主機掃氣箱著火分析

1、大連海事大學(xué)畢 業(yè) 論 文 二一三年五月主機掃氣箱著火分析 專業(yè)班級：輪機工程2011-611501 姓 名：李 華 玲 指導(dǎo)教師：繼續(xù)教育學(xué)院內(nèi)容摘要摘要：本文針對柴油機的掃氣箱著火原因進行分析，提出一些可能導(dǎo)致掃氣箱著火的因素，并提出一些相應(yīng)的處理辦法以及一些預(yù)防的措施，以期減少該事故的發(fā)生，同時可供其他輪機管理人員借鑒和參考。關(guān)鍵詞： 主機 掃氣箱著火 故障分析ABSTRACT：This paper is about the cause of scavenging air box firing and the trouble being settled. The author analy

2、sis the cause of scavenging air box firing. Lessons should be drawn from this case. The author also lists some precautions about this case. The aim of the paper is to be reducing this accident.Keywords： main engine scavenging air box firing the cause of trouble目 錄內(nèi)容摘要3關(guān)鍵詞3目錄4序言5正文5 1、導(dǎo)致掃氣箱著火的直接原因7 1

3、.1、可燃物（燃料）的來源7 1.2、高溫?zé)嵩矗崃浚┑膩碓? 2、導(dǎo)致掃氣箱著火的間接原因7 2.1掃氣壓力低，過量空氣系數(shù)小，造成缸內(nèi)燃燒狀況的惡化7 2.2噴油系統(tǒng)故障，惡化了柴油機的燃燒狀況7 2.3燃油溫度低，噴油器冷卻水太冷8 3、防止掃氣箱著火的措施8 3.1切斷可燃物（燃料）的來源8 3.2切斷高溫?zé)嵩矗崃浚┑膩碓? 4、總結(jié)日常技術(shù)管理具體注意事項9 5、 參考文獻12 主機掃氣箱著火分析序言：船舶主機掃氣箱著火是一種大型低速柴油機多次發(fā)生的事故，嚴(yán)重威脅著船舶航行安全和船員的生命安全。現(xiàn)代船用柴油機的設(shè)計與制造工藝越來越先進、可靠性日益提高。在日常運行中，如果船員能夠進行

4、正確的操作和維護保養(yǎng)，諸如掃氣箱著火、曲拐箱爆炸等惡性事故本不該發(fā)生，但遺憾的是，此類惡性事故仍屢有出現(xiàn)，實在催人深思。相關(guān)機構(gòu)曾專門進行過統(tǒng)計，80%-90%的海上事故是由人為因素所導(dǎo)致的。作者經(jīng)過這段時間的實習(xí)，對于船上工作中“人”這一主體因素的作用的認(rèn)識更加深刻，并且更加堅信，船員因素即“人”的因素是船舶安全運行最重要的因素，也是船舶事故最直接、最主要的導(dǎo)火索，本文后續(xù)對于我船事故原因的分析和日常管理的建議都著重闡述了“人”這一關(guān)鍵因素的作用。近年來，出于經(jīng)濟效益考慮，船用低速柴油機大力發(fā)展推行減速運行及摻渣并進的節(jié)能措施，經(jīng)濟效益較為顯著。但是，船舶主機在低速、低負(fù)荷工況下運轉(zhuǎn)，其運行

5、點偏離設(shè)計工況點較遠(yuǎn)，如果日常技術(shù)管理中技術(shù)管理不夠系統(tǒng)、細(xì)致，沒能充分重視氧氣、熱量和燃料三者之間的關(guān)系，以及對減速運轉(zhuǎn)后氣缸熱負(fù)荷偏高、燃燒工況惡化等情況，則容易導(dǎo)掃氣箱著火這一惡性事故的發(fā)生幾率大增。日常該如何加強日常技術(shù)管理，避免掃氣箱著火事故的發(fā)生？本文對這一問題進行了分析探討。正文：關(guān)于掃氣箱著火，是二沖程柴油機一種常見的事故，它給機器造成的危害卻相當(dāng)嚴(yán)重，輕則減速、停車，嚴(yán)重時造成氣缸套裂縫漏水和增壓器的損壞。作者實習(xí)的船舶4萬噸的謀輪為定速主機8缸長沖程低速柴油機，其參數(shù)如下：缸徑850mm，行程1200mm，功率20580KW（28000HP），轉(zhuǎn)速138r/min。采用了直

6、流閥式掃氣，液壓啟閥機構(gòu)。自1988年裝船使用,設(shè)備趨于老化，性能達不到出廠及試航時的動力指標(biāo)。目前的負(fù)荷僅為額定負(fù)荷的53%左右。多次發(fā)生掃氣箱著火事故，已經(jīng)損壞了一只氣缸套和兩臺增壓器，嚴(yán)重威脅著船舶和人身的安全，已經(jīng)成為船舶安全航行的一大隱患。最近一次著火事故是上月23號在大連到廣州的航次中。我當(dāng)時在機艙做衛(wèi)生。突然感覺主機轉(zhuǎn)速降低，增壓器發(fā)出強烈噪音（喘振）。然后發(fā)現(xiàn)排氣溫度升高，輸出功率減小，十字頭壓力下降，掃氣箱過熱。我?guī)椭茌喗邓伲哟笾鸶椎钠子妥⒂土坎⑶袛嘣摳椎娜加凸?yīng)。待半分鐘火自動熄滅。慢慢恢復(fù)正常運行。為此，保證柴油機安全運轉(zhuǎn)，須對掃氣箱著火問題進行深入的探討和研究

7、，消除掃氣箱著火的原因，杜絕著火事故的發(fā)生。掃氣箱著火的基本條件是掃氣箱中存有厚厚的積油。正常情況下，從缸壁刮下的氣缸油經(jīng)污油排出管排至放殘柜，由于排污管通徑太細(xì)，經(jīng)常臟堵，使活塞下部空間的污油越積越多，當(dāng)活塞環(huán)與氣缸壁密封不良時，缸內(nèi)燃?xì)庀赂Z或當(dāng)活塞下行打開掃氣口時，缸內(nèi)燃?xì)獾箾_，點燃掃氣箱中的積油，導(dǎo)致掃氣箱內(nèi)著火、爆燃。著火后換氣質(zhì)量惡化，排氣溫度升高，輸出功率減小，十字頭壓力下降，掃氣箱過熱，機器轉(zhuǎn)速降低，由于該主機采用定速調(diào)速器，瞬間使各缸供油量大幅增加，更進一步加劇了燃燒的惡化。著火嚴(yán)重時會使增壓器吸口冒出黑煙，并伴有砰砰的響聲，導(dǎo)致增壓器喘振和損壞。當(dāng)發(fā)現(xiàn)掃氣箱著火后，減速航行，

8、停止著火缸的燃油供應(yīng)，適當(dāng)加大著火缸的氣缸注油量，以保證缸內(nèi)充分潤滑，必要時可用蒸汽或二氧化碳滅火，等掃氣箱內(nèi)火焰熄滅后，逐漸慢速停車，等冷卻后打開掃氣箱蓋，盤車檢查氣缸、活塞組件，看活塞環(huán)是否折斷，活塞環(huán)搭口是否轉(zhuǎn)到上、下同一位置，看氣缸套壁面是否有拉傷現(xiàn)象，氣缸套水封圈是否漏水等。通過上述檢查，未發(fā)現(xiàn)異常情況，再次起運主機，繼續(xù)正常航行。我們都知道火的燃燒需要三個條件：可燃物（燃料），助燃物（氧氣）和高溫?zé)嵩矗崃浚?。缺一不可。如圖所示圖1然而想要防止掃氣箱著火事故的發(fā)生只要切斷一個條件事故就不會發(fā)生。而在運行中的柴油機掃氣箱中必須隨時提供大量的新鮮的掃氣空氣(氧氣)。所以查找掃氣箱著火的

9、原因，提出預(yù)防事故發(fā)生的措施就只能從可燃物（燃料）和高溫?zé)嵩矗崃浚┑膩碓床槠穑⑻岢鲱A(yù)防措施。針對此次事故，我請教了大管輪。就船舶掃氣箱著火的原因及預(yù)防措施進行深入綜合分析得出以下結(jié)論：1、導(dǎo)致掃氣箱著火的直接原因1.1 可燃物（燃料）的來源事后我發(fā)現(xiàn)著火缸的掃氣箱放殘管被沉積物堵住。無法及時排出掃氣箱內(nèi)的可燃物是導(dǎo)致此次事故的最直接原因。活塞下部空間積油太多由于該機型設(shè)計的放殘管通徑太細(xì)，加之燃燒不良時，燃燒產(chǎn)物的漏入，使放殘管經(jīng)常臟堵，污油越積越多，奠定了掃氣箱著火的物質(zhì)基礎(chǔ)，也帶來了事故隱患。1.2 高溫?zé)嵩矗崃浚┑膩碓粗鳈C超速超負(fù)荷運行是著火原因之一，因為已脫離了機器設(shè)計的最佳狀態(tài)

10、，處在邊界狀態(tài)下工作，使柴油機燃燒惡化、潤滑不良、排氣溫度高、冒黑煙，輕則會對排氣系統(tǒng)造成污染，嚴(yán)重時會使活塞缸套的熱負(fù)荷和機械負(fù)荷加劇，造成拉缸、抱缸事故。由于缸內(nèi)爆壓劇增，也加劇了燃?xì)獾箾_現(xiàn)象，也會引起掃氣箱著火。活塞下部空間積油太多導(dǎo)致排氣背壓升高，渦輪轉(zhuǎn)速下降，增壓壓力降低，當(dāng)活塞下行露出掃氣口時，氣缸內(nèi)廢氣壓力高于掃氣壓力，造成燃?xì)獾箾_，導(dǎo)致掃氣箱著火。該主機排氣閥的開啟時刻為上死點后112，掃氣口開啟時刻為上死點后134，當(dāng)掃氣口開啟時，氣缸內(nèi)壓力仍稍高于掃氣壓力，但因掃氣口的節(jié)流和排氣的流動慣性，一般不會發(fā)生倒沖現(xiàn)象。但當(dāng)主機長時間超負(fù)荷運轉(zhuǎn)或由于噴油設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)不良，造成缸內(nèi)

11、燃燒惡化，未完全燃燒的碳粒造成排氣系統(tǒng)的嚴(yán)重臟污，使排氣背壓升高，就會導(dǎo)致排氣終了的燃?xì)獾箾_現(xiàn)象，最終導(dǎo)致了此次的掃氣箱著火。另外，液壓啟閥系統(tǒng)故障也會導(dǎo)致事故的發(fā)生。當(dāng)液壓伺服泵定時滯后時, 排氣門會滯后打開, 影響氣缸內(nèi)的廢氣順利排出。當(dāng)伺服泵的安全溢流閥發(fā)生故障溢流時, 會導(dǎo)致排氣門打不開,使氣缸內(nèi)的燃?xì)獾箾_回掃氣箱, 造成掃氣箱著火。高溫?zé)嵩矗崃浚┑膩碓摧^多，這就要求輪機員細(xì)心觀察，精心管理，勤于維護保養(yǎng)。從而切斷高溫?zé)嵩矗崃浚┑膩碓础?、導(dǎo)致掃氣箱著火的間接原因2.1掃氣壓力低，過量空氣系數(shù)小，造成缸內(nèi)燃燒狀況的惡化由于增壓器效率的降低，吸入濾網(wǎng)和空冷器的臟堵，造成掃氣壓力低，缸

12、內(nèi)燃燒不良，進而使排氣系統(tǒng)造成污染，增壓器轉(zhuǎn)速下降，熱負(fù)荷增加，熱效率降低，形成惡性循環(huán)。若冷卻水溫度太低，會使氣缸內(nèi)壓縮終了的溫度和壓力偏低，則將延長燃油燃燒前的物理、化學(xué)準(zhǔn)備，使燃燒過程后移，造成后燃。2.2噴油系統(tǒng)故障，惡化了柴油機的燃燒狀況。噴油系統(tǒng)是柴油機的關(guān)鍵系統(tǒng)，它的技術(shù)狀況如何將直接影響著柴油機的燃燒質(zhì)量。若供油正時太晚，延遲到上死點才開始噴油，由于此時活塞已開始下行，氣缸內(nèi)的溫度和壓力已開始下降，結(jié)果使滯燃期延長，燃燒過程后移，將引起嚴(yán)重的后燃。若噴油器在使用過程中霧化不良，會導(dǎo)致油氣混合變差，油粒外圍接觸空氣，而油粒中心則由于無法與氧結(jié)合，而無法完全燃燒，造成后燃嚴(yán)重，排溫

13、升高，碳粒增加，加劇活塞與氣缸套的磨損，同時對進、排氣系統(tǒng)造成嚴(yán)重的污染。從工作實踐來看，凡是著火缸的活塞下部空間都聚集著大量未完全燃燒的碳粒，這些碳粒說明該缸不僅燃燒狀況惡化，而且還存在著較嚴(yán)重的燃?xì)獾箾_和活塞環(huán)泄漏現(xiàn)象，隨著量的積累，燃燒的不斷惡化，最終導(dǎo)致掃氣箱著火。2.3燃油溫度低，噴油器冷卻水太冷。因燃油粘度與溫度成反比，當(dāng)燃油粘度增加時，由于流動性差，分裂較困難，造成噴入缸內(nèi)的燃油霧化不良，油氣混合不佳，燃燒質(zhì)量變差，加劇了缸內(nèi)活塞頭的結(jié)碳。冷卻水溫度太低，會使氣缸內(nèi)壓縮終了的溫度和壓力偏低，則將延長燃油燃燒前的物理、化學(xué)準(zhǔn)備，使燃燒過程后移，造成后燃。明確了掃氣箱著火的原因，我們

14、綜合分析提出以下預(yù)防其著火的措施：3、防止掃氣箱著火的措施3.1切斷可燃物（燃料）的來源主要是改進柴油機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過這次事故我認(rèn)為針對這臺柴油機應(yīng)改進放殘系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，加粗放殘管通徑，把放殘柜與掃氣箱設(shè)計成一個聯(lián)通的封閉空間，而不是定時放殘，確?；钊虏靠臻g的污油能順利、不斷地流出掃氣箱，盡量減少活塞下部空間的積油存在，消除掃氣箱著火的物質(zhì)條件。這是查找到的具體的故障原因并采取的最實際的措施來解決掃氣箱著火問題。3.2切斷高溫?zé)嵩矗崃浚┑膩碓从捎谠摍C型原配增壓器增壓余量偏小，再加上長期使用，運行效率降低，就不能滿足需要，長期在一個空燃比偏小，排溫偏高的工況下運行，造成缸內(nèi)燃燒狀況的惡化，應(yīng)

15、選擇大一號的增壓器，以改良工況，提高柴油機的運行效率。提高液壓啟閥系統(tǒng)閥件的密封質(zhì)量，對液壓伺服泵高壓溢流閥的溢流壓力應(yīng)能方便地監(jiān)測，確保排氣閥開啟的有效性，以防排氣閥打不開，使?jié)M腔燃?xì)獾箾_回掃氣箱，導(dǎo)致掃氣箱著火，定期檢查液壓伺服泵的幾何定時，確保排氣閥開啟的準(zhǔn)確性。定期清潔壓氣機濾網(wǎng)，空冷器和廢氣鍋爐盤管，保持良好的技術(shù)狀態(tài)。使壓氣機濾網(wǎng)負(fù)壓不超過0.98KPa，空冷器壓差不超過1.96KPa，渦輪出口背壓不超過1.96KPa，提高增壓壓力，改善換氣質(zhì)量，控制掃氣溫度不超過150，消除掃箱內(nèi)的燃?xì)獾箾_現(xiàn)象。保證活塞環(huán)與氣缸壁之間的良好密封性。在吊缸檢修時，要認(rèn)真檢查氣缸套的錐度和橢圓度以及

16、壁面的拉傷情況，若磨損超限應(yīng)及時換新?；钊h(huán)裝入氣缸時，應(yīng)做漏光檢查，每處漏光弧長不得超過30，同根活塞環(huán)，漏光弧長總和不得超過90，搭口間隙要符合說明書要求，上、下環(huán)搭口應(yīng)錯開120，開口左、右30范圍內(nèi)不得漏光，確保活塞環(huán)外園工作表面與氣缸壁的良好密封，一方面可提高缸內(nèi)壓縮終了的溫度和壓力，以利發(fā)火，改善燃燒；另一方面可防止燃燒產(chǎn)物的下竄。在平時檢查時，應(yīng)注意氣缸油的注油情況，氣缸套是否有拉傷現(xiàn)象。盤車檢查活塞環(huán)是否有折斷粘住等情況。各道環(huán)搭口是否有重合現(xiàn)象發(fā)生，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，必須及時吊缸解決，以免高溫燃?xì)庀赂Z，導(dǎo)致掃箱著火。定期檢查和正確調(diào)整高壓燃油泵的供油提前角，及時校驗和更換不合格的噴油

17、器，確保供油準(zhǔn)確，霧化良好，有效提高缸內(nèi)燃燒質(zhì)量，控制廢氣對排氣系統(tǒng)的污染。若遇大風(fēng)浪天氣，應(yīng)該減速運行避免負(fù)荷突變范圍過大。定期測取示功圖，根據(jù)缸內(nèi)工作情況，認(rèn)真均衡各缸負(fù)荷，檢查各油泵齒條與總加油桿的彈性連接情況是否正常，確保其供油同步，運動自如，避免個別缸出現(xiàn)超負(fù)荷運行。在工作實踐中，若認(rèn)真落實以上措施，發(fā)現(xiàn)問題，對癥施治，將會對防止柴油機掃氣箱著火，提高柴油機工作質(zhì)量，降低耗油率，減輕排煙對大氣的污染具有十分重要的意義。自從我們及時實施了以上措施，已經(jīng)初見成效。到現(xiàn)在再沒有發(fā)生著火的事故。以后，我們?nèi)砸^續(xù)細(xì)心觀察，爭取徹底解決此類事故的發(fā)生。4、總結(jié)日常技術(shù)管理具體注意事項 綜上分析

18、可知，造成掃氣箱著火的原因主要是由于管理不當(dāng)和設(shè)備老化引起的，尤其是采用減速航行，更增加了管理的困難。下面結(jié)合作者在船實習(xí)期間的實踐，以及日常觀察到的本船在技術(shù)管理中的不足，對預(yù)防掃氣箱著火的日常技術(shù)管理措施加以分析。4.1開航前用蒸汽進行充分暖缸，使之縮短自行發(fā)火的滯燃期，這一點本船做的較好，每次完車后都會馬上停掉主海水冷卻泵，并開啟缸套水加熱器的蒸汽閥對缸套水進行加熱保溫，使缸套水溫度保持在75左右，這不僅利于縮短燃油自行發(fā)火的滯燃期，也避免因熱脹冷縮而使缸套和缸頭、密封圈之間產(chǎn)生漏水。4.2主機動車前應(yīng)開動鼓風(fēng)機增加風(fēng)源，掃除氣缸內(nèi)殘余廢油氣。這點，本船并沒有執(zhí)行，只是每次動車前用啟動空

19、氣沖車，掃除氣缸內(nèi)殘余廢油氣，在機動操車及微速、慢速航行時將輔助鼓風(fēng)機控制開關(guān)打至“自動”，由主機自動控制程序自動啟、停輔助鼓風(fēng)機。4.3定期清洗增壓器吸口濾網(wǎng)，定期調(diào)整噴油泵的噴油定時。4.4勤檢查活塞桿填料面磨損程度，防止曲柄箱中的滑油泄漏到掃氣箱中。4.5定時測取氣缸壓縮壓力和最高燃燒壓力，根據(jù)示功圖判斷氣缸燃燒情況，同時了解噴霧質(zhì)量，并判斷活塞環(huán)密封程度。4.6勤檢查掃氣箱內(nèi)部，若發(fā)現(xiàn)掃氣箱內(nèi)有較多聚集樹脂漆狀碳粒，應(yīng)檢查該缸的噴油提前角及油頭噴霧質(zhì)量。定時去除油污。4.7掃氣箱及各缸的掃氣室放殘閥，每兩小時至少打開一次，進行放殘，直至放出積存的油污為止。該項在本船的執(zhí)行非常不好，主要

20、是個人責(zé)任心的問題，另外也與交接班時的溝通有關(guān)。關(guān)于責(zé)任心，根據(jù)作者的實習(xí)經(jīng)歷，不同輪機員之間的差別的確很大，有些輪機員在一個班次會嚴(yán)格執(zhí)行，每班至少放殘兩次，但也有輪機員每班只放殘一次，更有甚者，有時夜間值班，較疲乏或者與值班機工聊天，一個班次中根本不放殘。此外，兩個輪機員在交接班時，交班輪機員應(yīng)將上次放殘的具體時間告知接班者。比如本船，作者在跟班過程中發(fā)現(xiàn)，新任三管輪習(xí)慣在接班時放殘一次，之后就不再放殘，而接班二管輪往往習(xí)慣在自己交班時放殘一次，這樣，兩次間隔近8個小時之多，帶來了極大的事故隱患。此外，每次放殘的時間，不同輪機員之間差別也較大，有時并不能確保殘油及污水泄放徹底。4.8控制適

21、當(dāng)?shù)膾邭鉁囟取Ｔ擁棻敬瑘?zhí)行情況也較好，大管輪會根據(jù)外界溫度的變化情況及時調(diào)整主機冷卻海水的流量，保持適當(dāng)?shù)膾邭鉁囟取?.9低負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，適當(dāng)減少氣缸油的注油量。4.10定期檢查活塞、活塞環(huán)及環(huán)槽的技術(shù)狀態(tài)，不合要求時及時更換或修復(fù)；定期檢查氣缸套的磨損、圓度及圓柱度情況，超過極限時應(yīng)及時更換或修復(fù)。對于該項，本船基本是在吊缸時進行檢查，平時并沒有為了防止掃氣箱著火而對其進行檢修。4.11掃氣系統(tǒng)放殘管路的暢通尤為重要，這是掃氣筒及各缸掃氣室中的油水殘物能夠順利放出的前提。日常技術(shù)管理中，應(yīng)定期或視情對各缸掃氣室連接到橫向總管之間的管路、橫向總管、掃氣筒的放殘管路、連接泄放柜的泄放總管進行清通。例如橫向總管，可拆開兩側(cè)的悶板進行清通-用手工機械、壓縮空氣、熱水或蒸汽清通沖洗。這一點，在本船好像也沒有得到充分重視。另外，本船每次備車時，從不用盤車機對主機盤車及手動注入氣缸油對活塞環(huán)和缸套進行預(yù)潤滑，這也是一個事故隱患，這樣容易使活塞環(huán)和缸套產(chǎn)生異常磨損，容易造成燃?xì)庀滦梗踔涟l(fā)生“拉缸”事故。此外，本船燃油輔鍋爐不運行而使用廢氣燃油組合鍋爐，且用廢氣加熱時，當(dāng)外部氣溫又較低時，此時所產(chǎn)生的蒸汽往往不太夠用，此時需要對控制燃油進機溫度的蒸汽閥的開度進行調(diào)節(jié)以保持足夠的燃油溫度，當(dāng)進港卸油前，燃油輔鍋爐