords:
oilseparatordischargingmechanismoperatingslideslidingbowlbottomvalveplug
目录
1、燃油分油机故障现象………………………………………………………………………1
2、分油机基本工作原理、结构及其主要工作过程……………………………………………1
2.1离心式分油机基本工作原理……………………………………………………………1
2.2MOPX205型分油机的基本结构和工作过程……………………………………………2
2.2.1MOPX205型分油机的基本结构……………………………………………………2
2.2.2MOPX205型分油机基本工作过程…………………………………………………3
2.2.3MOPX205型分油机自动排渣过程…………………………………………………5
3分油机排渣口跑油故障分析…………………………………………………………………7
4故障排除与事后调整…………………………………………………………………………8
5结论…………………………………………………………………………………………8
附图:
图1分离筒简图
图2-1分离筒和蜗轮机构
图2-2分油机纵剖图
图3分离筒和供油、排渣装置
图4-1步骤1-排渣前
图4-2步骤2-排渣
图4-3步骤3-排渣
图4-4步骤4-密封
图4-5步骤5-密封
图4-6步骤6-密封
图5分离筒拆解图
图6分离盘片拆解图
“银杏”轮燃油分油机排渣口跑油故障分析
前言
随着世界经济的发展,各国之间的贸易往来的日剧频繁,使得海运成为了各国之间的贸易往来的主要方式,因此船舶就成了当今世界最主要的运输工具了。
目前船用大型低速柴油机,为了提高其营运经济性,其主机所用燃油质量越来越差,一直发展到现在使用劣质燃油来提供动力,因此在燃油进机使用前必须对其进行净化过滤,使其中的杂质和水分分离出来,这样在船舶上就引进了分油机这一设备。
船用燃油分油机在机舱中所占空间不大,但其在船舶动力装置中的地位却是显得非常重要。
它对运转中的柴油机燃油进行处理,去除水分,杂质,从而达到燃油净化的目的,同时分油机在船舶动力装置中还可以用于加热重油。
分油机分离效果的好坏直接决定着进入柴油机高压油泵的燃油的品质的好坏,从而影响主机的运行状况。
虽然分油机结构,形态各异,但具体工作原理都是通过高速旋转产生离心力,将比重不同的油、水、渣分离,并通过不同的途径排出。
由于分油机所分渣油中含的杂质和水分比较多,在机体上容易形成污垢,且其转速通常达6400r/min以上,因此其各部件工作条件比较恶劣,同时其内部结构比较复杂,且往往由于管理人员对燃油分油机日常保养不到位或维修操作不当等原因,使分油机故障成了机舱里比较常见的故障,如分油机出水口跑油,排渣口跑油等。
一、燃油分油机故障现象
“银杏”轮燃油分油机型号为:
α-ALFA-LAVALMOPX205,其整体结构如图2,其分离筒和自动排渣系统结构如图3所示。
它与EPC30控制单元,水分传感器和排水阀等联合使用。
在分油机正常工作时分油机自动供油,从燃油中分离出的水直接由出水口排出,而油渣则由EPC30控制单元控制定时排出(大约30分钟排渣一次)。
排渣完成后自动补工作水进行密封,然后再次进行分油。
某天分油机排完渣后排渣口不能自动关闭而报警,不能正常工作。
二管赶到现场后对其进行人工复位后,其才能继续进行分油,即密封水在排渣后不能正常自动建立,使滑动底盘不能上移到工作位置。
对此,二管轮和电机员对分油机的控制系统和各电磁阀进行检查,但未能查出故障。
一天我值12:
00~16:
00班,分油机再次故障报警,我去分油机房准备复位,当我进入分油机房时,发现分油机的百叶窗有大量燃油涌出,于是我立刻把分油机停下并告知二管轮具体情况。
二管轮了解情况后,赶到现场后手动启动分油机继续分油以观察故障现象,发现分油机工作不一会便又发生排渣口大量跑油。
为了彻底解决故障,二管决定拆下分油机对内部进行检修。
二、分油机基本工作原理、结构及其主要工作过程
1、离心式分油机基本工作原理
图1所示为离心式分油机分离筒结构简图,待分燃油由燃油供给泵从进油管7进入分油机,其分油的基本原理是:
让需净化的油进入分油机中高速旋转,密度较大的水滴和机械杂质所受的离心力最大被甩向外周,水被引出,杂质定期清除(即排渣)。
密度较小的油所受离心力较小便向里流动,从靠近转轴的出口流出。
从而使油得到净化。
由于杂质,水所受的离心惯性力比自身的重力大几千倍,因此,离心式分油机有净化时间短,流量大和效果好的优点。
离心式分油机的核心部件是分离筒,其结构如图1分离筒本体2由立轴带动高速旋转(一般速度为6000——8000r/min)。
分离筒内有若干不锈钢分离盘3,盘厚为0.4-1.5mm,盘的间距为0.5-1.0mm,叠套在盘架10上。
盘架与分离筒底盘12、本体2间彼此有固定,一起旋转,分离盘是呈伞状,其中心角在60-100度之间。
1-转动立轴2-分离筒本体3-分离盘
4-锁紧环5-分离筒盖6-小锁紧环
7-进油管8-分水顶盖9-重力环
10-盘架11-分配孔12-分离筒底盘
13-厚顶盖14-分杂盘15-盘架(无孔)
图1分离筒简图
分油机分油前应将一部分热水(来自热水压力柜)经进油口注入分离筒(参看图1),使之在筒内外周形成水封区,然后使待净化的油经分油机油泵供至油管7,进入分离筒后流向下部,再经盘架10的分配孔进入分离盘间,被分离盘分成若干层的油随分离筒一起高速运转,由于在外周已经形成一圈水封,故能防止油从出口跑掉。
当从油中分出水时,它将排挤原来的水封水,经顶盖8和分离筒盖5,重力环9间的环形空间由出水口排出。
油中的机械杂质将穿过水封区被聚在分离筒内壁上,净油则连续地经过盘架和顶盖间的环形通道流至出油口,流出分油机。
2、MOPX205型分油机的基本结构和工作过程
2.1MOPX205型分油机的基本结构
如图2所示为MOPX205型分油机主要机构。
分油机包括支架、外部附属的马达(A)和支架罩。
支架内部装有带弹性的联轴器(B)、摩擦离合器(C)和蜗轮机构(D)的水平驱动轴。
蜗轮机构浸泡在油池内。
水平轴驱动可选择的齿轮油泵(E),并经蜗轮机构驱动垂直轴(F)。
分离筒(I)装在机架罩内垂直轴的上部,其本身带有油的进出装置和排油机构,并由机架上部的轴承支撑。
分油机的油、水进/出口(1、4、5和10)位于机架罩的上部,用于排渣机构的工作水(15、16)引入分离筒下部和支架上部的配水盘(H)。
分离过程是在由马达经蜗轮机构驱动的分离筒内进行的,摩擦离合器可以保证分油机起动和加速过程和缓,从而防止马达和蜗轮机构过载。
高速旋转的分离筒可以获得足够的离心力。
因而,渣、水可以有效地从油中分离出来。
待分油经进口
(1)进入分离筒,分离出的净油经出口(4)流出分油机。
分离出的水经出口(5)连续排出。
分离出的泥渣聚集于分离筒内周壁,经排渣口(6)间歇排出。
图2-1分离筒和蜗轮机构图2-2分油机纵剖图
1-油进口4-净油出口5-水出口1-油进口4-净油出口5-水出口6-排渣口
6-排渣口10-水封水/置换水进口10-水封水/置换水进口15-开启水进口
15-开启水进口16-密封水进口16-密封水进口A-马达B-驱动轴及弹性联轴器
C-摩擦离合器D-蜗轮E-供油泵F-垂直轴
G-垂直轴上部支撑装置H-配水盘I-分离筒
2.2MOPX205型分油机基本工作过程
如图3所示为MOPX205型分油机分离筒和排渣系统结构。
分离筒本体(J)和筒盖(F)用大锁紧环把它们紧在一起。
筒内安装配油器(D),配油锥体(VV)和分离盘组(G),待分油流过配油器,配油锥体,在分离盘组内进行分离。
分离盘最上端为顶盘E,其颈部与液位环C形成油腔(aa),向心泵(U)将油腔中的净油泵出分离筒。
分出的水沿分离盘组的外缘上升,经顶盘流至油腔上部的水腔(a)溢过重力环(AA)由向心泵(T)泵出。
分出的渣朝筒内四周运动,汇集在分离盘组外缘的渣空间(ii),通过排渣口(I)定时排出。
重力环或分杂盘被小锁紧圈(B)固定在分离筒盖上,此锁紧圈也构成小腔的上盖。
其自动排渣系统主要由滑动底盘(K),滑动圈(L),配水盘(Z)及工作水系统等组成。
该分油机的工作过程可以自动控制也可以手动控制,具体工作过程如下:
(1)当要进行分油作业时,起动分油机,待达到额定转速后,打开水阀,密封和补偿水进口(16)进水,密封水经配水盘下部的密封水腔。
由于此时在弹簧(O)的作用下,滑动圈将泄水阀(X)关闭,密封水腔形成密封状态。
在分离筒高速运转的情况下,滑动底盘下方的压力大于上方的压力,从而使滑动底盘紧压在分离筒盖上,使其保持密封,以进行分油作业。
(2)分离筒密封好后,便可开启进水口(10)进水封水。
待分离筒水封好后[一般以出水口(5)有少量水流出为准],便可进油,进行正常分油作业。
若在分油过程中,密封水有少量泄漏,水阀便打开,从密封和补偿水进口(16)进水进行补偿。
(3)当要排渣时,进油口
(1)停止进油,进水口(10)进置换水,进行分离筒内部冲洗和赶油,以利排渣和减少排渣时油的损失。
然后打开水阀,开启工作水进口(15)进水,经配水盘进入开启水腔(Y),直至滑动圈上部开启水压力大于下部弹簧(O)弹力。
此时滑动圈向下移动,打开泄水阀(X)使滑动底盘下部密封水腔的密封水泄出。
滑动底盘此时在其上部的压力作用下迅速下落,打开排渣口排渣。
图3分离筒和供油、排渣装置
1-油进口;4-净油出口;5-水出口;10-水封水/置换水进口;15-开启水进口;16-密封水和补偿水进口;a-水腔;AA-比重环;aa-油腔;B小缩紧环及油腔盖;C液位环;D-配油器 E-顶盘;F-分离筒筒盖;G-分离盘组;H-大锁紧环;I-排渣口;ii-渣空间;J-分离筒筒本体; K-滑动底盘;L-滑动圈;M-喷嘴;O-弹簧;T-向心水泵;U-向心油泵;V-进入管;VV-配油锥体;W-密封环;X-泄水阀;Y-开启水腔;Z-配水盘;ZZ-弹簧座;
2.3MOPX205型分油机自动排渣过程
本机是自动排渣型分油机,它的排渣形式是全部排渣式。
图4表示分离筒的操作系统,它接到工作水箱两个高压水管路并带有控制部分排渣和全部排渣功能的程序控制设备。
用于全部排渣的管路上带有减压阀,电磁阀和电压表;另一条高压管路无减压设施,用于全部排渣功能。
两条高压管路用一根管接到操纵系统。
(1)步骤1-排渣前
工作水箱的供水通到分离铜下面的配水室,配水盘(和预置高度的水箱)确保配水室的滑动地盘下部水位恒定。
滑动底盘下部空间的水和分离筒中的液体施加的力正比于其作用面积。
由于下部和工作水接触的面积大于上部分离液接触的面积,因此,向上的力大于直接向下的力。
只要存在这种情况,滑动底盘就处于上面的位置,关闭分离筒周围的排渣口。
要使排渣口打开,就必须通过泄放掉滑动底盘下部空间的工作水来减少向上的力,然后通过分离筒中液体压力将滑动底盘压下。
为此就必须使滑动底盘下落打开封闭滑动底盘下部空间工作水的泄水孔,在其关闭时,保持滑动底盘下部水位,。
滑动圈是用若干个弹簧将其顶在上面位置,要使其下落,弹簧力就必须被克服,如此可使滑动底盘下落。
图4-1步骤1-排渣前图4-2步骤2-排渣
(2)步骤2-排渣
全部排渣的第一步,无例外进油必须停止。
要避免一定程序中分离液不必要的损失,清洗水向分离筒中心流动,可用来置换分离筒中的液体。
当该部进行完毕后,非减压管路中的电磁阀通过程序控制来的全部排渣功能脉冲信号触发开启,让高压水流入配水室,高压水从保持最大水位更靠近中心的位置流入配水室,防止背压影响供水水位向中心靠近直至超过配水腔唇,然后通过壳体上钻的孔进入滑动圈开启腔室。
在开启空间有两个泄水喷嘴。
然而由于进入开启空间的水量要大于从喷嘴流出的量,因此可建立起水量。
在离心力作用下,水压力逐渐增大作用在滑动圈上,当该压力超过弹簧力时滑动圈下移。
(3)步骤3-排渣
当滑动圈下移打开泄水口时,滑动圈下部的水泄放出分离筒,见图4-3。
这时滑动圈下部水位和配水室水位外移,自动地防止多于的水进入空腔靠向中心。
在此步骤,非减压高压管路上的电磁阀已经通过排渣程序控制设备控制关闭。
供给滑动圈上部开启空间水量取决于从静止不动的配水室中的瞬时溢流量。
只有在开启室间中的水通过泄放喷嘴放掉后弹簧才能使滑动圈上移关闭泄水孔。
随着在滑动底盘下部水位向外移,向上的力减小,当向上的力小于分离筒中液体作用的向下压力时,滑动底盘下落,打开存渣空间进行排渣。
图4-3步骤3-排渣图4-4步骤4-密封
(4)步骤4-密封
现在从配水室溢流的水已全部进入到开启空间,随着水从喷嘴排出,作用在滑动圈上的向下的力减小,当这个力不足以压缩弹簧时滑动圈向上移动,关闭分离筒上的泄水孔。
由于全部排渣是靠非减压管路上所供给的水操纵的,供到开启空间中水量大,因此,从喷嘴排出要经过比较长时间。
这段时间里滑动底盘下部的水全部放掉。
滑动底盘一直处在较低的位置,分离筒的排渣继续。
要关闭分离筒,就必须是滑动底盘下部空间充满水。
该工作水可以由工作水箱提供,但由于流速较低,需要较长时间才能关闭分离筒。
这样会相对减少分油机的有效分离时间。
如要使滑动底盘上升快,则从工作水箱供给的水需要增加。
这可以通过减压的高压水管路来水补充。
(5)步骤5-密封
见图4-5,在弹簧压力下,滑动圈关闭滑动底盘下部空间。
当排渣程序控制设备水的控制信号使减压高压管路上的电磁阀打开时,高压水供到操纵系统,该水流过配水室开始充到滑动底盘下部空间。
当滑动底盘下部空间排出的水将滑动圈下部密封室充满到和上部开启空间的水位一样时(相同半径),这两个腔室内的水压力相同。
滑动圈在下部的弹簧压力作用下关闭。
滑动底盘下部的密封水开始建立,当下部水压超过分离筒内的压力时,滑动底盘上移,关闭分离筒排渣。
图4-5步骤5-密封图4-6步骤6-密封
(6)步骤6-密封
排渣循环的最后步骤是排渣程序控制设备发出脉冲信号使减压高压管路上的电磁阀关闭。
所有的工作水从开启空间中已经排泄出去,弹簧力全部作用在滑动圈上使三个泄水孔保持关闭。
滑动底牌下部空间的水压使它顶在分离筒密封圈上。
通过工作水箱高度和配水盘保持的压力平衡,保持滑动底盘下面的水位恒定。
然后,供给阀打开,分离液流注分离筒。
如图4-6。
排渣循环现在完全结束,分离继续直到排渣程序控制器再次发出排渣信号为止。
三、分油机排渣口跑油故障分析
结合以上对分油机的工作原理和工作过程的分析,对于分油机在工作中出现排渣口跑油这一故障,都是由于排渣口未能封闭造成的。
下面列出了各种可能引起该故障发生的原因:
(1)高置水箱无水或配水系统堵塞。
若没有工作水,则分油机的滑动底盘无法被托起,这样引入的水封水就会从排渣口跑掉,就无法形成水封。
由于没有油水分界面的压力,油就会在离心力的作用下被甩出分离筒,而不是从油口流出。
如果高置水箱无水或配水系统堵塞、以及配水系统部分管路脏堵,水就不能进入分离筒,就无法建立起水封,造成排渣口跑油。
(2)滑动底盘周向密封圈失效,造成滑动底盘下部密封水的大量泄漏,使得补偿水的供给量弥补不了泄漏量,导致滑动底盘下落,排渣口打开而跑油。
(3)分离筒主体上的节流小孔(喷嘴M-如图3)堵塞,不能泄水,造成滑动圈不能在弹簧力的作用下上移,从而使密封水腔的泄水孔不能被关闭,滑动底盘下部空间无法建立起密封水从而导致排渣口无法关闭。
(4)滑动圈上的塑料堵头失效或者弹簧失效(无法把滑动圈弹上去),也会造成滑动底盘下部空间无法建立起密封水从而导致排渣口无法关闭,产生排渣口跑油故障。
(5)滑动底盘上端面主密封环失效,使分离筒盖与分油机的活动底盘之间密封不良。
导致水封水泄漏,引起排渣口跑油。
主密封环即水封水的密封环,它位于分离筒盖上,其作用是阻止水封水泄漏。
当滑动底盘被工作水托起来,贴合在分离筒盖上后,靠它密封贴合面。
如果主密封环损坏不能进行有效密封,就会使分离筒内液体与排渣口相通,引入的水封水在极高的转速下产生极大的离心力,使水从分离筒与活动底盘之间的空隙中迅速泄漏。
即从排渣口跑掉,无法建立起正常的水封,在分油的过程中也会使油从排渣口跑掉。
(6)传动齿轮和轴承过度磨损使立轴下沉,造成分油机滑动底盘与分离筒盖之间密封不良,排渣口不能关闭,导致排渣口跑油。
根据以上分析,我们首先检查高置水箱中是否失水以及分油机的配水系统是否存在堵塞,这种情况最为明显,也是最常见的故障因素。
我们通过检测高置水箱的水位发现水位正常,在允许范围内。
而且通过检查配水系统外部各阀有水流过,说明分油机的配水系统的外部不存在堵塞。
那么故障应该是发生在分油机的内部空间。
于是我们将分油机拆开,对其内部元件进行检查。
当我们刚一打开分离筒盖时,就发现其分离筒内部异常的脏,这让我们对故障的起因有了一个大概的估计。
为了将故障原因彻底弄清,我们首先对工作水系统管道进行手动开关测试,看其是否被堵,测试后发现其畅通未被堵塞。
这样我们就排除了配水系统堵塞这一故障因素。
显然,故障的起因在很大程度上发生在分油机内部机构上,于是我们将重点放在了分离筒内部附件上,以从中找出故障的原因。
我们在上面分析过滑动圈上的塑料堵头失效或者弹簧失效会造成滑动底盘下部空间无法建立起密封水从而导致排渣口无法关闭。
当我们把滑动圈XX从分离盘上拆下后检查发现弹簧Y弹力正常,不可能失效。
但发现塑料堵头X有显著磨损,并且有一个已经裂开。
因此可以推出产生跑油的故障之一是塑料堵头失严。
接着我们继续检查其他部件,因为以上的分析的故障原因中还有滑动底盘周向密封圈失效和转动齿轮和轴承过度磨损使立轴下沉,造成分油机活动底盘与分离筒盖之间密封不良,排渣口不能关闭,从而导致排渣口跑油。
我们即把分油机进一步拆开,彻底检查,以免返工。
我们打开齿轮箱检查转动件,发现部件无磨损痕迹,状态良好。
对于滑动底盘的周向密封圈,有可能因为过脏而失效,通过检查,我们发现滑动底盘周向密封圈由于长期分油使得胶圈和凹槽内非常脏。
当我们把周向密封圈从凹槽中拿出来时,发现其密封圈的弹性变弱,再次放入槽中已不能贴紧凹槽内壁,这样就有可能使周向密封圈的密封作用失效,从而导致分油机在工作的过程中出现排渣口跑油。
同时我们又发现分离盘的表面非常脏,一些重油沉积在分离盘表面,使得有的相邻分离盘已无法分开。
对于此事,我们想到这也可能是导致排渣口跑油的原因,因为分离盘之间的间隙被油泥堵死,如果分油的话分离出来的油在向中心油口流动时被油泥堵住,不能流出,只好向分离筒外缘扩散。
当排渣时就会随油渣一起从排渣口排出而造成跑油。
经过以上的分析,我们找出了引起此次故障原因:
由于滑动圈塑料堵头失效,滑动底盘周向密封圈失效和分离盘过脏而造成了此次排渣口跑油的故障。
四、故障排除与事后调整
在分油机发生故障后,二管轮组织我们几个实习生一起把分油机拆开对其进行检修。
对于过脏的分油盘,我们只有用柴油清洗,在清除分离盘时一定要注意:
分离盘在装到盘架上时分两层,如图6所示。
中间由翼子板R隔开,在装复时一定要按照原来的数量把分离盘装到上下层,正常情况下盘间距为0.5~1.0mm。
在装复分离盘时不要用力过大,防止盘片变形。
清洗好分离盘后,就得换塑料堵头,旧塑料堵头用适当的螺杆从孔中敲出,在安装新塑料堵头时一定要用木块垫着堵头的表面后才能用锤把塑料堵头敲下,防止塑料堵头变形。
三个塑料堵头全部上好后,检查三个平面是否在同一个平面,如果不在同一个平面得调整直至达到要
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