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從4個方面來分析并比較發(fā)電機的風冷和水冷系統(tǒng) 柴油發(fā)電機過冷或者過熱(即發(fā)電機冷卻能力過強或者過弱)都會對其動力性,經(jīng)濟性,工作可靠性帶來不利的影響。因此設(shè)計良好的冷卻系統(tǒng),能夠保證發(fā)電機始終處于適宜的溫度下工作,以獲得較高的發(fā)電機經(jīng)濟性能,動力性能,工作可靠性指標等。冷卻系統(tǒng)的功用就是使發(fā)電機在各種工況下都保持在適當?shù)臏囟确秶鷥?nèi),冷卻系統(tǒng)既要防止發(fā)電機過熱,又要防止冬季發(fā)電機過冷,在冷態(tài)下的發(fā)電機啟動之后,冷卻系統(tǒng)還要保證發(fā)電機迅速升溫,盡快達到正常的工作溫度。 冷卻系統(tǒng),顧名思義,其主要作用就是對柴油發(fā)電機進行冷卻,保證柴油發(fā)電機在一定的溫度范圍內(nèi)可靠的工作,根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同,分為風冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)兩種。下面康明斯發(fā)電機公司結(jié)合風冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)造、振動噪聲、冷卻效果、低溫性能、使用壽命,進行分析比較。 1.系統(tǒng)構(gòu)造:水冷柴油發(fā)電機的氣缸套分為干式氣缸套(不直接與水接觸)和濕式氣缸套(直接與水接觸),活塞在缸套內(nèi)往復運動時,將熱量傳給缸套,缸套又將熱量傳遞給冷卻液來實施冷卻,需要有水泵、水管、節(jié)溫器等專用零部件,構(gòu)造復雜;風冷柴油發(fā)電機則省去許多部件和環(huán)節(jié),結(jié)構(gòu)相對簡單,但風冷系統(tǒng)對材料的耐熱,耐磨,膨脹系數(shù)要求更高,制造起來技術(shù)工藝要求也比水冷要高。 2.振動噪聲:水冷系統(tǒng)由于在缸套外側(cè)配備水套,噪音經(jīng)過水后變小,從而大大降低了發(fā)電機內(nèi)部噪音,相對來說水冷柴油發(fā)電機的噪聲更小、震動較小,擁有更高的壓縮比,爆發(fā)力更強,功率更高,風冷系統(tǒng)需要風扇高速運轉(zhuǎn)來進行抽風與排風,風燥比較大,震動較為明顯。 3.冷卻效果:水冷系統(tǒng)的缸體和缸蓋剛度好,冷卻強度高,發(fā)電機內(nèi)部和外部冷卻均勻,冷卻水路設(shè)計自由度大,工作可靠,循環(huán)性好,降溫迅速,不容易過熱,不受環(huán)境影響;風冷系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)為空氣,空氣的比熱容大約為水的比熱容的1/4左右,空氣的傳熱系數(shù)大概為水的傳熱系數(shù)的1/20—1/30左右,空氣的降溫效果不如水明顯,尤其在夏季使用中,水冷系統(tǒng)的優(yōu)勢更為明顯。 4.低溫性能:風冷系統(tǒng)啟動方便、運行經(jīng)濟,啟動后氣缸的溫度上升較快,在短時間內(nèi)即可進入大負荷工作狀態(tài),沒有凍裂和過熱沸騰的危險,其低溫性能優(yōu)良;水冷系統(tǒng)啟動后,溫升比較緩慢,而且冷卻液更換不及時容易凍壞發(fā)電機,需要定期檢查冷卻液的質(zhì)量,低溫環(huán)境下風冷系統(tǒng)的優(yōu)勢更大。使用壽命風冷系統(tǒng)中于氣缸壁溫度高,升溫速度快,酸性腐蝕和磨損在很大程度上降低了,柴油發(fā)電機在露點以下的工作時間也大大縮短了,因而風冷系統(tǒng)機件腐蝕、銹蝕程度小,而且缸體、缸蓋、散熱器、冷卻部件上也不會像水冷系統(tǒng)一樣存有水垢;水冷系統(tǒng)時間久了,冷卻管道容易受到腐蝕和損壞,相關(guān)部件容易老化、開裂,水箱容易產(chǎn)生水垢反而影響冷卻效果,風冷系統(tǒng)使用壽命更長。
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發(fā)電機管理中的3個有用細節(jié) 故障背景:2017年5月20日該輪靠泊印度洋留尼旺島,鍋爐發(fā)生點火故障,于是發(fā)電機換用輕柴油。換油后不久,發(fā)現(xiàn)發(fā)電機上的燃油管有滴漏,當時忙于處理鍋爐問題,為減少柴油損失,當即關(guān)閉了停車狀態(tài)的一號和三號發(fā)電機燃油進出管路的相關(guān)閥門。 故障現(xiàn)象:第二天船舶離港時,當班輪機員凌晨4點打給我,說一號發(fā)電機不能并車,三號發(fā)電機能并車但只能承擔150 KW,再加負荷就加不上去。我立即下機艙,檢查發(fā)電機相關(guān)情況,滑油、冷卻水各項參數(shù)未見明顯異常。我嘗試向三號發(fā)電機手動轉(zhuǎn)移負載,多次手動調(diào)節(jié)調(diào)速器以增加燃油供油量,但負荷沒有變化。嘗試一號發(fā)電機并車,自動與手動并車都未成功,一號發(fā)電機顯示頻率過高。 打開三號發(fā)電機保護蓋檢查高壓油泵,油泵齒條拉桿均能自由活動,油尺刻度指示在較大值,排除了油泵的問題,再檢查相關(guān)管路,發(fā)現(xiàn)有個進油閥處于關(guān)閉狀態(tài),當即慢慢全開燃油閥,三號發(fā)電機立即加載到500KW,負荷轉(zhuǎn)移正常。 注意力再轉(zhuǎn)向一號發(fā)電機,發(fā)現(xiàn)一號發(fā)電機類似的進油閥也未打開,當即打開進油閥,并再次嘗試并車,但還是并車失敗。到港時一號發(fā)電機是正常使用的,頻率、轉(zhuǎn)速,負荷的轉(zhuǎn)移各項指標都正常,怎么突然就轉(zhuǎn)速過高了呢? 故障措施:三號發(fā)電機正常之后,我全部精力集中在一號發(fā)電機不能并車的問題上,之前發(fā)電機轉(zhuǎn)速感應(yīng)器出現(xiàn)過速度顯示的問題,所以首先還是考慮轉(zhuǎn)速感應(yīng)器故障,懷疑有可能是感應(yīng)器臟了或者跟飛輪的間隙超標。該發(fā)電機有兩個pick-up(轉(zhuǎn)速感應(yīng)器),一個用于機旁控制屏顯示,一個用于發(fā)電機控制系統(tǒng)。當即取出兩個感應(yīng)器,其中一個確實臟了,擦拭干凈后,檢查了速度感應(yīng)器的阻值,確認正常,重新裝回,調(diào)整好間隙,重新啟動發(fā)電機,轉(zhuǎn)速還是過高--950RPM。 排除了轉(zhuǎn)速感應(yīng)器的問題,那么故障就應(yīng)該在機械部分。檢查高壓油泵,調(diào)節(jié)拉桿活動正常;檢查調(diào)速器,該調(diào)速器品牌是Regulateurs Europa,型號1102V-4G-25R。發(fā)現(xiàn)調(diào)速器上的手動速度調(diào)節(jié)旋鈕卡住了,很難轉(zhuǎn)動,聯(lián)想到二管輪的交接班記錄,提示該調(diào)速器的同步馬達(下圖中的021)不是原裝備件,當時由于缺少原裝備件,用的是上個管理公司遺留下來的其他制造商備件。拆下同步馬達,與近期在新加坡剛接收到的原裝備件對比,發(fā)現(xiàn)兩個同步馬達參數(shù)不一致:非原裝備件,制造商Woodward,電壓24V,轉(zhuǎn)速2000 RPM,功率5瓦;原裝備件,制造商Groschopp,電壓24V ,轉(zhuǎn)速2700RPM,功率2瓦,電流0.25A。進一步拆開非原裝同步馬達,發(fā)現(xiàn)馬達的塑料齒輪磨損,不能轉(zhuǎn)動。 換上新的同步馬達,啟動發(fā)電機,調(diào)節(jié)手動轉(zhuǎn)速旋鈕,使轉(zhuǎn)速達到916RPM, 待發(fā)電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后嘗試并車,發(fā)電機可以成功并車。但是又出現(xiàn)個新問題,并車后一號發(fā)電機功率并未提高,相反地,出現(xiàn)逆功率跳閘的現(xiàn)象,幾次嘗試都是如此。我決定讓三管輪在并車屏上嘗試并車,我與電機員在發(fā)電機旁觀察,雙方用對講機聯(lián)系,發(fā)現(xiàn)當發(fā)電機并車成功后,調(diào)速器速度控制旋鈕被同步馬達向逆時針方向旋轉(zhuǎn)導致柴油機減速,這與并車后調(diào)速器的正確動作恰恰相反,正常情況下,調(diào)速器速度控制旋鈕應(yīng)該順時針方向旋轉(zhuǎn)使柴油機加速從而增加本機承載負荷能力,維持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。查找到問題癥結(jié)后,我們再對比同步發(fā)電機馬達的電壓與電流情況、查找相關(guān)發(fā)電機電線接線圖紙,發(fā)現(xiàn)一號發(fā)電機相關(guān)接線控制板亦與原廠圖紙一致,這說明接線未曾改動過。于是我們改變同步馬達背后的接線,將其對調(diào),再次啟動發(fā)電機,并車成功,負荷轉(zhuǎn)移順暢,問題解決。 經(jīng)過該事件,發(fā)現(xiàn)以下幾點在未來的輪機管理工作中值得引起注意: 啟動發(fā)電機之前,一定要檢查相關(guān)管路系統(tǒng),之前做出過狀態(tài)改變的相關(guān)閥門,一定要及時設(shè)置好。交接班工作一定要交接清楚,不能有遺漏; 該事件的起因在于啟動發(fā)電機之前沒有將關(guān)閉的燃油閥打開,該輪經(jīng)過幾任管理公司管理,燃油管路的閥門老化,在全關(guān)時仍然存在些許燃油泄漏,造成一號發(fā)電機啟動時,能正常啟動,調(diào)速器在燃油量不足的情況下加大油門以保持額定轉(zhuǎn)速,但同步馬達因為調(diào)速器不正常動作導致里面的齒輪損壞,造成了同步馬達卡死,以至于發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到950RPM 后不能減速。這一點在發(fā)電機的管理工作中一定要考慮到; 不同管理公司的備件采購途徑不一樣,存在大量第三方生產(chǎn)的備件,與原廠備件相比,有些參數(shù)都不一致,有些即使銘牌上參數(shù)一致,但物理尺寸卻不一致。這給輪機員維護保養(yǎng)時帶來了諸多不便。主管輪機員在接受備件時一定要仔細核對,避免到使用時陷入被動;即使是原裝件,電器要考慮正負極性,機械要考慮左旋右旋。
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