鍋爐燃燒系統(tǒng)介紹及故障分析

1、 大連海事大學(xué)大連海事大學(xué) 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文 二二一二年六月一二年六月 裝.訂線 2 “育鯤”輪鍋爐燃燒系統(tǒng)介紹及故障分析 專業(yè)班級： 輪機(jī) 08-7 班 姓 名： 趙自慶 指導(dǎo)教師： 輪機(jī)工程學(xué)院 3 摘要摘要 本文首先介紹了育鯤輪 klm/vm 燃油輔鍋爐的結(jié)構(gòu)、工作原理和鍋爐系統(tǒng)，在鍋爐工作 過程中，發(fā)生了點(diǎn)火故障，結(jié)合該故障重點(diǎn)介紹了鍋爐的燃燒器及其系統(tǒng)，通過故障樹分 析法，對引起故障的原因經(jīng)行分析及排除，結(jié)合工作中的經(jīng)驗(yàn)，查出了引起故障的原因， 采取有效措施消除了故障。最后提出了對鍋爐的設(shè)計(jì)的改進(jìn)意見，以及鍋爐管理中應(yīng)注意 的事項(xiàng)。 關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：燃油輔鍋爐 燃燒系統(tǒng) 點(diǎn)火故

2、障 故障樹 abstract: this paper firstly introduced the construction, the working principle and the systems of the oil boiler equipped on yukun, then based on the ignition failure that happened during its working particularly introduced the burner and its system attached to the boiler. by using fta，this p

3、aper analyzed possible reasons causing the failure, combined with experience from daily work, found out the one that caused the malfunction and effective measures were taken to remedy the failure, eventually put forward some tips concerning the design and control of the boiler as well as some precau

4、tions on maintenance of the boiler. keywords: oil auxiliary boiler combustion system ignition failure fta 4 目錄目錄 0 前言.4 1 故障現(xiàn)象：.5 2 “育鯤”鍋爐的簡介及其自動控制系統(tǒng).5 2.1 鍋爐參數(shù).5 2.2 鍋爐本體及其工作原理.5 2.3 鍋爐控制系統(tǒng)簡介.7 2.3.1 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng).7 2.3.2 程序控制系統(tǒng).7 2.3.3 自動保護(hù)及聲光報警系統(tǒng).7 3 鍋爐燃燒器結(jié)構(gòu)及工作原理.7 3.1 燃燒器的供油系統(tǒng).7 3.2 燃燒器的結(jié)構(gòu)及主要部件.8 3.2.1

5、 燃燒器技術(shù)參數(shù).8 3.2.2 燃燒器機(jī)構(gòu)及主要部件.9 3.3 燃燒器的工作原理.10 4 故障的分析及處理.12 4.1 故障樹的建立：.12 4.2 事故的分析及處理過程.13 4.2.1 風(fēng)的分析處理.14 4.2.2 油的分析及處理.14 4.2.3 點(diǎn)火設(shè)備的分析處理.15 5.鍋爐設(shè)計(jì)及管理中的改進(jìn)建議.17 5.1 設(shè)計(jì)中的改進(jìn)建議.17 5.2 鍋爐日常維護(hù)保養(yǎng)的建議.18 6 總結(jié).19 5 0 前言前言 鍋爐是通過燃料燃燒把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，使鍋爐內(nèi)的水變成水蒸氣或者熱水 的設(shè)備。在以蒸氣輪機(jī)為主機(jī)的船上，鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸氣用于驅(qū)動船舶，故其為主鍋爐。 在柴油機(jī)為

6、主的船上，鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸氣僅用于加熱燃油、滑油、工作水驅(qū)動輔機(jī)及提 供各種生活用氣為輔鍋爐。鍋爐又有燃油鍋爐和廢氣鍋爐之分。 “育鯤”輪在機(jī)艙的頂部裝 有燃油鍋爐和廢氣鍋爐各一臺。停泊時，由燃油鍋爐提供蒸氣，航行時，主要由廢氣鍋爐 提供蒸氣，必要時燃油鍋爐同時使用。 “育鯤”采用針形管輔鍋爐，具有體積小，重量輕， 效率高的特點(diǎn)，配備旋杯式燃燒器，具有霧化好，調(diào)節(jié)比高的特點(diǎn)。鍋爐在船舶上具有舉 足輕重的地位，因此作為輪機(jī)管理人員我們應(yīng)保證鍋爐運(yùn)行的連續(xù)性。 對鍋爐系統(tǒng)而言，最重要的系統(tǒng)是燃燒系統(tǒng)而系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備是燃燒器。 “育鯤” 燃油鍋上位機(jī)采用單片機(jī)控制，自動化程度高，帶來燃燒器的重要

7、元件集成度高，因而工 作可靠性降低。長時間的工作中，元件的性能的老化、磨損、管理中的因素等造成燃燒系 統(tǒng)的不正常工作，從而影響鍋爐工作的性能。 1 故障現(xiàn)象故障現(xiàn)象： 2012 年 4 月 6 日上午，停泊于大連港，集控室突然接到鍋爐發(fā)出的主火焰探測失敗報 警，此時鍋爐蒸汽壓力達(dá)到自動起爐的設(shè)定值 4.9bar，發(fā)生點(diǎn)火故障，隨著蒸汽壓力繼續(xù) 降低于 3.5bar，鍋爐發(fā)出蒸汽壓力低報警。點(diǎn)火故障發(fā)生后，值班機(jī)工連續(xù)兩次手動點(diǎn)火， 發(fā)現(xiàn)重油電磁閥都已動作但卻點(diǎn)火失敗，三管到場后進(jìn)行點(diǎn)火，鍋爐仍然發(fā)出主火焰探測 失敗報警。 2 “育鯤育鯤”鍋爐的簡介及其自動控制系統(tǒng)鍋爐的簡介及其自動控制系統(tǒng) 2

8、.1 鍋爐參數(shù)鍋爐參數(shù) 育鯤輪的燃油鍋爐為 saacke 公司生產(chǎn)的 kln/vm2.5/7 系列。參數(shù)為： 序號性能指標(biāo)參數(shù) 1 鍋爐數(shù)量1 臺 2針形管數(shù)量6 根 3鍋爐負(fù)荷100% 4蒸發(fā)量2500kg/h 5工作壓力0.7mpa 6蒸汽溫度 170.4 7設(shè)計(jì)壓力0.9mpa 6 2.2 鍋爐本體及其工作原理鍋爐本體及其工作原理 一般，鍋爐本體包括爐膛、蒸發(fā)受熱面、水腔和蒸汽空間等。傳統(tǒng)的鍋爐主要有兩種 類型：燃油燃燒的燃?xì)庠谑軣崦婀艿纼?nèi)流動，管外是水的煙管鍋爐 鍋爐受熱面管內(nèi)流 動的是水或汽水混合物，而燃?xì)庠谕饷媪鲃拥乃苠仩t。近年來，新型的針形管鍋爐在船 上（包括“育鯤” ）應(yīng)用廣

9、泛。其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。 圖 1 “育鯤”輪燃油鍋爐的本體結(jié)構(gòu) 1.煙箱 2.主蒸汽閥接口 3.爐膛 4.煙管 5.針形管 6.隔熱層 7.煙囪 8.水位計(jì)接口 9.安全閥接口 10.鍋殼 11.爐膛底板 12.耐火層 13.下排污口 14.爐膛沖洗水泄放口 15.泥渣孔 16.人孔 17.火焰觀察鏡 18.鍋爐給水接口 a.蒸汽空間 b.水空間 c.燃燒器接口 8燃料船用燃料油（mfo） 9燃油消耗率184kg/h 10點(diǎn)火燃料船用柴油（mdo） 11100%負(fù)荷時的效率83.4% 12水腔容積2.6m3 7 該鍋爐的圓筒形外殼（汽水空間）中大部分為水腔，在下部，上方為蒸汽空間，其下 部設(shè)

10、有圓筒形的爐膛。爐膛底板焊接在本體上，其上覆蓋有耐火層。在爐膛頂部和汽水空 間內(nèi)有 6 根垂直的煙管，煙管內(nèi)部共有 6 個針形管，每個煙管和其內(nèi)部的針形管形成一個 單元。流經(jīng)各煙管的燃?xì)庾罱K匯聚到煙箱，然后經(jīng)過頂部的煙囪排至大氣中。為減少鍋爐 的散熱損失，防止人員燙傷，并降低周圍的環(huán)境溫度，鍋爐的外部覆蓋有隔熱層，并在其 外部用鐵片罩起來。鍋爐本體的外面有若干接口，分別用來連接不同的附件，如主蒸汽閥 接口、水位計(jì)接口、安全閥接口和給水接口等。此外，鍋爐的底部還有下排污口和爐膛煙 灰沖洗水泄放口。鍋爐本體上還有一些用于內(nèi)部檢查和清潔水腔的部件，如定期清理水腔 內(nèi)部沉積泥沙的泥渣孔，對煙箱進(jìn)行檢查

11、和清潔的人孔和火焰觀察孔等。 針形管鍋爐爐膛中的熱傳遞方式主要為熱輻射，同立式煙管鍋爐相比，針形管的通過 外壁上焊接的許多細(xì)長的銅針，大大增加了換熱面積，使換熱效率得到很大提高。針形管 本體是無縫鋼管，上端通蒸汽空間，下端通水空間。在水側(cè)，爐膛和換熱壁面的水被加熱， 產(chǎn)生氣泡，含氣泡的水密度相對較低，迅速上升，在蒸汽空間實(shí)現(xiàn)汽水分離，其余的水從 下方流過來補(bǔ)充，形成自然循環(huán)。而針形管的這種結(jié)構(gòu)，更能保證其內(nèi)部的爐水從下部的 水空間流入上部的蒸汽空間，形成良好的自然循環(huán)。 “育鯤”輪上的燃油鍋爐，約有 50% 的熱量來自熱輻射，其余的熱量則來自針形管的熱對流。 2.3 鍋爐控制系統(tǒng)簡介鍋爐控制系

12、統(tǒng)簡介 2.3.1 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 水位自動調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)：給水閥的開度隨爐內(nèi)水位升高而減小，隨水位下降而增大，使鍋 爐運(yùn)行時自動保持水位在適宜的范圍之內(nèi)。鍋爐水位達(dá)下限時，水泵自動啟動給水，到達(dá) 高水位時，自動停止給水，鍋爐水位降低到低水位時發(fā)出聲光報警信號，降到危險水位時， 使全部系統(tǒng)停止工作，并發(fā)出聲光報警信號。 蒸汽壓力自動控制環(huán)節(jié)：鍋爐內(nèi)蒸汽壓力降到下限值時，能自動點(diǎn)火燃燒。壓力到達(dá) 上限值時，自動熄火。壓力達(dá)到最大值時，能夠發(fā)出聲光報警，并自動放汽降壓。 2.3.2 程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng) 鍋爐的點(diǎn)火燃燒按照一定的程序進(jìn)行，接通電源，按下自動啟動按鈕后系統(tǒng)按如下程 序工作。風(fēng)

13、機(jī)先運(yùn)轉(zhuǎn)向爐膛內(nèi)鼓風(fēng)進(jìn)行預(yù)掃氣，經(jīng)一定時間后燃油泵啟動。隨后點(diǎn)火變壓 器有電，開始點(diǎn)火，同時點(diǎn)火油頭噴油。若點(diǎn)火成功，光敏電阻發(fā)出信號，點(diǎn)火停止，同 時轉(zhuǎn)杯開始噴油。風(fēng)機(jī)和燃油泵進(jìn)入正常運(yùn)行，調(diào)節(jié)器根據(jù)氣壓變化對風(fēng)油按比例自動調(diào) 節(jié)，同時自動控制裝置對鍋爐運(yùn)行進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。若點(diǎn)火失敗，點(diǎn)火和噴油自動停止，同 時進(jìn)行后掃氣。掃氣結(jié)束后，進(jìn)行聲光報警。 鍋爐正常燃燒使氣壓到達(dá)上限壓力時，自動熄火，后掃氣，同時高壓狀態(tài)指示燈亮。 氣壓下降到下線時，自動點(diǎn)火，按前述程序進(jìn)行。 2.3.3 自動保護(hù)及聲光報警系統(tǒng)自動保護(hù)及聲光報警系統(tǒng) 低水位時聲光報警，危險低水位時，自動熄火，發(fā)出聲光報警；蒸汽壓力達(dá)到

14、最大壓 8 力值時，自動熄火，放汽并報警；點(diǎn)火失敗時，自動熄火，后掃氣并報警；風(fēng)壓低，聲光 報警；油溫低聲光報警；油壓低/高，聲光報警等。 3 鍋爐燃燒器結(jié)構(gòu)及工作原理鍋爐燃燒器結(jié)構(gòu)及工作原理 3.1 燃燒器的供油系統(tǒng)燃燒器的供油系統(tǒng) “育鯤”輪輔鍋爐燃油系統(tǒng)圖 1.重油日用柜；2.柴油日用柜；3.燃油泵組；4.點(diǎn)火油泵；5.調(diào)壓閥；6.回油三通閥；7. 輕/重油轉(zhuǎn)換閥；8、9、10.濾器；11.溫度表； 12.壓力表； 13.安全閥；a.燃油至燃燒器； b.燃燒器回油；c.柴油至點(diǎn)火油頭； “育鯤”輪鍋爐燃油供給系統(tǒng)如圖所示。燃油輸送泵組主要是有兩個三螺桿泵組成， 利用輕/重油轉(zhuǎn)換三通閥的選

15、擇將燃油從重油日用柜或柴油日用柜、吸入，然后通過接口 a 泵送至主燃燒器。壓力調(diào)節(jié)閥用來調(diào)節(jié) a 口處（主燃燒器）的供油壓力。經(jīng)調(diào)壓閥旁通出 來的燃油以及經(jīng)過 b 口的燃燒器回油在回油三通閥的轉(zhuǎn)換選擇下一起返回重油日用柜，或 回到燃油泵的吸口。當(dāng)燃油泵組的排壓過高時，安全閥打開將高壓燃油泄放至燃油泵的吸 入口，保護(hù)系統(tǒng)安全工作。點(diǎn)火用的輕油經(jīng)點(diǎn)火齒輪泵從輕油日用柜吸入，然后經(jīng)過接口 c 泵送至點(diǎn)火油頭進(jìn)行點(diǎn)火。另外，在冷爐點(diǎn)火時，由于重油需要用蒸汽加熱而只能先燃 用輕油。此時，鍋爐燃油泵組應(yīng)在三通閥的選擇下與輕油日用柜相連，只有當(dāng)重油預(yù)熱至 要求溫度時才能轉(zhuǎn)換至燃用重油。在較長時間停爐前的一段

16、時間也需要燃用輕油，防止重 油堵塞管路而導(dǎo)致下次起動困難。 3.2 燃燒器的結(jié)構(gòu)及主要部件燃燒器的結(jié)構(gòu)及主要部件 3.2.1 燃燒器技術(shù)參數(shù)燃燒器技術(shù)參數(shù) “育鯤”輪鍋爐燃燒器的主要技術(shù)參數(shù) 序號性能指標(biāo)參數(shù) 1燃燒器型號skvj m18 9 2總重量340kg 3燃油類型/工作溫度/壓力 hfo（180380 cst）/ 7090 / 0.30.5mpa mdo / 1060 / 0.150.3mpa 4燃油流量 40185kg/h 5點(diǎn)火油類型/工作溫度/壓力 mdo / 1060 / 0.71.4mpa 6風(fēng)機(jī)效率7.5kw（50hz） 7轉(zhuǎn)杯功率1.5kw(50hz) 3.2.2 燃燒

17、器機(jī)構(gòu)及主要部件燃燒器機(jī)構(gòu)及主要部件 燃燒器結(jié)構(gòu)圖 1.風(fēng)機(jī)；2.速閉閥；3.調(diào)壓閥；4.濾器；5.流量計(jì)；6.伺服電機(jī)；7.負(fù)荷凸輪；8.燃油電 磁閥；9.手動操作按鈕；10.火焰探測器；11.點(diǎn)火油頭座；12.主噴油器；13.配風(fēng)器；14. 火焰觀察鏡； 15.進(jìn)油口；16.回油口 其主要部件如下： (1) 壓力式點(diǎn)火油頭 如下圖所示點(diǎn)火油頭和電極的結(jié)構(gòu)圖。點(diǎn)火電極之間的距離為（2-4）mm,點(diǎn)火時，點(diǎn) 火電極通電，兩極之間尖端放電產(chǎn)生火花；同時，加壓的柴油在點(diǎn)火油頭中央的細(xì)小噴孔 的節(jié)流作用下以油霧的形式噴出，油霧在配風(fēng)器周圍的空氣助燃下被點(diǎn)火電極點(diǎn)燃；然后， 點(diǎn)火油引燃主噴油器所噴出的

18、燃油； 10 壓力式點(diǎn)火油頭及電極 1.點(diǎn)火電極；2.點(diǎn)火油頭；3.配風(fēng)器 (2) 轉(zhuǎn)杯式噴油器 如下圖所示，電機(jī)通過皮帶帶動中央軸高速旋轉(zhuǎn)，同時驅(qū)動圓錐形的轉(zhuǎn)杯和霧化風(fēng)機(jī) 葉輪旋轉(zhuǎn)。壓力約 2.0bar 的燃油被泵入轉(zhuǎn)杯后，由于離心力的作用，在轉(zhuǎn)杯內(nèi)壁形成油膜 并被甩入爐膛；葉輪將霧化風(fēng)從轉(zhuǎn)杯外緣吹入，將甩出的油膜吹散成油霧。一次風(fēng)量可由 風(fēng)門調(diào)節(jié)，而提供燃燒所需氧氣的二次風(fēng)則由另外的管道供應(yīng)。 轉(zhuǎn)杯式噴油器 1.轉(zhuǎn)杯；2.中央軸；3.霧化風(fēng)機(jī)葉輪；4.外殼；5.電機(jī)；6.傳動皮帶；7.一次風(fēng)門 (3) 調(diào)壓閥 用于調(diào)節(jié)主噴油器中的供油壓力，使之保持在一個合適的范圍。 (4) 風(fēng)機(jī) 用于提供

19、燃燒所需空氣以及起動前的預(yù)掃風(fēng)和停爐后的后掃風(fēng)，為離心式 風(fēng)機(jī) (5) 伺服電機(jī) 接受燃燒控制器發(fā)出的控制指令并執(zhí)行指令驅(qū)動負(fù)荷凸輪。 (6) 負(fù)荷凸輪 用于控制并指示鍋爐負(fù)荷，可同時對風(fēng)門和油門進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之保持 合適的風(fēng)油比以調(diào)節(jié)鍋爐燃燒強(qiáng)度。 (7) 油量調(diào)節(jié)閥 由負(fù)荷凸輪帶動，根據(jù)鍋爐的負(fù)荷，調(diào)節(jié)進(jìn)油量的大小，滿足鍋爐需 求。 (8) 配風(fēng)器 用于向主噴油器分配一次風(fēng)和二次風(fēng)，確保風(fēng)量與油量相匹配。配風(fēng)器 應(yīng)當(dāng)能夠提供風(fēng)量、風(fēng)向和風(fēng)速適宜的一次風(fēng)和二次風(fēng)。 (9) 火焰探測器 對爐膛內(nèi)的燃燒火焰進(jìn)行自動探測，并將探測的信息反饋給控制器。 3.3 燃燒器的工作原理燃燒器的工作原理 在鍋爐

20、處于停止工作狀態(tài)期間，重油主油路上的兩個電磁閥斷電，主油路不供油，轉(zhuǎn) 杯斷油 。點(diǎn)火油路的兩個電磁閥均處于斷電關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)燃燒控制器內(nèi)產(chǎn)生點(diǎn)火信號時， 首先起動風(fēng)機(jī)，然后控制器控制伺服馬達(dá)，帶動負(fù)荷凸輪，使其轉(zhuǎn)向最大負(fù)荷位置，負(fù)荷 11 指示為“10” ，此時風(fēng)門開到最大，在此位置掃風(fēng) 1min 后，伺服馬達(dá)轉(zhuǎn)到最小位置，負(fù)荷 指示為“1” 。同時，轉(zhuǎn)杯電機(jī)起動開始工作，帶動轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)動，但不供油以將轉(zhuǎn)杯和管路內(nèi) 可能存在的剩油甩出，防止“冷爆”的發(fā)生。 預(yù)掃風(fēng)結(jié)束后，點(diǎn)火變壓器通電，點(diǎn)火電極通電發(fā)火，同時燃燒控制器控制點(diǎn)火油路 上的倆點(diǎn)火電磁閥打開，輕油泄油電磁閥斷電關(guān)閉，燃油供給系統(tǒng)來的柴油經(jīng)

21、過進(jìn)口 c 進(jìn) 入點(diǎn)火油頭并在噴入爐膛后被點(diǎn)火電極高壓放電點(diǎn)燃，該過程需要 12s。接著火焰探測 器進(jìn)行點(diǎn)火檢查，大約需要 24s 時間，如果已經(jīng)點(diǎn)火成功，燃燒控制器則發(fā)出指令，使 主油路倆電磁閥通電打開，重油泄油電磁閥通電關(guān)閉，從燃油泵而來的燃油通過進(jìn)口 a 進(jìn) 入轉(zhuǎn)杯，經(jīng)過溫控器和調(diào)壓閥的調(diào)節(jié)形成油膜后被甩入爐膛，和風(fēng)機(jī)供來的一次風(fēng)交叉后， 被吹散形成細(xì)小油粒，實(shí)現(xiàn)霧化，大約 45s，然后被點(diǎn)火火焰引燃。 燃燒器系統(tǒng)圖 1.溫控器；2.調(diào)壓閥；3.濾器；4.油壓監(jiān)測器（高） ；5.壓力表；6.伺服電機(jī)；7.負(fù)荷凸輪； 8.油量調(diào)節(jié)器；9.流量計(jì)；10.旁通閥；11.速閉閥；12/13/29

22、/30.電磁閥；14/33.泄油電 磁閥（常開） ；15.油溫監(jiān)測器（低） ；16.油溫監(jiān)測器（高） ；17.主噴油器（轉(zhuǎn)杯） ；18.電 機(jī)；19.風(fēng)機(jī)；20.風(fēng)壓監(jiān)測器（低） ；21.一次風(fēng)擋板；22.二次風(fēng)擋板；23.風(fēng)箱溫度監(jiān)測 器（高） ；24.一次風(fēng)壓差監(jiān)測器（低） ；25.節(jié)流孔；26.溫度表；27.截止閥；28.壓力表； 31.火焰探測器；32.點(diǎn)火油頭及電極；34.燃燒器連鎖開關(guān)；a.進(jìn)油；b.回油；c.點(diǎn)火柴油 進(jìn)；d.泄放油出 12 燃燒控制器通過伺服電機(jī)帶動負(fù)荷凸輪控制二次風(fēng)風(fēng)門擋板讓大量的二次風(fēng)進(jìn)入鍋爐 爐膛，提供燃燒的絕大部分空氣，然后火焰探測器進(jìn)一步檢查點(diǎn)火是否成

23、功，大約 35s。點(diǎn)火成功后，火焰檢測器檢測的信號作用送至控制器，控制器發(fā)出指令，切斷點(diǎn)火 油路，鍋爐進(jìn)入自動控制運(yùn)行狀態(tài)。如果火焰檢測不到主火焰，控制器發(fā)出主火焰未發(fā)現(xiàn) 的聲光報警信號。正常燃燒過程中，根據(jù)鍋爐蒸汽壓力的變化，伺服電機(jī)會通過負(fù)荷凸輪 對鍋爐的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)。負(fù)荷凸輪同時驅(qū)動油量調(diào)節(jié)器、一次風(fēng)擋板和二次風(fēng)擋板，使風(fēng) 油比時保持匹配。當(dāng)鍋爐負(fù)荷減小時，燃燒控制器控制油門開度使之減小，同時風(fēng)門擋板 開度做微小調(diào)整，控制合適的風(fēng)油比使鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行。其負(fù)荷增大時燃燒控制器通過 伺服電機(jī)同理做出相應(yīng)調(diào)整。在鍋爐停止燃燒時，輕、重油供油電磁閥均關(guān)閉時，兩個閥 間的燃油則經(jīng)過泄油電磁閥所連

24、接的管系匯集到泄放油處，由 d 口流出。 鍋爐燃燒時序控制方框圖 4 故障的分析及處理故障的分析及處理 恢復(fù)起動前狀 態(tài) 油泵停輕/重泄油 電磁閥開 輕/重供油 電磁閥關(guān) 風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)杯電機(jī)停 故障熄 火 報警無主火 焰 泄油電磁 閥關(guān) 點(diǎn)火 起動 啟動油泵 起動風(fēng)機(jī) 開打風(fēng)門 點(diǎn)火電磁 閥開 啟動轉(zhuǎn)杯 電極 點(diǎn)火器通 電 關(guān)小風(fēng)門 點(diǎn)火變壓 器斷電 維持風(fēng)門 開啟重油 電磁閥 關(guān)閉泄油 電磁閥 有主火焰 開打風(fēng)門 無點(diǎn)火火 焰 有點(diǎn)火 火焰 正常停 爐 正常燃燒 負(fù)荷控制 負(fù)荷控制 預(yù)掃風(fēng) 13 4.1 故障樹的建立：故障樹的建立： 根據(jù)鍋爐燃燒時序圖和燃燒過程分析，建立故障樹。故障樹是一種簡單

25、快捷的事故分 析方法，通過對故障原因的層層分割，揭示故障發(fā)生的根本原因，為故障處理提供理論方 向。 故障樹符號圖 名稱 頂事件 中間事件 底事件 或門 符號 點(diǎn)火失敗故障樹： 點(diǎn)火變壓 器故障 風(fēng)量不 足 點(diǎn)火泵 噴油器堵塞 點(diǎn)火器 鍋爐啟動失敗 風(fēng)要素 風(fēng)量過 大 風(fēng)壓過 低 油要素 油壓低油質(zhì)差油溫低油量小 點(diǎn)火設(shè)備 點(diǎn)火電極 損壞泄漏 結(jié)碳距離不適接觸差 火焰感受器 臟污 14 4.2 事故的分析及處理過程事故的分析及處理過程 事故的處理中，我們采用經(jīng)驗(yàn)與理論結(jié)合的方式。在手動啟動鍋爐的過程中，可以看 到點(diǎn)火火焰，因此對點(diǎn)火設(shè)備及其油路做了暫時的排除。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在工作過程中，由于 點(diǎn)火探

26、測器臟污可能導(dǎo)致探測器誤報警。所以，首先我們先打開燃燒器，對轉(zhuǎn)杯殘油進(jìn)行 清理，對火焰探測器的探頭進(jìn)行了清潔，重新啟動鍋爐，結(jié)果沒有成功。由于育鯤燃燒器 配備了兩個火焰檢測器，并且已經(jīng)清潔，同時出故障的概率很小，所以排除這一因素的干 擾。 4.2.1 風(fēng)的分析處理風(fēng)的分析處理 重新打開燃燒器，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)杯里的殘留重油，證明火焰探測器發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火火焰，plc 給出 了開啟燃油電磁的指令，可以聽到燃油電磁閥動作的聲音，這說明證明燃油電磁閥的動作 良好。那么燃油的霧化差可能是影響鍋爐點(diǎn)火的原因了，這涉及到風(fēng)的因素和轉(zhuǎn)杯傳動機(jī) 構(gòu)及其電極的工作狀態(tài)，對于風(fēng)的因素，點(diǎn)火過程中一次風(fēng)壓監(jiān)視與二次風(fēng)壓監(jiān)視器并沒 有

27、發(fā)出風(fēng)壓低的報警，這說明風(fēng)壓正常，側(cè)面反映風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)也正常。風(fēng)量過大或風(fēng) 量不足可能引起點(diǎn)火故障，風(fēng)量和風(fēng)壓、風(fēng)道相關(guān)，既然風(fēng)壓排除了，加上有一段時間沒 有清理風(fēng)道，綜合考慮，拆下風(fēng)道，對風(fēng)道清潔，發(fā)現(xiàn)風(fēng)道內(nèi)、一、二次風(fēng)門擋板上、燃 燒器殼體內(nèi)有些許積灰，但是應(yīng)該不足以導(dǎo)致故障，一、二次風(fēng)門位置也正常，用壓縮空 氣吹掃以后裝復(fù)?？紤]轉(zhuǎn)杯的因素，三管將轉(zhuǎn)杯內(nèi)的殘油清潔完后，細(xì)致檢查轉(zhuǎn)杯同一次 風(fēng)出口的周向距離，因?yàn)橹芟蚓嚯x大小不一會造成霧化不良，之前也因此發(fā)生過點(diǎn)火故障。 通過檢查發(fā)現(xiàn)周向距離正常，通過控制箱實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)杯電機(jī)的工作狀態(tài)發(fā)現(xiàn)良好，觸摸電機(jī)皮 帶的溫度正常，從外部的各種表現(xiàn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)

28、判斷，問題不出在轉(zhuǎn)杯這。 點(diǎn)火變 壓器故 障 泄 露 損 壞 風(fēng)量 不足 點(diǎn)火泵噴油器堵塞火焰感受 器臟污 點(diǎn)火器 鍋爐啟動失敗 風(fēng)要 素 風(fēng)量 過大 風(fēng)壓 過低 油要 素 油壓 低 油質(zhì) 差 油溫 低 油量 小 點(diǎn)火設(shè) 備 點(diǎn)火電極 結(jié)碳距離不適接觸差 15 電機(jī)和風(fēng)道的檢查清潔 4.2.2 油的分析及處理油的分析及處理 會不會是油的問題呢，根據(jù)上面的故障樹圖，對油的分析可以在四個方面考慮。從油 壓的各項(xiàng)參數(shù)來看，油泵的出口壓力為 2.4bar，油壓調(diào)節(jié)器后的進(jìn)燃燒器的壓力 2.2bar 略 高于 2.0bar 的正常值，屬于正常的參數(shù)范圍，燃油的進(jìn)入溫度為 84，略高于 80的設(shè)定 值，但

29、這并不會影響鍋爐的點(diǎn)火。鍋爐的燃油和發(fā)電機(jī)使用相同的燃油，發(fā)電機(jī)處于正常 的運(yùn)行狀態(tài)，鍋爐輕、重油的油位都在 2/3 的高度，基本可以排除油壓和油柜的油位對燃 油發(fā)火性的影響。重油的供給量少的話，會導(dǎo)致點(diǎn)火失敗的情況。在供油管道上，對油量 有影響的設(shè)備包括油壓調(diào)節(jié)器，兩個供油電磁閥，濾器，油量調(diào)節(jié)閥，管路，油泵。從上 面的檢查及分析來看，只剩下油量調(diào)節(jié)器以及其后面的濾器。然而濾器的臟堵，會引起燃 燒器噴油過程中壓力的升高，但是在實(shí)際工作中，濾器之前的壓力表讀數(shù)一直在 2.0bar 左 右，沒有明顯的升高。如此分析，目標(biāo)鎖定在油量調(diào)節(jié)閥上，油量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)油量的原理 是，在油量調(diào)節(jié)器的圓柱體上，有

30、一條逐漸變寬的油槽，由伺服馬達(dá)驅(qū)動，通過使圓柱體 的轉(zhuǎn)動，改變流道的寬度，從而實(shí)現(xiàn)油量的調(diào)節(jié)。鍋爐在一開始點(diǎn)火時，是在低負(fù)荷下進(jìn) 行的，負(fù)荷凸輪的指示為“1” ，如果調(diào)節(jié)器的初始很狹窄部分的油槽由于雜質(zhì)積聚，會減 少點(diǎn)火時進(jìn)入燃燒器的油量，另外前幾天三管在更換油量調(diào)節(jié)閥的密封墊片后，沒有嚴(yán)格 對準(zhǔn)之前油量調(diào)節(jié)閥的位置，這可能會進(jìn)一步導(dǎo)致其在點(diǎn)火時油量減少以及油槽雜質(zhì)的積 聚。三管推測可能是這個原因，于是對調(diào)節(jié)器拆下檢修。在輕油中刷洗，并壓縮空氣利用 壓縮空氣將油道內(nèi)的殘油雜質(zhì)吹干凈，清潔了油量調(diào)節(jié)器，校正并調(diào)整好油量調(diào)節(jié)器同負(fù) 16 荷凸輪的關(guān)系后上緊還原。重新手動點(diǎn)火，但故障依舊。 4.2.

31、34.2.3 點(diǎn)火設(shè)備的分析處理點(diǎn)火設(shè)備的分析處理 風(fēng)、油、機(jī)器都經(jīng)過驗(yàn)證工作正常，那問題到底出現(xiàn)在哪呢？雖然再次點(diǎn)火失敗，但 這次通過火焰檢測口，三管發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)火火焰在點(diǎn)火過程中不穩(wěn)定的跡象，一開始我們對點(diǎn) 火設(shè)備及其油路做了排除，現(xiàn)在看來有些盲目，于是拆下點(diǎn)火設(shè)備，發(fā)現(xiàn)電極及配風(fēng)器上 有少量的結(jié)碳，配風(fēng)器結(jié)碳用木片刮除，然后用輕油洗凈。電極用細(xì)砂紙打磨干凈。因?yàn)?有點(diǎn)火火焰，所以我們可以排除點(diǎn)火電極以及點(diǎn)火變壓器的問題。那么問題很可能出現(xiàn)在 噴油器及其管路上，初步懷疑點(diǎn)火輕油油路堵塞。三管隨即拆下噴油器，點(diǎn)火油頭外部略 有結(jié)碳，旋下點(diǎn)火油頭后，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火油頭里的濾器已經(jīng)臟堵，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，經(jīng)

32、過濾器， 通往噴口的三條細(xì)小油道上，略有雜質(zhì)堵獨(dú)，油頭已經(jīng)暫時不能使用，三管更換了油頭， 清理了油道后將噴油器重新裝復(fù)，再次點(diǎn)火，鍋爐點(diǎn)火迅速成功，故障排除。 輕油點(diǎn)火油頭濾器 油量調(diào)節(jié)槽 油量調(diào)節(jié)器 17 4.2.44.2.4 事后分析事后分析 此次故障由于船舶新上輕油質(zhì)量較差，在鍋爐使用中，雜質(zhì)的積累導(dǎo)致濾器堵塞，鍋 爐點(diǎn)火時噴入的輕油量較少，點(diǎn)火火焰能量不足，引起點(diǎn)火故障。此次點(diǎn)火失敗故障之前， 三管曾發(fā)現(xiàn)鍋爐的點(diǎn)火初期有爆燃的現(xiàn)象，但是由于鍋爐能正常點(diǎn)火，而且之后的運(yùn)行都 正常，所以沒有做過多的追究，此次更換點(diǎn)火油頭后，點(diǎn)火過程中的爆燃現(xiàn)象消失，點(diǎn)火 迅速，說明爆燃現(xiàn)象的發(fā)生和點(diǎn)火油頭

33、的堵塞密切相關(guān)：爆燃發(fā)生時，點(diǎn)火火焰能量開始 不足，點(diǎn)火時間延長，霧化重油較濃，點(diǎn)燃初期燃燒劇烈。輕油油路壓力表由于故障原因 被鎖死，所以濾器的堵塞不能及時通過壓力表的讀數(shù)發(fā)現(xiàn)，鑒于以往的工作中，輕油油路 工作正常，本次點(diǎn)火故障開始沒有做過多觀察，導(dǎo)致此次故障處理的效率低下，但這為我 們更好的管理鍋爐積累了經(jīng)驗(yàn)。 5.鍋爐設(shè)計(jì)及管理中的改進(jìn)建議鍋爐設(shè)計(jì)及管理中的改進(jìn)建議 5.1 設(shè)計(jì)中的改進(jìn)建議設(shè)計(jì)中的改進(jìn)建議 一、鍋爐煙道增加煙氣濃度指示儀 鍋爐燃燒器工作性能差，造成鍋爐排氣冒黑煙的負(fù)面影響包括： 燃油沒有充分的燃燒，廢氣中帶走相當(dāng)一部分的熱量，增加了燃油的消耗量 黑煙對鍋爐的工作性能產(chǎn)生中

34、大影響，使附著在燃油及廢氣鍋爐換熱翅片上積灰量 增多，帶來潛在的故障隱患。 18 在港停泊時，船舶黑煙會造成周圍環(huán)境污染，屬于 psc 檢查的重點(diǎn)項(xiàng)目等。 建議理由： 在“育鯤”實(shí)習(xí)的時間里，曾遇到三管對鍋爐的風(fēng)油調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的檢修，假如在裝復(fù) 后和之前的位置不同，可能導(dǎo)致風(fēng)油比例不適，造成燃燒冒黑煙的現(xiàn)象，因此每次裝復(fù)后 總要去機(jī)艙的外面查看鍋爐的排煙情況，不當(dāng)?shù)脑掃€需進(jìn)行糾正，給工作帶來不方便。 “育鯤”加裝重油并不是固定牌號的，對于燃用不同的重油需要不同的加熱溫度， 在變更過程中可能由于重油加溫沒達(dá)到，導(dǎo)致鍋爐燃燒不良的情況。 冬天時，因?yàn)闇囟仍颉坝H”鍋爐層上方的機(jī)艙門往往會被隨手關(guān)閉，

35、造成鍋爐 風(fēng)機(jī)抽吸風(fēng)的量不足甚至使鍋爐發(fā)出風(fēng)壓低的報警信號，風(fēng)量的不足導(dǎo)致風(fēng)油比例不協(xié)調(diào)， 導(dǎo)致鍋爐排黑煙。 因此，為了及時糾正鍋爐工作中的不良狀態(tài)，建議在船舶鍋爐煙道中安裝煙氣濃度指 示儀，通過排煙檢測，側(cè)面了解鍋爐工作狀態(tài)，方便鍋爐管理中的工作。 二、鍋爐燃燒器控制的進(jìn)一步自動化的設(shè)想 建議理由：“育鯤”鍋爐的風(fēng)油比例的調(diào)節(jié)開始是人為設(shè)定的，工作過程中，通過負(fù) 荷凸輪按照既定的機(jī)械設(shè)計(jì)形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板和油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。開始人為的調(diào)節(jié)往往 不會使鍋爐工作在最佳的風(fēng)油比例上，負(fù)荷凸輪的調(diào)節(jié)過程中，也存在著同最佳風(fēng)右比的 偏離，這往往會降低其經(jīng)濟(jì)性，增加其油耗性。為了解決這個問題。 構(gòu)想及建議

36、：利用單片機(jī)控制燃燒器的燃燒，根據(jù)負(fù)荷的高低，用單片機(jī)控制伺服馬 達(dá)分別驅(qū)動二次風(fēng)門擋板和油量調(diào)節(jié)閥，并且在排煙管道中安裝氧傳感器，單片機(jī)接受鍋 爐的負(fù)荷信號，按照儲存在單片機(jī)內(nèi)部的風(fēng)油比例信息去調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板和油量調(diào)節(jié)器的開 度，同時接收氧傳感器的信號修正單片機(jī)發(fā)出的調(diào)節(jié)風(fēng)門信號，油門開度通過負(fù)荷來控制。 從而使鍋爐的燃燒在各種負(fù)荷達(dá)到理想的效果。當(dāng)氧傳感器接到排煙中的氧含量低時，反 饋給單片機(jī)，單片機(jī)判斷發(fā)出指令，開大風(fēng)門增加燃燒的氧量。反之，當(dāng)煙氣中的氧氣含 量高時通過氧傳感器的反饋，減小風(fēng)門的開度。 單片 機(jī) 伺服馬達(dá) 1 油門 風(fēng)門 伺服馬達(dá) 2 氧傳 感器 燃燒 器 負(fù)荷 排煙 風(fēng) 油 19 控制改進(jìn)圖 三、促進(jìn)鍋爐診斷系統(tǒng)的建立 鍋爐系統(tǒng)對于船舶來說是一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)其包含若干個子系統(tǒng)，船舶的工作條件 較為惡劣，加之鍋爐自身處于高溫高