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Westfalia分油机故障排除及维修管理

新闻来源:中国船检    浏览量:3303 柏世福 2015-12-08
        随着劣质燃油在船舶燃烧中的普及,分油机越来越广泛地应用于在船舶上,分油机用来分离出燃油和润滑油(包括轻柴油、重柴油、燃料油)中的水分和机械杂质,以达到减少机械故障,提高机械设备使用效率,并延长机器使用寿命的目的,是船舶燃油和滑油工作系统中必需的专用设备。分油机总是伴随着柴油机工作而工作。船舶分油机系统通常包括燃油分油机、柴油分油机和滑油分油机,它们分别负责对主机和发电机等的燃烧用油和润滑用油进行分离净化处理。是船舶正常航行不可或缺的重要设备之一。作为船舶燃油、滑油系统中的关键设备,分油机运行状况的好坏直接影响燃油、滑油的品质,进而影响船舶动力系统的运行工况,在某些特殊情况下甚至会影响到船舶的航行安全。因此,要求轮机管理人员熟练掌握分油机的工作机理和控制过程,娴熟地对分油机进行操作和故障诊断,确保分油机安全有效地运行,尽量减少故障的发生。
Westfalia分油机故障现象
        Westfalia OSD 35型分油机在转速为8200r/min的情况下,其所分油的密度最大可至1050kg/m3,被分离的固体密度可达1400kg/m3,为现代柴油机使用劣质燃油创造了条件。发生故障的分油机的基本参数为:
TYPE OSD 35-0136-066/20 MAKER Westfalia Separator AG
SERIAL 9002-574 BOWL 190kg
SPEED 8200rpm VOLUME 81
POWER 11-15kW    
        Westfalia燃油分油机在使用过程中,曾经出现过以下异常现象:
        (1)电流逐渐增大,由原来的17A增大到20A;
        (2)齿轮箱中的油质变差,而该齿轮油才更换一个月多点;
        (3)打开齿轮箱,发现油中有很多铜屑;
        (4)观看蜗轮磨损状况,磨损正常;
        (5)清洁后换油,在启动和停止时出现运转很不平稳,并伴有异常声音;
        (6)检查摩擦片,磨损较严重,但还没达到规定的2毫米厚度的极限值;
        (7)更换摩擦片后,重新试车,仍然有异常声音,且能判断来自齿轮箱。
Westfalia分油机的基本组成
        westfalia分油机分为7个部分,分别为:
        支架:容纳驱动部件;支撑电机,分离筒以及筒罩;
        分离筒及其液压系统;
        向心泵和感液泵;
        驱动装置;
        筒罩:保护分离筒并支持进排油管线;
        电机:使分油机加速至额定转速,设有过载保护装置;
        制动部分:可使分油机减速时间大大地缩短,从90分钟到大约7分钟。
       
     
图1 分离筒结构 1-分离筒;2-布油器;3-分离盘组;4-渣空间
        如图1所示,分离筒由四部分组成:
        分离筒:高速旋转,产生很大的离心力使得分水离分杂质过程得以进行;
        布油器:使从A口进的油加速至分离筒转速,然后转送至分离盘组;
        分离盘组:分离由轻重两相组成的混合液,由很多锥形盘堆叠在一起,每张盘都有spacers,这样,在每张分离盘之间就可以形成准确的空间大小,而分离盘平滑的表面还有助于油渣固体物质很好地滑动,因此分离盘就具有了自我清洗的功能。分离腔:分离空间由大量高度很低的平行的腔室组成,这种结构减轻了渣油在分离盘上的径向沉积。油渣固体物被高速的离心力甩在分离盘之间的上壁上,然后滑落至渣空间;
        渣空间:集中被分离的油渣。
        待分油从进油管供入分离筒内,经配油器向筒周边方向移动,当到达配油器外边缘时,转而向上,通过分离盘组形成的通道均匀地分配至各个分离盘之间,在油向筒中央流动的过程中,被连续地分离,将油之中的水、渣分离出来。干净的油向上朝分离筒中央方向流动离开分离盘进入油腔室,然后在向心泵的作用下通过出油口离开分离筒。分出来的油渣移向筒周边,分出来的水沿着分离盘组外边缘向上穿过顶盘的槽道,通过感液泵离开分油机。较重的杂质汇集在分离盘组外侧的渣空间,定时通过排渣口离开分油机。
        滑动圈和滑动底盘都在分离筒底部,和分离筒其他部件一起以相同的角速度高速旋转,并可轴向移动。
        向心泵和感液泵的结构如图2所示。
图2向心泵的工作原理
        向心泵设置的目的在于使流体(油和水)在压力下排出,向心泵被紧固在筒罩上。分离筒内旋转的流体进入旋转的腔室,在那里形成围绕固定的向心泵叶轮的流体环带。此环带或多或少地盖住向心泵叶轮外边缘。当旋转的液体环带直径增大时,因液体迅速增加而建立起压力。由向心泵所产生的压力主要是由外边缘的“离心压力”和旋转液体环带的“动能”所转换的压力能组成。
        当流量很低或是排出管无背压时,液体环带的内径恰好等于向心泵的外径;当液体必须克服背压时,例如,较高的排出压头或压力状态,腔内的液体环带直径将减小直到与所对应的背压取得平衡。这样,向心泵将泵出所有进入腔室内的液体(不考虑背压)达到此流量状态下向心泵所能达到的最大压力。
        所谓的感液泵其实就是阿法拉伐分油机的排水向心泵,是以其功能而命名,只是由于在系统中其功能是把少量混合液排送到监测系统(并排出少量的水)而得此名。
        图3中,电机用来驱动分离筒,其转动力矩由摩擦离合器经平面皮带传送至分离筒立轴;离心式摩擦离合器用以缓和启动造成的冲击和防止马达过载,由摩擦元件离心力产生的扭矩作用于皮带轮上,逐渐使分离筒加速至额定转速,立轴用来支撑分离筒。
图3  驱动装置图
故障分析与排除过程
        该分油机在使用过程中,电流逐渐增大,由原来的17A增大到20A;齿轮箱中的油质变差,该齿轮油才使用了一个多月;我们打开齿轮箱更换齿轮油,发现油中有很多铜屑,观看蜗轮磨损状况,正常,清洁后换油,装复试车。发现其在启动后和停止时运转很不平稳,有异常的声音。因为电流大,所以我们就更换了摩擦片,如下图所示的图4,旧的摩擦片的确已经磨损的比较严重了,但是还没有磨到规定的2毫米厚度的极限值。换新后又试车,故障还没有消除。听到的异常声音是来自齿轮箱。
图4   摩擦片
        我们判断轴承有问题,就解体检查。拉出立轴后看到立轴下部的推力轴承已经磨碎,铜屑原来是轴承滚珠的固定架磨碎了产生的。轴承外壳卡在2(Bearing bush)当中,2(Bearing bush)从上面拿不出来,只有从下面将其拿出,如下图5所示,1已经拉出来了。下面是4 (Pivoting bearing),还有调整立轴高度的机构,该机构很少动,并且调整不好要磨损蜗轮蜗杆的,所以很关键。这样我们就从下面将其拉出来。
        再回到前面,检查立轴,如下图6所示。立轴下部(一)处磨损严重,用新轴承在上面试间隙大小,估计有0.2mm的间隙。用打麻点的方法已经不行,只得采取加垫片的方法来解决,找到一个约1mm的垫片垫进去才行(因为没有新的立轴)。(二)处也有磨损,但是还可以使用。立轴的其他部分磨损正常。
图5  轴承
1-立轴;2-轴承衬;4-中心支承
图6  立轴
        检查减震弹簧,如下图7所示,该弹簧对分油机的偏心引起的震动有一定的缓冲作用。松开锁紧螺丝5,检查减震弹簧4和弹簧座3,没有损坏,装复。
图7  减震装置
3-弹簧座;4-减震弹簧;5-锁紧螺丝
        检查蜗轮蜗杆:蜗杆磨损很小,蜗轮有一点偏磨,正常。换新轴承和部分O-令后装复。装的过程不难,但是要调整立轴的高度。下面简述一下调整立轴的高度:
        立轴高度主要依靠13(Bottom bearing threaded piece)来调整,它就是如下图8所示的13所指,立轴立在12(Spring assembly)上,15(Bottom bearing cap)是用来锁紧13的。
图表  8驱动装置
5-立轴;12-弹簧组;13-底部轴承座;14-O型密封圈;15-底部轴承盖
        先将6~14项的部件装入,然后将蜗轮拆下来,再把立轴装进去。然后装蜗轮和分离筒,装完后就应该调整立轴的高度了。下图是高度要求,(一)是上盖,(二)是外壳,(三)是分离筒。
图 9  立轴高度调节
        要求是分离筒锁紧盘的上平面和外壳上平面的高度差要在16~18mm之间,旋转13 (Bottom bearing threaded piece)一圈立轴移动的高度是2mm,我们就取了个中间值,调到17mm。锁紧15( Bottom bearing cap)。盖上上盖,换好齿轮箱油。起动试运转,恢复正常。
        分油机运转一天后再次更换齿轮箱油,同时检查蜗轮磨损状况,看到蜗轮磨损比较均匀,啮合线从齿尖一直延伸到齿底,它说明该蜗轮蜗杆啮合良好。一周后再换齿轮箱油并检查蜗轮磨损情况,正常。
        上述根据该分油机具体故障现象,即电流增加、齿轮箱滑油油质变差且有磨粒和摩擦片磨损但在正常范围内等,进行逐一排除,从清洁齿轮箱并更换齿轮箱油到更换摩擦片,最终发现问题根源,即立轴下部及推力轴承都严重磨损。由于缺少备件,只得采取添加垫片的方法来解决。为了安全起见,又检查了减震弹簧和蜗轮蜗杆,并更换垫片。最后,严格按照说明书的要求,把部件重新装入,并添加齿轮箱油。起动试运转,恢复正常。
        分油机运转一天后再次更换齿轮箱油,同时检查蜗轮磨损状况,看到蜗轮磨损比较均匀,啮合线从齿端一直延伸到齿底,它说明该蜗轮蜗杆啮合良好。一周后再换齿轮箱油并检查蜗轮磨损情况,正常。分油机恢复正常运行。说明找到了真正的故障原因,并得到排除。最终,该分油机恢复了正常运行。
管理建议
        该分油机自从装船以来,一直运转状态不好,曾经有过蜗轮偏磨的严重事故,当时的蜗轮齿的厚度已经被磨去2/3。仔细分析其原因,除了设计上的缺陷外,管理上也有很多原因,用缩短维修周期的办法可以弥补设计安装上的缺陷。
        根据本次故障分析及拆装时遇到的问题,以及平时工作中总结的经验,提出以下具体注意事项如下:
        (1)分油机在运行时,要注意检查分油机的运转是否平稳,如发现有震动现象或有异常噪音,应停止使用,待查明原因并排除异常后才能继续使用。
        (2)此分油机要求在新的蜗轮蜗杆磨合1500小时后,更换齿轮油,该油应该使用韦斯伐里亚公司推荐的国际石油公司标准牌号的人工合成齿轮油。但是依据此分油机的状况,应该缩短维修周期,一个月换油比较稳妥。
        (3)认真做好分油机运行时间的记录,并且运行时一定要注意检查分油机的电流,并做好记录,一旦出现运行电流异常,就应该查出原因再使用。
        (4)拆检立轴的周期应该缩短到6000小时,如有必要及时更换,这样可以保证分油机传动部件在良好的工况下工作。
        (5)经常检查地角螺栓的松紧情况,如果发现异常请按下列步骤如下:先将地角螺栓收紧,然后再用力扭360°,不可过大,要使第二个蝶型弹簧和第三个蝶型弹簧之间有缝隙,这样才会起到减震作用。
        (6)蜗轮蜗杆更换时一定要成套更换。这样磨损均匀对传动部分的影响达到最小。
        (7)每次解体分离筒时都要测量一下分离筒和壳体的高度,它也从侧面反映出立轴最下面的推力轴承的磨损程度。

 
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