大連港萬通物流有限公司 宮國鵬

大連海事大學(xué)輪機(jī)工程學(xué)院 布景輝 葉朝陽

油船由于承運(yùn)貨物的特殊性，通常會(huì)裝備惰性氣體系統(tǒng)裝置。所謂惰性氣體系指含氧量較低、不足以支持可燃?xì)怏w燃燒爆炸的一種氣體或多種氣體的混合物。燃燒爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)條件：有一定能量的火源，有一定濃度的可燃物，有一定濃度的助燃物（氧氣），只要控制三要素的其中之一即可達(dá)到防火防爆的目的。通過向貨油艙或其他需保護(hù)艙室注入惰性氣體，降低氧含量濃度，從而防止燃燒爆炸的發(fā)生，這是目前被證實(shí)最有效、可行的安全方式。惰性氣體系統(tǒng)裝置依據(jù)惰氣種類及產(chǎn)生方式和裝置的構(gòu)成有多種方式，由于油船主鍋爐煙氣經(jīng)過處理后氧氣含量較低可以充當(dāng)惰氣，油船特別是原油船普遍采用煙氣式惰氣系統(tǒng)。

一、故障案例

某船是一艘運(yùn)載原油的VLCC，采用煙氣式惰氣系統(tǒng)，惰氣的產(chǎn)生流程和系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)如下：兩臺(tái)主鍋爐提供氧含量低于5%的煙氣；煙氣經(jīng)過煙氣選擇閥進(jìn)入海水洗滌塔進(jìn)行洗滌、降溫、除硫、除塵和除濕；風(fēng)機(jī)將處理好后的煙氣從洗滌塔中抽出；風(fēng)機(jī)排出管安裝主控閥，用于將氧含量不合格的惰氣或多余惰氣（壓力高于設(shè)定值時(shí)）排入大氣，使惰性氣體的流量不受貨艙壓力波動(dòng)的影響，從而控制惰氣風(fēng)機(jī)排出的流量和壓力，進(jìn)而鍋爐燃燒室內(nèi)的壓力可以保持相對恒定，保證燃燒質(zhì)量；惰氣輸送至可以防止惰氣倒流的甲板水封塔；惰氣經(jīng)過止回閥和隔離閥至甲板惰氣總管后，被注入貨艙。

某次卸貨作業(yè)，巡回檢查（間隔1 h）發(fā)現(xiàn)，正在運(yùn)轉(zhuǎn)的惰氣風(fēng)機(jī)振動(dòng)較大，并發(fā)出嗡嗡的噪聲，立即啟動(dòng)另一臺(tái)備用風(fēng)機(jī)保證卸貨，停止故障風(fēng)機(jī)。卸貨作業(yè)完成后拆檢發(fā)現(xiàn)，葉輪輪轂有一條周向裂紋，十多片葉片撕裂彎曲。

二、故障分析

該船風(fēng)機(jī)為軸流閉式離心風(fēng)機(jī)，采用單臂懸掛結(jié)構(gòu)，通過剛性聯(lián)軸節(jié)與電機(jī)相連，風(fēng)機(jī)的支撐由電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端的單列向心滾動(dòng)軸承提供。風(fēng)機(jī)出廠至今斷續(xù)運(yùn)行約1000 h即發(fā)生如此嚴(yán)重的損壞，為了查清故障原因，對歷史維護(hù)保養(yǎng)記錄進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)惰氣風(fēng)機(jī)自出廠后多次交替發(fā)生故障。

（1）由于惰氣風(fēng)機(jī)電機(jī)異常振動(dòng)導(dǎo)致全船失電兩次。某次卸貨作業(yè)時(shí)，由于運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)振動(dòng)較大，導(dǎo)致電機(jī)接線柱螺栓松脫，電源相間短路，全船失電，此時(shí)風(fēng)機(jī)累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)506 h；另一次故障同樣也是風(fēng)機(jī)異常振動(dòng)，電機(jī)接線在進(jìn)接線盒處磨破短路，全船失電，風(fēng)機(jī)累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)874 h。

（2）多次在巡回檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲較大，電機(jī)振動(dòng)異常而換用備用風(fēng)機(jī)。

（3）每次故障發(fā)生后，風(fēng)機(jī)拆檢發(fā)現(xiàn)：葉輪有不均勻積炭；葉片有輕微腐蝕點(diǎn)；葉輪無裂紋。電機(jī)解體發(fā)現(xiàn)軸承及軸承座正常，電機(jī)底座螺栓正常。

從歷史故障現(xiàn)象及拆檢情況可以初步判斷電機(jī)工況正常，故障是由風(fēng)機(jī)不平衡而導(dǎo)致的異常振動(dòng)引起的。

三、管理建議

風(fēng)機(jī)的不平衡大多由積炭和腐蝕導(dǎo)致，為此必須首先控制惰氣質(zhì)量。

1.鍋爐的管理

目前鍋爐大多燃用380cSt重質(zhì)燃料油，煙氣的主要成分為未完全燃燒的氧氣、氮?dú)?、一氧化氮和二氧化氮、水蒸氣、硫氧化物、灰分、未燃燒的燃油滴等。煙氣的質(zhì)量直接影響洗滌塔處理后的惰氣質(zhì)量，為了降低風(fēng)機(jī)的腐蝕和積炭，必須從源頭開始控制鍋爐煙氣的質(zhì)量。

（1）惰氣的質(zhì)量指標(biāo)不僅僅是氧含量（低于5%），通常氧含量越低，鍋爐燃燒越不充分，由于貨艙要求氧含量指標(biāo)為8%以下，因此可以將鍋爐煙氣的氧含量控制在3%～4%范圍內(nèi)（通過調(diào)整風(fēng)油比的設(shè)定實(shí)現(xiàn)），以免鍋爐不完全燃燒導(dǎo)致煙氣中含有較多的炭黑、灰分和油滴等易附著物。

（2）控制鍋爐負(fù)荷在合適范圍內(nèi)。為了保證惰氣質(zhì)量，鍋爐的負(fù)荷不應(yīng)低于40%。通常鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)有低于40%負(fù)荷不能啟動(dòng)惰氣系統(tǒng)的設(shè)定，實(shí)際管理者為了節(jié)約燃油有時(shí)會(huì)修改負(fù)荷限制的設(shè)定值，這使得煙氣中炭黑、灰分和油滴等污染物含量大大增加。雖然氧含量合格，但是惰氣的質(zhì)量其實(shí)是不合格的，這不僅會(huì)加大洗滌塔的負(fù)荷和風(fēng)機(jī)不平衡的幾率，還有可能污染貨物。

（3）加強(qiáng)鍋爐吹灰管理。

2.洗滌塔的管理

鍋爐煙氣溫度在250～400 ℃之間，需要冷卻；硫氧化物會(huì)生成稀硫酸蒸氣，在120 ℃下的環(huán)境里會(huì)液化成硫酸，腐蝕設(shè)備；煙氣中的炭黑和灰分會(huì)附著在管路內(nèi)表面形成堵塞，影響氣動(dòng)閥件的正常開閉，破壞風(fēng)機(jī)的平衡，進(jìn)入貨艙污染貨物。因此煙氣需在洗滌塔中洗滌，使其冷卻、除塵、脫硫和除濕以得到合格的惰氣，應(yīng)加強(qiáng)管理影響處理效果的霧化噴嘴、過濾網(wǎng)、除濕器等部件。

3.風(fēng)機(jī)的管理

（1）正確清洗風(fēng)機(jī)。煙氣雖然經(jīng)過洗滌塔的處理，但仍不可避免含有有害物質(zhì)。其中硫酸會(huì)腐蝕風(fēng)機(jī)，炭黑和灰分附著在風(fēng)機(jī)葉片上，可能會(huì)使風(fēng)機(jī)失去平衡，引起振動(dòng)，產(chǎn)生破壞，所以應(yīng)對風(fēng)機(jī)進(jìn)行清洗。正確的清洗時(shí)機(jī)應(yīng)該是每次使用后和發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)振動(dòng)不正常時(shí)，如清洗風(fēng)機(jī)后，振動(dòng)情況不滿意，可反復(fù)清洗。正確的清洗方式是按下風(fēng)機(jī)停止按鈕后，立即通過清洗管路，將一定壓力的淡水噴入風(fēng)機(jī)內(nèi)，利用風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣性，對風(fēng)機(jī)殼體和葉輪進(jìn)行水洗，這樣清洗效果最佳，需要注意的是不可對運(yùn)行中的風(fēng)機(jī)進(jìn)行水洗。調(diào)查該船風(fēng)機(jī)清洗方式，發(fā)現(xiàn)管理人員是在風(fēng)機(jī)完全停轉(zhuǎn)后，打開風(fēng)機(jī)檢查口，進(jìn)行人工水洗和鏟除，這種清洗方式有一個(gè)較大的缺陷：無法清理到隱蔽部位的異物，很容易讓風(fēng)機(jī)失去動(dòng)平衡。此外為防止惰氣中的異物堵塞清洗噴嘴，應(yīng)經(jīng)常吹通清洗管路；清洗使用完畢的風(fēng)機(jī)后，應(yīng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)檢查清洗效果，如有必要應(yīng)反復(fù)清洗；清洗完畢后，打開風(fēng)機(jī)下部的放殘閥，放凈殘水，保證風(fēng)機(jī)停用期間內(nèi)部干燥，以免腐蝕風(fēng)機(jī)。

（2）風(fēng)機(jī)工況監(jiān)控的管理。風(fēng)機(jī)多為單臂懸掛式，當(dāng)風(fēng)機(jī)葉輪失去動(dòng)平衡時(shí)，將會(huì)加大風(fēng)機(jī)電機(jī)的軸承負(fù)荷，從而引起馬達(dá)異常振動(dòng)。本船的兩次全船失電事故皆由此引起，因此必須對風(fēng)機(jī)工況加以監(jiān)控?？紤]到檢查人員的經(jīng)驗(yàn)有高有低，需對被監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行量化：用紅外線溫度儀檢查軸承溫度，所測值不應(yīng)大于環(huán)境溫度加上40 ℃；用振動(dòng)儀測量電機(jī)自由端和驅(qū)動(dòng)端的振動(dòng)，可以取水平和垂直兩個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測量，測量值記入專用記錄簿。本船風(fēng)機(jī)葉輪故障后，建立了風(fēng)機(jī)振動(dòng)測量制度和記錄簿，發(fā)現(xiàn)當(dāng)測量值超過20 mm/s后，風(fēng)機(jī)振動(dòng)會(huì)加劇，這時(shí)換用備用風(fēng)機(jī)，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行清洗，通常一次清洗后風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)比較平穩(wěn)，振動(dòng)測量值降到10 mm/s以下，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

四、結(jié) 語

惰性氣體系統(tǒng)是油船非常關(guān)鍵的安全設(shè)備，在裝卸貨、運(yùn)輸、除氣和原油洗艙等作業(yè)中起到了防火防爆的作用，一旦其不能正常工作（特別是卸貨時(shí)），不但會(huì)耽誤船期，影響船東聲譽(yù)，而且會(huì)影響船舶安全。本例故障的原因是葉輪失去動(dòng)平衡，從而引起振動(dòng)加劇，導(dǎo)致葉輪損壞。風(fēng)機(jī)葉輪失去動(dòng)平衡的原因是多方面的，對于重復(fù)發(fā)生的故障，管理者需要全面分析，不僅需監(jiān)控風(fēng)機(jī)工況、正確清洗，還應(yīng)從源頭抓起，控制好煙氣的質(zhì)量和洗滌的效果，這樣才能延長惰氣風(fēng)機(jī)服務(wù)時(shí)間。

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