童大鵬，諶 強(qiáng)，尤 江

（1.海軍士官學(xué)校，安徽蚌埠 233010；2.91257部隊(duì)，浙江舟山 316000）

現(xiàn)代船舶蒸汽動(dòng)力裝置主要由鍋爐、汽輪齒輪減速機(jī)組、軸系及其它輔機(jī)組成。由鍋爐裝置產(chǎn)生的過(guò)熱新蒸汽，在高壓汽輪機(jī)中做功后再到低壓汽輪機(jī)中做功，實(shí)現(xiàn)蒸汽能量的梯級(jí)利用。高、低壓汽輪機(jī)（簡(jiǎn)稱為主機(jī)）經(jīng)齒輪減速器把轉(zhuǎn)矩傳到軸系，通過(guò)螺旋槳推動(dòng)船舶前進(jìn)或后退。做功后的廢蒸汽排入主冷凝器，在其中被冷凝成水，凝水由凝水泵抽出后通往抽氣器作為冷卻水，然后送往除氧器中除氧，再由增壓泵將除氧后的凝水抽出，送往給水泵，由給水泵送回鍋爐裝置，再受熱蒸發(fā)變成蒸汽，再次送往主機(jī)做功，形成連續(xù)的蒸汽動(dòng)力裝置汽水循環(huán)。

1 故障現(xiàn)象

某型蒸汽動(dòng)力船在執(zhí)行任務(wù)期間，值班人員發(fā)現(xiàn)2#主機(jī)監(jiān)控面板上顯示凝水鹽度值緩慢升高，在未達(dá)到警戒值（警戒值為凝給水系統(tǒng)離子交換器進(jìn)口鹽度高于0.55 mg/L）前采取校正鹽度計(jì)的措施，并上報(bào)機(jī)電部門指揮所請(qǐng)示化驗(yàn)。值班人員檢查凝水鹽度顯示表后確認(rèn)其工作正常，此時(shí)凝水鹽度繼續(xù)升高，直到超過(guò)表顯量程（2 mg/L）。

凝水鹽度升高會(huì)對(duì)汽輪機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重隱患，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）航行狀態(tài)下，船舶對(duì)高機(jī)動(dòng)性的特殊要求使得主汽輪機(jī)組必須處于規(guī)定的狀態(tài)，需要保持出航準(zhǔn)備等級(jí)。如果沒(méi)有及時(shí)排除凝水鹽度升高的故障，一旦鹽度超過(guò)警戒值會(huì)使整個(gè)梯次的動(dòng)力系統(tǒng)不能投入工作，導(dǎo)致船舶不能按照上級(jí)指令及時(shí)變更狀態(tài)。

2）海上航行期間，凝水鹽度升高會(huì)影響離子交換器中交換樹(shù)脂的正常工作，甚至?xí)斐呻x子交換失效的嚴(yán)重后果。同時(shí)，船上所配人員和裝備并不具備更換離子交換器交換樹(shù)脂的條件和能力，因此必須及時(shí)處理凝水鹽度升高的問(wèn)題。

3）凝水鹽度升高會(huì)污染正在使用的爐水。爐水作為蒸汽動(dòng)力裝置汽水循環(huán)的工質(zhì)，對(duì)其質(zhì)量要求較高，受污染的爐水棄之不用會(huì)造成爐水的損失，備用水柜及造水機(jī)生產(chǎn)的爐水雖然能夠保障一個(gè)動(dòng)力梯次的爐水更換，但需要調(diào)用全部備用爐水。若備用爐水量低于警戒值，會(huì)限制船舶的航行距離。

2 裝備結(jié)構(gòu)原理

某型船汽輪機(jī)組采用凝汽式，即機(jī)組排出的乏汽通過(guò)冷凝的方式進(jìn)行回收，因此汽輪機(jī)組配置有專門的凝汽裝置。凝汽裝置是汽輪機(jī)組的重要組成部分，在蒸汽動(dòng)力裝置的汽水循環(huán)中起冷凝蒸汽的作用。乏汽在冷凝器內(nèi)的凝汽管外放熱后被冷凝成水，而冷卻水在凝汽管內(nèi)吸熱后被排出舷外。蒸汽動(dòng)力船凝汽系統(tǒng)示意圖如圖1 所示，圖1中主冷凝器的類型為自流、表面式、單流程冷凝器，其含義分別如下。

圖1 蒸汽動(dòng)力船凝汽系統(tǒng)示意圖

1）自流冷凝器。即主冷凝器中的冷卻水采用自流式循環(huán)水系統(tǒng)供給。當(dāng)船舶高速前進(jìn)時(shí)，海水相對(duì)于船舶以高速向后流，從而克服主冷凝器及管路的阻力自行通過(guò)主冷凝器。航速越高，海水流量也就越大。

2）表面式冷凝器。即蒸汽在凝汽管的表面上凝結(jié)，而冷卻水在凝汽管內(nèi)流動(dòng)，蒸汽與冷卻水互不接觸。

3）單流程冷凝器。即冷卻水在凝汽管中只流過(guò)1次，通過(guò)出口水室流出主冷凝器。

進(jìn)入到主冷凝器的蒸汽與凝汽管外表面接觸并冷凝，把汽化潛熱傳給在凝汽管內(nèi)部流過(guò)的舷外循環(huán)海水，循環(huán)海水由循環(huán)水泵或自流循環(huán)系統(tǒng)提供。循環(huán)海水由進(jìn)口水室流入，沿著凝汽管流到出口水室，而后流入排水管道。伴隨著冷凝過(guò)程，在主冷凝器內(nèi)占據(jù)極大比例的蒸汽分壓力迅速下降，未凝結(jié)的蒸汽及系統(tǒng)漏入的空氣被抽氣器抽出，使主冷凝器形成高度的真空。

主冷凝器中的凝汽管束為菱形排列，其材料為銅鎳合金。在主冷凝器內(nèi)設(shè)置了5塊由黃銅制成的中間隔板，以避免管束振動(dòng)引起的損壞。凝汽管束與內(nèi)、外管板均為強(qiáng)度脹接，內(nèi)、外管板與水室法蘭以及殼側(cè)法蘭則通過(guò)特制雙頭螺柱和特制螺母連接在一起。內(nèi)管板空腔設(shè)置有放氣口、放水口，以檢查凝汽管束與管板脹接接頭的嚴(yán)密性。如果凝汽管束與外管板脹接接頭密封性被破壞，在雙管板空腔檢漏口則會(huì)檢測(cè)出海水。

3 故障原因分析

根據(jù)修理經(jīng)驗(yàn)，凝水鹽度升高通常有以下原因：①主機(jī)汽封抽汽冷卻器海水管路接頭破損；②主冷凝器冷卻水室凝汽管破損或接口密封破壞；③造水機(jī)凝水鹽度超標(biāo)；④汽輪發(fā)電機(jī)汽封抽汽冷卻器凝汽管或接頭破損；⑤污冷凝水柜凝水鹽度超標(biāo)；⑥機(jī)艙疏水管在主機(jī)抽真空時(shí)，吸入了鹽度較高的艙底水。

針對(duì)以上幾種情況，首先對(duì)凝給水系統(tǒng)不同部位的凝水進(jìn)行了2次取樣化驗(yàn)，取樣時(shí)間間隔為15 min，凝給水系統(tǒng)不同部位凝水鹽度2 次化驗(yàn)結(jié)果分別如表1、表2所示。

表1 凝給水系統(tǒng)不同部位凝水鹽度第一次化驗(yàn)結(jié)果 mg/L

表2 凝給水系統(tǒng)不同部位凝水鹽度第二次化驗(yàn)結(jié)果 mg/L

隨后繼續(xù)對(duì)凝給水系統(tǒng)不同部位凝水進(jìn)行取樣化驗(yàn)，除主冷凝器中凝水鹽度持續(xù)上升為75.5 mg/L、135.0 mg/L、175.0 mg/L、249.0 mg/L、323.0 mg/L 以外，其余各處凝水鹽度值變化幅度較小。根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果可做出以下判斷：引起凝給水系統(tǒng)凝水鹽度升高的原因?yàn)橹骼淠髂夷芷茡p或脹管處密封破壞，冷卻用海水經(jīng)損壞或不密封處漏入主冷凝器的凝水室與冷凝水混合，從而引起凝水鹽度升高。

4 故障排除

4.1 一般處置流程

根據(jù)某型船裝備技術(shù)要求，主冷凝器凝水室冷卻海水管束為菱形排列的帶狀型管束，管子內(nèi)徑為13 mm，外徑為16 mm，排管節(jié)距為22.5 mm，單管長(zhǎng)3.02 m，總數(shù)為6 000 根。利用脹管把凝汽管固定在兩側(cè)管板上（如圖1）。為防止冷卻海水通過(guò)脹管連接處的縫隙進(jìn)入主冷凝器，兩側(cè)的管板為雙層。在內(nèi)管板上加工出5 mm 深的空腔，以此可發(fā)現(xiàn)冷卻海水進(jìn)入腔室的痕跡。如果脹管連接處的密封被破壞，海水會(huì)通過(guò)內(nèi)管板上的孔由上述腔室自由地流出。因此，可先通過(guò)排查此處的脹管密封，在排除脹管處不密封的情況之后，可斷定是凝汽管中的1 根或多根發(fā)生中間部位泄漏。泄漏部位常規(guī)排查方法為：關(guān)閉主冷凝器冷卻海水全部進(jìn)口、排出口，排空主冷凝器海水室內(nèi)的冷卻水，維修人員通過(guò)人孔進(jìn)入到管板位置，使用高壓空氣逐個(gè)吹除凝汽管束，吹干后逐漸提高主冷凝器凝水室的水位，因凝水自身壓力而出現(xiàn)水漬的位置可確定為泄漏部位。

4.2 特情處置流程

經(jīng)過(guò)排查，確定凝水鹽度升高是由凝汽管泄漏造成的，常規(guī)處置流程中吹除6 000 根凝汽管耗時(shí)較長(zhǎng)，泄漏部位定位緩慢且準(zhǔn)確度不高，需要由操作人員打開(kāi)主冷凝器的進(jìn)、出口水室，此時(shí)機(jī)組需要停機(jī)維護(hù)。而在船舶執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中，需保持戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)性，機(jī)組仍處于工作狀態(tài)，不能停機(jī)。針對(duì)此特情，經(jīng)過(guò)研究并報(bào)指揮部同意后，決定采用反向思維，采取先將海水室排空后加注壓縮空氣的方法確定漏水部位。加注壓縮空氣后，漏水部位由于壓差的作用會(huì)產(chǎn)生氣泡，維修人員通過(guò)海水室人孔進(jìn)行堵管處置。此方法相較于從6 000 根凝汽管逐個(gè)吹除來(lái)檢驗(yàn)是否泄漏而言，更加快速準(zhǔn)確。但此方法需要從主機(jī)的低壓汽輪機(jī)人孔進(jìn)入主冷凝器上部腔室，在維修操作時(shí)需注意低壓汽輪機(jī)的溫度。在船舶航行狀態(tài)下，主冷凝器凝汽管泄漏故障的排查過(guò)程及處理步驟如下。

1）管控風(fēng)險(xiǎn)，做局部封艙準(zhǔn)備，在主機(jī)中低壓汽輪機(jī)人孔附近搭建半封閉式工作空間，做到局部封艙，避免通風(fēng)所帶來(lái)的灰塵、異物通過(guò)人孔落入主機(jī)低壓汽缸及主冷凝器凝水室。

2）關(guān)閉主冷凝器海水室進(jìn)、出口所有閥門，海水室排空。

3）主冷凝器凝水室加水至水位表滿水狀態(tài)，注意防止加水過(guò)多導(dǎo)致水從汽輪循環(huán)水泵及主機(jī)低壓缸汽封處漏出。

4）主冷凝器排除空氣，經(jīng)干燥后用專用閥門在海水室建立一定壓力，打開(kāi)低壓汽缸人孔，操作人員通過(guò)人孔進(jìn)入主機(jī)低壓汽輪機(jī)下方，也就是主冷凝器凝水室上腔空間，觀察此腔室因海水室加壓而產(chǎn)生的氣泡，確定氣泡位置。

5）鎖定氣泡位置后，可預(yù)估發(fā)生泄漏的凝汽管所處的大致位置。暫時(shí)封閉低壓汽缸人孔，打開(kāi)離氣泡位置最近的主冷凝器凝水室人孔，排查人員進(jìn)入凝水室后，用高壓空氣吹除以確定具體的泄漏水管。

6）鎖定漏水水管后，在兩端使用專用的白鋼堵頭進(jìn)行堵管。

7）堵管后封閉人孔，再次對(duì)主冷凝器海水室進(jìn)行加壓，同時(shí)觀察凝水室，如無(wú)氣泡產(chǎn)生則堵管成功。

8）關(guān)閉主冷凝器凝水室人孔和低壓汽缸人孔，打開(kāi)主冷凝器凝水室進(jìn)、出口閥門，使艙外水充滿整個(gè)凝水室，調(diào)整凝水室水位，同時(shí)對(duì)各部位水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)。

5 備航檢驗(yàn)

完成以上故障排除流程后，按照正常程序進(jìn)行備航。鍋爐轉(zhuǎn)自動(dòng)工作后，對(duì)凝給水系統(tǒng)各部位凝水持續(xù)進(jìn)行取樣、化驗(yàn)、監(jiān)控。結(jié)果表明，離子交換器進(jìn)口位置凝水鹽度逐漸遞減至鹽度表量程以下，而后遞減至0.1 mg/L 以下。經(jīng)化驗(yàn)，凝水鹽度最低為0.07 mg/L，且多次取樣化驗(yàn)后其值未上升，凝水鹽度升高故障排除完畢。

6 結(jié)束語(yǔ)

主冷凝器是汽輪機(jī)組的重要組成部分，從主機(jī)來(lái)的蒸汽在主冷凝器內(nèi)的凝汽管外放熱后被冷凝成水，而冷卻海水在凝汽管內(nèi)吸熱后排出舷外，在整個(gè)蒸汽動(dòng)力裝置的汽水循環(huán)中起冷凝作用。在船舶航行過(guò)程中，主冷凝器凝汽管發(fā)生了泄漏，導(dǎo)致凝水鹽度超過(guò)警戒值，針對(duì)這一特情，采取海水室排空后加注壓縮空氣的方法快速確定了漏水部位，及時(shí)排除了故障。在故障排除過(guò)程中還應(yīng)注意以下事項(xiàng)。

1）因?yàn)楣收吓懦窃诤Ｉ线M(jìn)行的，且船舶仍處于航行狀態(tài)，考慮到風(fēng)浪、潮汐、涌浪等因素，操作人員從低壓汽缸人孔進(jìn)入主冷凝器凝水室上端進(jìn)行檢查時(shí)，需特別注意將維修工具、眼鏡、手電等用繩子固定，避免掉落。低壓汽缸人孔除了四周防護(hù)外，還需要安排專人把守，禁止無(wú)關(guān)人員靠近。

2）采取海水室排空后加注壓縮空氣的方法高效快捷，但要注意高壓空氣壓力。在有條件的情況下盡量使用專用壓泵，且泵壓壓力保持在1 kg/cm2為宜。若使用高壓空氣，根據(jù)某型船特點(diǎn)可使用全船吹除系統(tǒng)的壓力為5 kg/cm2的壓縮空氣。裝備技術(shù)要求規(guī)定海水室不能經(jīng)受9 kg/cm2的瞬時(shí)壓力，從保護(hù)裝備的角度出發(fā)，即使是采用壓力為5 kg/cm2的壓縮空氣，為了避免爆管和對(duì)凝汽管的沖擊，需慢慢加壓，壓力閥門不能全開(kāi)，有條件的情況下可在閥門后加裝壓力表實(shí)時(shí)監(jiān)控泵壓壓力。

3）故障排除完成后進(jìn)行備航時(shí)，要認(rèn)真檢查裝備系統(tǒng)，嚴(yán)格按照備航程序進(jìn)行操作，特別是主冷凝器凝水放水閥門要及時(shí)關(guān)閉，避免備航時(shí)影響主冷凝器內(nèi)真空。