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1、分油机的工作原理和排渣反馈故障分析内容摘要摘要：“育鲲”轮上燃油分油机为ALFA-LA VALS821 型分油机，在运转的过程中分油机出现排渣反馈故障，结合该故障， 介绍了分油机结构和排渣原理，进一步分析了分油机的故障原因，并根据理论分析和实际操作最终消除了故障。关键词：分油机滑动底盘滑动圈矩形密封圈排渣反馈ABSRACT ：M/V Yukun is equipped with ALFA-LA VAL S816 oil separators.Whena separatoris running,discharge feedback failure occurs.According to the
2、failure, This thesis explains the structure anddischarge principleof the separator.Further we analyse the causes of the failure.Basic on thereticalanalysis and practical operation,finally the failure is eliminated.目录1燃油分油机的故障现象 . .12分油机的工作原理. .13 ALFA-LAVAL SA816 燃油分油机的结构分析 .24分油机的排渣原理.44.1排渣步骤1- 排渣
3、前 .54.2排渣步骤2- 排渣 .54.3排渣步骤3- 排渣 .64.4排渣步骤4- 滑动圈密封 .64.5排渣步骤 5滑动底盘密封 .65分油机排渣反馈故障分析 . .7I5.1排渣反馈 .75.2故障分析 . .75.2.1配水系统 . .75.2.2排渣机构 .106故障排除 .107结论.10前言自二十世纪七十年代以来，由于柴油机燃油大幅度涨价，燃油费用支出约占船舶营运成本的50%，船用柴油机使用低质燃油已成为一项普遍采用的技术，使用低质燃油可以大幅度降低船舶营运成本，同时可以合理使用石油资源。但是船用柴油机使用低质燃油后也出现了不少技术问题。低质燃油中水分和杂质加剧了燃烧室部件和喷
4、油设备元件的腐蚀和磨损。因此船用柴油机所用燃油在进机使用前必须经过净化处理， 除去水分和杂质。净化的好坏对柴油机的可靠性和使用寿命影响极大。而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。对燃油分油机的管理，是轮机管理中的重要环节，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，例如，排渣反馈故障，如果不及时排除，就会影响船舶的安全性。1 燃油分油机的故障现象育鲲轮燃油分油机是ALFA LA VAL离心式分油机，型号为S821,由于 1 号燃油分油机长期停用，4月 2 日，二管轮打算用其分油，分油机启动正
5、常分油后，忽然出现了排渣反馈报警，二管轮先消除了警报，手动排渣一次， 听不到排渣响声，排渣反馈报警又重复出现，然后打开高压水阀电磁SV15 前滤器，没有堵塞现象，打开出水阀v15 ，有大量水流出，开启水流量正常，接着二管轮打开排渣口，发现有很多水从排渣口流出，却没有发现油渣，二管初步判断是分离筒内配水机构出现了问题，但二管停止了分油机，又重新启动， 又出现排渣反馈报警，于是二管带领我们对分油机进行了拆卸，通过拆卸发现问题的所在，并对分油机装复后，其运转正常。II2 分油机的工作原理分油机的工作原理：我们知道，燃油、水分和机械杂质的密度是不同的，纯油的密度最小，水分的密度居中，机械杂质的密度最大
6、。燃油若在沉淀柜中静置，由于受到重力作用，纯油必定浮在最上层，水分在油下面，机械杂质则在沉淀柜的底层，同样道理，让需要净化的燃油进入高速旋转的分油机中，让燃油与分油机一起高速旋转，也就是说把燃油置于一个离心力场中，由于油、 水和机械杂质所产生的离心惯性力不同，密度较大的水分和机械杂质所受的离心力最大被甩向外周，水被引出， 杂质则定期清除。密度较小的油所受离心力较小便向里流动，从靠近转轴的出油口流出，燃油从而得到净化。由于杂质、水分所受的离心惯性力比自身重力大几千倍，因此，离心式分油机具有净化时间短，流量大，效果好的优点。图 1分油机分离作用示意图3 ALFA-LAVAL SA21燃油分油机的结
7、构分析ALFA-LAVALSA816 分油机是 无比重环全部排渣式分油机，其特点是排渣期间排渣孔被打开的持续时间较长，分离筒内存留的所有杂质、油、水将由排渣孔全部排出，由于其无比重环，不受温度和油品的限制，这给使用和操作者带来很大的方便。III图 2 分离筒结构简图1-分离筒上盖； 2- 排油向心泵； 3- 排油腔； 4- 分离筒本体； 5- 紧锁圈； 6- 滑动圈泄水喷嘴；8- 配水盘；9- 配水室； 10- 固定器； 11- 塑料堵头； 12- 滑动圈； 13- 滑动底盘；14- 分离盘组； 15- 配油器；16-配油器上孔； 17- 排水向心泵； 18- 进油管； 19- 出油管； 20
8、- 出水管； 21- 关闭室； 22- 开启室；23-工作室； 24- 分离盘顶盘； 25- 排渣口； 26- 泄水孔分油机的核心部件是分离筒，图2 是 ALFA-LA VAL SA816 燃油分油机分离筒的结构简图。如图所示，在分离筒中有两个固定不动的向心泵2 和 17，待净化燃油从进油管18 进入分离筒内，分离筒本体4 和分离筒盖上盖 1 由紧锁圈 5 锁紧，分离筒由高速回转的立轴带动旋转，分离筒中设有若干分离盘14，分离盘套在配油器15 上，待分离的燃油经过配油器底部后转而向上进入分离盘间，油在盘组缝隙中向筒中央方向流动的过程中，被连续的分离成若干层，并随分离盘一起高速回转，这时分离筒内
9、的燃油会按油、水、杂质的密度不同分成三层，被净化的燃油向上离开分离盘，进入位于分离盘顶盘24 和配油器 15 之间的排油腔3，然后由排油向心泵2 经出油管19 排出，被分离的水沿着分离盘组的外边缘，向上进入分离筒盖1 和顶盘 24 之间的排水腔，然后由排水向心泵17 经出水管20 排出，机械杂质被甩在分离筒内壁上，汇集在排渣空间，由排渣口25 定时排出，从而达到燃油净化的目的。由分离筒底部的IV滑动底盘13、定量环10、滑动圈12 和配水盘 8 构成排渣机构，后面将详细介绍。图 3 显示了分油机外部系统，从淡水压力柜来的水可从通过电磁阀10 由分油机进油管进入分离筒。为了防止分离过程中油从顶盘
10、外缘流出和从出水口溢出，必须在筒内建立水封，这可以在待分油引入筒内之前通过进水阀 10（见图 3）注入一定量的水实现。油推动水朝向筒周壁流动，并且在油和水之间形成一个分界面，分界面的位置由出水电磁阀和水分传感器控制。SV15-开启水电磁阀； SV10-水封水、置换水电磁阀； SV16-密封水、补偿水电磁阀；1- 供给泵； 2- 加V热器； 3- 温度传感器； 4- 压了传感器5- 三通阀； 6- 压力传感器； 7- 出油电磁阀8- 水分传感器MT50；9-排水电磁阀SV5； 10-EPC50 控制单元； 11- 分油机； 12- 电磁阀组；图 3 分油机系统简图油水分界面的位置十分重要， 它直
11、接影响燃油的分离质量， 其最佳位置应在分离盘的外边缘， 确保燃油能利用分离盘通道的全部长度， 达到最有效的分离目的， 若分界面向内移动进入分离盘组内， 则会造成分离盘组被水和杂质阻塞， 若分界面外移， 一方面会降低从水中分离油的效果， 另一方面造成燃油从出水口流出，即出水口跑油。同样，当停止向分离筒供油后，通过电磁阀10 向分离筒内供应具有一定压力的水（称置换水） ，会使油水分界面向内移动，驱赶分离筒内的油从排油口排出，减少分离筒内残油数量，从而减少排渣时油的损失。压力水也可通过电磁阀 15 进入分离筒内，实现排渣口的开启，通过电磁阀16 实现排渣口的密封。此外， 在出油管装有MT50 水分传
12、感器， 它能精确的检测出净油中的含水量，当分离出的水接近分离盘外侧表面时，一些水滴开始同净油排出，水分的少量增加就被立刻被水分传感器检测，并将其信号连续的传给EPC-50 控制单元，当净油中水分达到触发点时，EPC-50 控制单元将开始排水，排水有两种情况，一是通过打开出水管的排水电磁阀V5 ，二是通过打开排渣口随杂质一起排出。4 分油机的排渣原理ALFA-LAVAL S821分油机的排渣功能是由EPC50 控制单元和配水系统实现。EPC50 控制单元是分油机的控制中心，它包括分油机系统执行检测和控制功能程序的全部工作。主要包括： 1 接受来自水分传感器的信号，并控制排水电磁阀的功能；2 发起
13、任一形式的排渣，即当水分传感器信号达到触发点或排渣间隔最大时间到来后控制并检测该排渣操作程序； 3 每隔一段时间检查一次水分传感器的功能； 4 决定是否需要加水、何时加水、加水持续时间，从而控制加水量； 5 检测分离水的增加。配水系统主要由泄水孔、滑动圈、 泄水喷嘴、 定量环、 配水室、配水盘、 开启室、 密封室、开启水、密封水等组成。分油机运转过程中，在EPC50 控制单元控制和配水系统作用下，通过上下移动滑动底盘，来启闭排渣孔，滑动底盘工作在上位时，排渣孔被关闭，滑动底盘工作在下位时，排渣孔被打开，分油机进行排渣。以下是分油机具体排渣原理。VI4.1 排渣步骤 1-排渣前由图 2 可知，来
14、自淡水压力柜的水可从电磁阀15、16 通到配水盘，然后经配水室后通过通道分别供水到滑动圈下部和滑动底盘下部，压力水就在密封室形成水环，水环对滑动圈有一个向上的作用力，将滑动圈工作在上位，三个塑料堵头将泄水孔堵住密封。在滑动底盘下部空间有一定压力的工作水，上部是处理液。由于工作水接触的下部面积比分离液接触的面积大，并且工作水的密度比离液的密度大，所以滑动底盘向上的力大于向下的力。只要这种情况存在，滑动底盘就保持在上位，关闭分离筒周围的排渣孔。要是排渣口打开，就必须减小滑动底盘下部的力，通过泄放掉滑动底盘下的工作水，滑动底盘就会在处理液产生的推力下向下移动，为此滑动圈必须下落，使分离筒本体上的三个
15、泄水孔打开。4.2 排渣步骤 2-滑动圈下移在排渣时，供油三通阀打向打循环的位置，停止向分油机进油。EPC-50 控制单元发出脉冲信号，打开 SV15 开启水电磁阀（3s），大流量（ 11.0l/m ）的水流入配水室进而到达密封室，水不断的流入密封室直到密封室被充满，由于滑动圈上有若干通孔连通密封室和开启室，大流量的水流到开启室。在开启室有一泄水喷嘴，由于从密封室进的水多于从喷孔流出的水量，开启空间水量增加很快，在离心力作用下，水施加一个增大的液压力在滑动圈上，同时滑动圈下部也作用着下部水的作用力，由于滑动圈上部的作用面积大于下部的面积，当上部的作用力大于下部的作用力时，滑动圈下移。一旦滑动圈
16、下移，三个泄水孔被打开，滑动底盘下部的工作水高速流入开启室，加快了滑动圈的下移速度。4.3 排渣步骤 3-排渣滑动圈很快移到下面位置，3 秒后开启水电磁阀停止供水，滑动底盘下部的工作水不断地流到滑动圈上部，然后在离心力作用下，水通过滑动圈上的泄水喷嘴不断溢出，随着滑动底盘下部水的不断外移，向上的力减少， 当该力小于在分离筒内处理液产生的向下力时，滑动底盘落下， 分离筒上的排渣口打开进行排渣。4.4 排渣步骤 4-滑动圈密封由于不再向配水盘内进水，开启室内的水不断通过泄水喷嘴泄水，开启室的水也通过滑动圈上通孔VII流向密封室， 因此滑动圈上部的水很快泄出，密封室内的水也不断的通过泄水喷嘴泄水，由
17、于密封室内的泄水喷嘴靠近轴线，其内存留一部分水，在喷嘴和定量环外缘之间形成水环，随着滑动圈向下的力变小，当该力小于滑动圈下部水环的作用力时，滑动圈向上运动，关闭分离筒上的三个泄水孔。4.5 排渣步骤 5滑动底盘密封排渣口打开后，EPC50控制单元发出脉冲信号，打开密封水电磁阀SV16（ 15s ），通过 SV16 电磁阀的水流量较小（2.8l/m ），密封水经过配水盘后通过分离筒本体上的通道进入滑动底盘下部空间，也有部分水通过孔道进入定量环上部的密封室，使密封室充满水，这样就加大了滑动圈下部的作用力，使滑动圈一直保持密封状态，流入到密封室的水有少量从喷嘴中泻出。由于水不断地进入滑动底盘下部的工
18、作室中， 滑动底盘下部作用力不断增大，当向上的力大于处理液作用在滑动底盘上的力时，滑动底盘向上移动密封排渣口。15s 后，电磁阀SV16 断电切断密封水，密封室中的水部分泄出，剩余的在喷嘴和定量环外缘形成水环，施加一个向上的水压，使滑动圈保持密封。运转过程中，为了补偿工作水由于漏泄和蒸发造成的损失，每隔5 分钟经电磁阀SV16 向分离筒补一次水（1s）。现在排渣循环完全结束，控制单元将三通阀打向进油位置，分油机回复分油作业，一直到排渣程序控制器再次发出排渣信号，该程序控制器可以手动、定时器或自动触发装置启动。5 分油机排渣反馈故障分析5.1 排渣反馈当分油机排渣时，分油机转速会下降，分油机转速
19、信号反馈给控制单元确认排渣动作。转速信号是排渣口是否打开的反馈信号，当分油机需要排渣时，EPC-50 控制单元发出排渣信号，使滑动底盘下落打开排渣口，分离盘外侧的水和杂质立即从排渣口冲出，同时分油机转速会降低，一般速度降参数F12设定为 300，如果速度降达到设定值，它告诉控制单元分油机排渣口已打开，排渣程序正在进行。如果控制单元发出排渣信号后，FA12 达不到设定值，说明分油机排渣口没有打开，即分油机不能排渣。这时控制单元将撤销排渣信号，数秒钟后第二次发出排渣信号，如果 FA12 仍达不到设定值， ，控制单元最终确定分油机不能排渣，发出排渣反馈报警并停止分油机工作。VIII5.2 故障分析由
20、排渣反馈原理可知产生排渣反馈故障是由于排渣时，EPC50接受不到转速下降的反馈信号，其原因有两个方面： 一是排渣时，排渣口不能打开进行排渣，分油机转速没有下降，这样速度传感器检测的转速没有下降，EPC50接受不到转速下降的反馈信号，由排渣原理可知，排渣动作是在配水系统的作用下，通过滑动底盘向下移动，打开排渣口实现的。因此配水系统和排渣机构是解决这一故障的关键因素。二是分油机的自动控制系统故障，组成该分油机控制系统的主要设备是EPC-50 控制单元和监视装置，如果速度传感器出现故障，即使排渣口打开，分油机转速下降，EPC50也接收不到转速下降的反馈信号。在启动过程中，分油机转速不断上升直到设定转
21、速，且排渣时，电流表数值没有变化，由此确定速度传感器没有故障。 EPC50控制单元工作可靠且不易发生故障，这里就不再阐述。以下只对第一方面原因进一步说明。5.2.1 配水系统如果配水系统失效即工作水短缺、漏泄或断流， 那么进入开启室的工作水流量不足，而且流进开启室的水通过泄水喷嘴不断泻出，这样在离心力的作用下产生不了足够的开启力，不能克服滑动圈下部密封室向上的液压力而将滑动圈向下移动，这样三个泄水孔始终处于密封状态，滑动底盘下部的水不能泄放，滑动底盘在下部液压力作用下始终关闭排渣口不能进行排渣，因此要防止该系统漏泄与堵塞。现将分油机的配水系统分为外部配水系统和内部配水系统。（ 1） 外部配水系
22、统外部配水系统主要是由淡水压力柜、供水的管路和相应的阀构成。分油机工作水的来源是淡水压力柜的淡水，压力设定范围是0.2-0.6MP ，如果淡水压力柜缺水或压力不足，就难已产生做够的水进入到滑动圈上部，不能将滑动圈压下，进而滑动底盘不能下移打开排渣口。淡水压力柜的水由自动控制系统根据压力自动补水，而且值班轮机员每班都进行水位和压力检查，一般不是淡水压力柜的问题，但这也是首要考虑的问题;下图为电磁阀组图，如果开启水电磁阀前滤器2 脏堵或电磁阀 MV15 开启不足，都会导致开启IX1-开启水电磁阀SV15； 2- 电磁阀组滤器图 4 电磁阀组图水流量不足，最终会导致开启室压力不足不能进行排渣。对电磁
23、阀和滤器的检查十分重要。（ 2） 内部配水系统内部配水系统主要由滑动圈、定量环、配水盘等组成。1- 泄水喷嘴； 2- 滑动圈； 3- 定量环； 4-“ O”形密封圈；5- 配水盘； 6、 7- 矩形密封圈； 8- 滑动底盘； 9- 分离筒本体X图 5 分离筒结构剖面图a 定量环3（图 5）定量环和滑动圈构成密封室，密封室内的密封水控制滑动圈的密封，但其也影响排渣口的开启。其上有泄水喷嘴，如果泄水喷嘴由于水流冲刷导致孔径增大，排渣开始时，通过密封室的开启水就从泄水喷嘴大量泄出，只有少量进入开启室，这样滑动圈不能下移，最终导致排渣口不能开启。b 滑动圈 2（图 5）滑动圈是排渣过程中重要的机构，控
24、制着滑动底盘下部工作水的泄放。它的主要失效形式是滑动圈卡死在上位和矩形密封圈磨损或变形。如果滑动圈卡死在上位，即使其上有足够的开启水压力，滑动圈也不会下移，三个塑料堵头始终密封滑动底盘下的工作室，工作水得不到泄放，排渣口不能开启。如果矩形密封圈6 和“ O”型密封圈4 磨损或变形，进入到密封室的水就会从密封圈处外泄，只有少量的水进入到滑动圈上部，滑动圈上部的水又不断被泄水喷嘴泄放，这样滑动圈上部开启室的水压小于密封室的压力，滑动圈不能下移，最终排渣口不能开启。同样， 如果矩形密封圈7 由于磨损或变形而漏泄，排渣时，进入到开启室的水虽然足量，但大部分在滑动圈边缘密封圈7 处漏泄掉， 泄水喷嘴也不
25、断向外泄水，导致开启室不能够被水充满，只在外缘形成部分水环，滑动圈上部的水压低于密封室的压力，结果工作室的水不能泄放，排渣口不能开启。5.2.2 排渣机构分油机排渣机构主要是滑动底盘8（图 5），它控制着排渣口的启闭，如果滑动底盘卡死在密封位置，即使有足量的开启水到达滑动圈上部，将滑动圈向下移动，排渣口也不能开启，从而不能进行排渣，这种情况一般是安装不当造成的。6 故障排除4 月 2 日上午，二管按由内到外、由简单到复杂的顺序对分油机进行了故障排除。先检查了滤器、电磁阀 SV15和所连接的外部管路，没有发现什问题。接着二管打开排渣口后，发现有水流出，说明开启水已进入内部配水机构，手动排渣时仍听
26、不到排渣时的声响，二管推测是内部配水机构的问题。于是带领我们对分油机进行了拆卸。拆解的过程中， 我们先检查了滑动底盘，发现滑动底盘能自由上下移动，没有出现问题，接着拆下了定量环，主要检查滑动圈，结果发现矩形密封圈6（图 5）磨损严重，局部XI有漏泄的地方， 我们初步认定是这里的原因。然后拆下了滑动圈并进行了检查，密封圈7 完好无损， 我们进一步肯定了是密封圈6 磨损的原因。之前二管查看了轮机日志，发现以前检修时，矩形密封圈6没有换新， 可能是由于轮机人员的疏忽，造成了这次的故障。我们按照说明书的要求对分油机进行了安装，装复后，对分油机进行了排渣检验，结果在排渣过程中听到了声响，没有出现报警，排
27、渣成功。到此，我们解决了该故障。7 结论本文叙述了ALFALAVAL SP816 型燃油分油机工作过程中的排渣反馈故障，从分析其结构和排渣过程，我们得出结论-滑动圈轴向密封失效造成该故障。我们在实际拆解分油机过程中，发现是由于滑动圈下部矩形密封圈磨损，造成大量从密封室到开启室的过程中，从密封圈处大量漏泄，开启水不能达到滑动圈上部，泄水孔不能打开，导致排渣口不能开启。滑动圈圆周密封失效是由于工作人员疏忽，在装复时未按照说明书要求更换密封圈造成的。就这样一个小小的密封圈让我们忙活了一整天，这就告诉我们在轮机管理中，不可忽视看似很小的问题，否则不仅会给自己带来不必要的工作，而且也给船舶航行带来严重的
28、安全隐患。另外，从分油机结构，我们可以看出，分油机是体积小、结构紧凑的装置，并且其结构和功能也在不断的改进， 作为轮机人员应能熟练掌握所管理设备的结构和系统，并能不拘于已掌握的，要与时俱进，学习新的东西。分油机控制原理及故障分析内容摘要摘要：随着人们对燃烧过程的深入研究以及燃油喷射技术的长足发展，使得船用柴油机在使用重油的技术上有了很大的进步。重油在使用前必须经过净化处理，除去其中的水分和杂质。由于燃油的黏度较大，靠重力分离水分和杂质所需时间很长，效果不佳。 为了解决这一问题，使用分油机对重油进行分离。本文介绍了“育鲲”轮重油分油系统的组成，介绍了分油系统的重要部件的结构原理，深入研究了由 E
29、PC 50 控制单元控制的ALFA-LAVAL S821 分油机的工作原理，依照其原理建立了分油机的工作流程图，并结合分油机工作原理分析了其具体工作过程。针对“育鲲”轮重油分油机出现的故障现象，依据原理介绍分析了故障原因，排除故障并提出了管理中的几点建议。XII关键词：分油机排渣过程工作原理故障ABSTRACTAs we learn about the combustion process and the great development of fuel inject technology , it makes great improvement of the technology of b
30、urning heavy fuel oil .It must be cleaned to remove the water and residue from the heavy fuel oil before we use it .It will take a long time and not perform good because of its high viscosity .To solve this problem ,we use separator to finish this job .This thesis describes the element of the HFO se
31、paration system of “YU KUN ”and some important parts of the separation system ,lucubrates the working principle of the separator which is controlled by EPC 50 control unit. Then establishes the working flow chart of the separatorand describes the working progress .Then it describes the malfunction p
32、henomena of the separator for heavy fuel oil on “YU KUN ”and describes how we resolve it .Based on the principle we describes ,we find the cause of the malfunction and give some advices for management.目录1前言 .XIV2分油系统的组成 .XIV2.1分油机的结构 .XVII2.1.1分离筒 .XVII2.1.2顶部输入输出单元 .X VIII2.2EPC 50 控制单元 .X VIII2.2.1输入信号 .X VIII2.2.2输出信号 .XIX2.3 MT 50 水分传感器 .X X3分油机的工作流程及原理分析 .XXI3.1分油机的启动流程 .XXI3.2分油机按标准启动的分油过程.XXI3.3分油机的排渣过程 .XXII4分油机的故障现象和处理方法 .XXIX4.1故障现象 .XXIX4.2分油机排渣速度降原理 .