论文部分内容阅读
摘 要：介绍了LSK2-0.7型船用辅锅炉燃油系统的组成和燃烧器工作原理，针对辅锅炉伺服机构内部齿轮断裂导致火焰故障的原因进行了分析，并总结了处理经验。
关键词：辅锅炉;燃烧器;火焰故障;伺服机构
0 引言
LSK2-0.7型船用辅锅炉为立式针形管低压饱和蒸汽辅锅炉，主要用于机舱主机高温淡水及滑油预热系统、分油机等主要设备的加热，同时为全船的海底门杂质吹除、高温厨房、冬天中央空调器等加热设备提供蒸汽。因此，辅锅炉能否正常工作至关重要。根据以往经验，辅锅炉火焰故障多为燃油系统故障所致，而本次伺服机构出现故障导致火焰故障尚属首例。
1 燃油系统
1.1 燃油系统组成
本锅炉燃油系统设计简单可靠、安装简易，为船用柴油专用，使用时柴油不需要加温，供油只需适当的重力便可。油路为回路式设计，过剩的油量返回至油柜，以保持燃油雾化压力的恒定，达到最佳燃烧效果。柴油柜出口设有截止阀及双联滤器。燃烧器的油泵供油及回油安装柔性软管，保证了燃烧器开启时无须拆卸油管。燃油截止阀组合用于快速隔离燃烧器上的油路系统，阀组上设有限位开关以防止燃烧器误操作，保障了维修人员的人身安全。图1为辅锅炉燃油系统图。
1.2 燃烧器工作原理
燃烧器有自动和手动两种控制模式。当燃烧器处于自动控制状态时，燃烧器的程序会自动对风机启动、扫风、点火、喷油燃烧、大火、小火等进行控制，并配合光敏单元对燃烧火焰进行监测。若在点火喷油后5 s内未能建立正常的火焰信号，进油阀会马上关闭，切停喷油并产生火焰故障报警。同样，在燃烧中如失去正常的火焰信号，进油阀会在1 s内关闭，切停喷油和报警。点火前的预扫风和自动熄火后扫风的设定时间，能满足燃烧室换气4次的要求。图2为燃烧器燃油供给图，表1为燃烧器部件及作用。
2 点火困难的原因分析与处理
2.1 故障现象
在船舶靠港停泊期间，某日，岗位人员正常启动辅锅炉时发现辅锅炉在点火后8～10 s自动停止燃烧，并出现火焰故障报警。经过几次重新点炉依旧无法启动，最后岗位人员决定先启动备用辅锅炉，备用辅锅炉正常运行后，岗位人员立即针对辅锅炉故障现象进行原因分析及处理。
2.2 原因分析与处理
结合以往辅锅炉出现的故障情况及检查分析，故障原因主要包括光敏单元故障、燃油压力不足、喷油嘴雾化不良、电磁阀卡死、风门开度过小5个方面，下面针对故障现象，就这5个方面的原因逐一进行分析和排除。
2.2.1 光敏单元故障
当出现火焰故障报警时，岗位人员首先对光敏单元进行检查，因为光敏单元主要负责对炉膛内燃烧火焰进行检测，点火后5 s内没有发现火焰信号，安全电磁阀和1#电磁阀会立刻关闭，切断供油并发出火焰故障报警。在锅炉运行过程中检测不到火焰信号，也将在1 s内切断安全电磁阀、1#电磁阀和2#电磁阀并发出火焰故障报警。光敏单元是最容易出现故障的部位，因为光敏单元的检测依靠光敏单元上的镜片，而镜片容易被积灰遮挡，出现报警，其次是光敏单元因为本体内部损坏发生故障。经检查，光敏单元镜片上有少量积灰，不足以引发报警，光敏单元本体内部线路完好正常，故此项可以被排除。
2.2.2 燃油壓力不足
将光敏单元部件可能发生故障这一原因排除后，检查燃烧器供油管路的三道滤器。辅锅炉燃油供给依靠设置在燃烧器上层的重力油柜，再由油泵进行二次增压将油压加到参数要求送至喷嘴。从油柜出口至油泵进口这一段管路及油泵本体共有三道滤器，滤器脏堵将直接导致燃油压力不足。LSK2-0.7型辅锅炉使用的是轻柴油，较为干净，正常情况下不会出现脏堵。经检查，滤器脏堵程度不足以导致故障出现，故此项可以被排除。
2.2.3 喷油嘴雾化不良
经以往故障分析总结得出，当喷油嘴机械部分出现偏差或故障时，燃油得不到充分的雾化，会导致点火电极无法点燃燃油。当喷油嘴出现泄漏时，在燃烧器每次启动时都会有过量的燃油喷出，致使电极无法点燃燃油。当喷油嘴本体内部滤网脏堵或滤网损坏喷嘴油道被堵时，喷出油量较少或无油喷出，也无法点火。根据以往排查的三项问题，岗位人员对喷油嘴进行了拆卸检查试验，经检查，喷油嘴机械部分正常，滤网完好，油道通畅，所以此项可以被排除。
2.2.4 电磁阀卡死
在拆检喷油嘴、确定喷油嘴没有问题后延后安装，对安全电磁阀、1#/2#电磁阀手动进行开关，并用压缩空气对管路进行试验检查，经检查，3个电磁阀均正常后装复喷油嘴，此项可以被排除。
2.2.5 风门开度过小
根据以往故障分析，当配风过大时火焰易发生脱头熄灭，配风过小时易冒黑烟。岗位人员对风门开度情况进行检查，发现小火时风门开度只有正常位置的2/3，大火时风门不动作。因此，初步判断是风门开度过小导致火焰故障。岗位人员随即对风门控制连杆进行检查，并按说明书对风门进行调节。
说明书：伺服机构附有0°～90°的刻度板，驱动轴上指针在刻度板上的位置就是风门板的位置（风门挡板如图3所示）。与驱动轴相连的凸轮上有刻度盘，凸轮调节块上的小指针指向刻度，从而给出对应于限位开关位置的各个风门位置。
伺服机构结构图如图4所示，凸轮调节块功能设定表如表2所示。
岗位人员检查控制连杆正常，再按说明书调节风门，在调节过程中发现伺服机构风门控制位置正常，但风门开不到位，这说明是伺服机构出现问题。检查发现凸轮Ⅱ调节齿轮断裂，导致在运行时齿轮转动到断裂处时卡滞，手动脱开传动轮跳过断裂处正常转动，转到断裂处再次卡滞，故障最终定位就在这里。由于船上没有相应备件，岗位人员立即联系辅锅炉厂家订购备件，但因为订购备件时间长、价格高等原因，在订购备件的同时，岗位人员利用3D打印机对调节齿轮进行制作，因材料限制，制作的齿轮只能作为应急使用。在岗位人员制作好后，更换上新齿轮进行点火试验，火焰故障排除，辅锅炉运行正常。岗位人员后续将对材料有针对性地进行选购，在保证设备正常运行和安全性的前提下兼顾经济性。
3 结语
本文首先介绍了LSK2-0.7型船用辅锅炉燃油系统及部件的作用，针对火焰故障这一现象，岗位人员结合以往的故障处理经验进行分析判断，对可能出现故障的部位进行逐一排查，从最容易、最常见的故障部位开始，逐步向难推进。经过多次排查试验，最后将故障定位。处理故障时，在保证设备正常运行和安全性的前提下兼顾了经济性。辅锅炉是船舶重要辅助设备，其运行正常与否直接决定船舶主动力是否能正常运行，同时也影响全船人员的生活，一旦辅锅炉出现故障不能及时排除将会导致严重后果。因此，确保辅锅炉的安全稳定运行尤为重要。
[参考文献]
[1] 青岛船用锅炉厂有限公司.LSK型立式针形管锅炉说明书[Z]，2005.
[2] 青岛船用锅炉厂有限公司.LSK型立式针形管锅炉[Z]，2006.
[3] 李秀中.锅炉设备与安全技术[M].上海：上海科学普及出版社，2003.
[4] 胡启祥.船舶辅机[M].北京：人民交通出版社，2010.
[5] 李光.锅炉工[M].延边：延边人民出版社，2002.
收稿日期：2021-04-06
作者简介：曹鹏飞（1990—），男，江苏盐城人，钳工高级，研究方向：船舶管系。
关键词：辅锅炉;燃烧器;火焰故障;伺服机构
0 引言
LSK2-0.7型船用辅锅炉为立式针形管低压饱和蒸汽辅锅炉，主要用于机舱主机高温淡水及滑油预热系统、分油机等主要设备的加热，同时为全船的海底门杂质吹除、高温厨房、冬天中央空调器等加热设备提供蒸汽。因此，辅锅炉能否正常工作至关重要。根据以往经验，辅锅炉火焰故障多为燃油系统故障所致，而本次伺服机构出现故障导致火焰故障尚属首例。
1 燃油系统
1.1 燃油系统组成
本锅炉燃油系统设计简单可靠、安装简易，为船用柴油专用，使用时柴油不需要加温，供油只需适当的重力便可。油路为回路式设计，过剩的油量返回至油柜，以保持燃油雾化压力的恒定，达到最佳燃烧效果。柴油柜出口设有截止阀及双联滤器。燃烧器的油泵供油及回油安装柔性软管，保证了燃烧器开启时无须拆卸油管。燃油截止阀组合用于快速隔离燃烧器上的油路系统，阀组上设有限位开关以防止燃烧器误操作，保障了维修人员的人身安全。图1为辅锅炉燃油系统图。
1.2 燃烧器工作原理
燃烧器有自动和手动两种控制模式。当燃烧器处于自动控制状态时，燃烧器的程序会自动对风机启动、扫风、点火、喷油燃烧、大火、小火等进行控制，并配合光敏单元对燃烧火焰进行监测。若在点火喷油后5 s内未能建立正常的火焰信号，进油阀会马上关闭，切停喷油并产生火焰故障报警。同样，在燃烧中如失去正常的火焰信号，进油阀会在1 s内关闭，切停喷油和报警。点火前的预扫风和自动熄火后扫风的设定时间，能满足燃烧室换气4次的要求。图2为燃烧器燃油供给图，表1为燃烧器部件及作用。
2 点火困难的原因分析与处理
2.1 故障现象
在船舶靠港停泊期间，某日，岗位人员正常启动辅锅炉时发现辅锅炉在点火后8～10 s自动停止燃烧，并出现火焰故障报警。经过几次重新点炉依旧无法启动，最后岗位人员决定先启动备用辅锅炉，备用辅锅炉正常运行后，岗位人员立即针对辅锅炉故障现象进行原因分析及处理。
2.2 原因分析与处理
结合以往辅锅炉出现的故障情况及检查分析，故障原因主要包括光敏单元故障、燃油压力不足、喷油嘴雾化不良、电磁阀卡死、风门开度过小5个方面，下面针对故障现象，就这5个方面的原因逐一进行分析和排除。
2.2.1 光敏单元故障
当出现火焰故障报警时，岗位人员首先对光敏单元进行检查，因为光敏单元主要负责对炉膛内燃烧火焰进行检测，点火后5 s内没有发现火焰信号，安全电磁阀和1#电磁阀会立刻关闭，切断供油并发出火焰故障报警。在锅炉运行过程中检测不到火焰信号，也将在1 s内切断安全电磁阀、1#电磁阀和2#电磁阀并发出火焰故障报警。光敏单元是最容易出现故障的部位，因为光敏单元的检测依靠光敏单元上的镜片，而镜片容易被积灰遮挡，出现报警，其次是光敏单元因为本体内部损坏发生故障。经检查，光敏单元镜片上有少量积灰，不足以引发报警，光敏单元本体内部线路完好正常，故此项可以被排除。
2.2.2 燃油壓力不足
将光敏单元部件可能发生故障这一原因排除后，检查燃烧器供油管路的三道滤器。辅锅炉燃油供给依靠设置在燃烧器上层的重力油柜，再由油泵进行二次增压将油压加到参数要求送至喷嘴。从油柜出口至油泵进口这一段管路及油泵本体共有三道滤器，滤器脏堵将直接导致燃油压力不足。LSK2-0.7型辅锅炉使用的是轻柴油，较为干净，正常情况下不会出现脏堵。经检查，滤器脏堵程度不足以导致故障出现，故此项可以被排除。
2.2.3 喷油嘴雾化不良
经以往故障分析总结得出，当喷油嘴机械部分出现偏差或故障时，燃油得不到充分的雾化，会导致点火电极无法点燃燃油。当喷油嘴出现泄漏时，在燃烧器每次启动时都会有过量的燃油喷出，致使电极无法点燃燃油。当喷油嘴本体内部滤网脏堵或滤网损坏喷嘴油道被堵时，喷出油量较少或无油喷出，也无法点火。根据以往排查的三项问题，岗位人员对喷油嘴进行了拆卸检查试验，经检查，喷油嘴机械部分正常，滤网完好，油道通畅，所以此项可以被排除。
2.2.4 电磁阀卡死
在拆检喷油嘴、确定喷油嘴没有问题后延后安装，对安全电磁阀、1#/2#电磁阀手动进行开关，并用压缩空气对管路进行试验检查，经检查，3个电磁阀均正常后装复喷油嘴，此项可以被排除。
2.2.5 风门开度过小
根据以往故障分析，当配风过大时火焰易发生脱头熄灭，配风过小时易冒黑烟。岗位人员对风门开度情况进行检查，发现小火时风门开度只有正常位置的2/3，大火时风门不动作。因此，初步判断是风门开度过小导致火焰故障。岗位人员随即对风门控制连杆进行检查，并按说明书对风门进行调节。
说明书：伺服机构附有0°～90°的刻度板，驱动轴上指针在刻度板上的位置就是风门板的位置（风门挡板如图3所示）。与驱动轴相连的凸轮上有刻度盘，凸轮调节块上的小指针指向刻度，从而给出对应于限位开关位置的各个风门位置。
伺服机构结构图如图4所示，凸轮调节块功能设定表如表2所示。
岗位人员检查控制连杆正常，再按说明书调节风门，在调节过程中发现伺服机构风门控制位置正常，但风门开不到位，这说明是伺服机构出现问题。检查发现凸轮Ⅱ调节齿轮断裂，导致在运行时齿轮转动到断裂处时卡滞，手动脱开传动轮跳过断裂处正常转动，转到断裂处再次卡滞，故障最终定位就在这里。由于船上没有相应备件，岗位人员立即联系辅锅炉厂家订购备件，但因为订购备件时间长、价格高等原因，在订购备件的同时，岗位人员利用3D打印机对调节齿轮进行制作，因材料限制，制作的齿轮只能作为应急使用。在岗位人员制作好后，更换上新齿轮进行点火试验，火焰故障排除，辅锅炉运行正常。岗位人员后续将对材料有针对性地进行选购，在保证设备正常运行和安全性的前提下兼顾经济性。
3 结语
本文首先介绍了LSK2-0.7型船用辅锅炉燃油系统及部件的作用，针对火焰故障这一现象，岗位人员结合以往的故障处理经验进行分析判断，对可能出现故障的部位进行逐一排查，从最容易、最常见的故障部位开始，逐步向难推进。经过多次排查试验，最后将故障定位。处理故障时，在保证设备正常运行和安全性的前提下兼顾了经济性。辅锅炉是船舶重要辅助设备，其运行正常与否直接决定船舶主动力是否能正常运行，同时也影响全船人员的生活，一旦辅锅炉出现故障不能及时排除将会导致严重后果。因此，确保辅锅炉的安全稳定运行尤为重要。
[参考文献]
[1] 青岛船用锅炉厂有限公司.LSK型立式针形管锅炉说明书[Z]，2005.
[2] 青岛船用锅炉厂有限公司.LSK型立式针形管锅炉[Z]，2006.
[3] 李秀中.锅炉设备与安全技术[M].上海：上海科学普及出版社，2003.
[4] 胡启祥.船舶辅机[M].北京：人民交通出版社，2010.
[5] 李光.锅炉工[M].延边：延边人民出版社，2002.
收稿日期：2021-04-06
作者简介：曹鹏飞（1990—），男，江苏盐城人，钳工高级，研究方向：船舶管系。