潤滑(huá)油氣泡對增壓器軸承的危害

2015-03-27

0吳春裕
(佛山市發電廠,佛山 528000)
  摘(zhāi) 要:通過具體事例介紹大(dà)功率柴油機由於潤滑(huá)係統安裝不當,造成潤(rùn)滑油中產生過多氣泡層膜,分(fèn)析其對增壓器軸承的危害和改進方法(fǎ)。
  關鍵詞(cí):內燃機(jī);潤(rùn)滑油氣泡;增壓器軸承;危害;改進
  1 概述
  佛山市發電廠擁有十五(wǔ)台德國MAN公司的9L58/64型柴油發電機(jī)組(zǔ),單機額定(dìng)功率為11925kW,柴油機配備(bèi)NA57/T8型軸流式廢氣渦(wō)輪增壓器。該型增壓器采(cǎi)用雙內(nèi)支承結構,渦輪機端為全浮(fú)動滑動軸承,壓氣機端為定位滑動軸(zhóu)承,增壓器與柴油機共用同一潤滑係統。
  柴油機轉(zhuǎn)速(sù)為428r/min,輸出功(gōng)率(lǜ)為10500kW,增壓器轉速為1300r/min,增壓空氣壓力(lì)為0.23MPa,潤滑油壓力為0.15MPa,潤滑油進口溫度為55℃,出口溫度為80℃(安全保護溫度設定為85℃)。
  柴油機潤滑係統的(de)潤滑油經分支減壓後,進入增壓器的潤滑油,經過潤滑和冷卻(què)軸承後的潤(rùn)滑油,自(zì)由流回(huí)主機日用油(yóu)箱。其中小部分潤滑油輸送到增壓(yā)器備用油箱。以防主(zhǔ)機(jī)潤滑油泵突發故障而停止供油時,可在短時間內補充增壓(yā)器軸承的潤滑。增壓器的軸承殼采(cǎi)用主機冷卻係統的缸套冷卻水冷卻,水溫為70~75℃。增壓器潤滑係統的簡圖如圖1所(suǒ)示。
  2 增壓器事故(gù)現象及分析
  3號(hào)機增壓器開始投入運行以來,其(qí)潤(rùn)滑油出口溫度多次超出(chū)極限(85℃)而引發(fā)報警,並產生停機、增壓器的軸承、轉子軸(zhóu)等損壞事故。
  在連續3台增壓器損壞後MAN公司質疑是潤滑油不幹淨,造成軸承損壞,或是增壓器進油管中焊接口的焊渣沒有打磨(mó)幹淨,在潤滑油的衝刷下,進入增壓器軸承內,擦傷軸承直至燒(shāo)壞(huài)。按MAN公司(sī)的方法清潔處理後,第四台增壓器運行了3897h,又(yòu)發生(shēng)燒軸承事故。MAN公司派員安裝的第五台增壓器在運行2481h後,再次發生了類似事故。總計五次增壓器損壞所造成的直接損失高達人民幣527萬元。
  出現多次(cì)事故後,經研究分析(xī)認為,可能(néng)潤滑油(yóu)中含有空氣,導致增壓器軸承瞬間缺油(不是完全的失油)所致。為了驗證潤(rùn)滑油中是否含有氣泡層膜,在潤滑油係統中的檢查管上(圖1)接了一條透明的膠管,啟動潤滑油泵供油,打開檢(jiǎn)查管的閥門,發現(xiàn)時有不規則氣泡層從膠管(guǎn)中逸出,當係統達到穩定的壓力後也不能消除此現象。對比其他機組(zǔ)並無此現象,初(chū)步證實了3號機潤滑油中含有空氣的猜測,認為(wéi)這是導致3號機增壓器(qì)多次(cì)損壞的(de)重(chóng)要原因。
  證實3號機的潤滑油中含有(yǒu)氣泡層膜的(de)現象後,通過比較(jiào)各台主機設備的(de)安裝位置和運行時的各種現象,發現正常(cháng)機(jī)組(zǔ)的潤(rùn)滑油泵係統如圖2所示,而3號機因(yīn)為在潤(rùn)滑(huá)油日(rì)用油箱旁邊有電纜溝經(jīng)過,不(bú)得不抬高熱交換(huàn)器,使得潤滑油泵的出油口低(dī)於熱交換器的進油口,如圖3所示。由(yóu)於從潤滑油泵3出口到單向閥5之(zhī)間有一段上行的管道,這段管道高於(yú)泵的回油口。當潤滑油泵(bèng)3啟動(dòng)時,在延時保護階段,泵腔內相當部分的空氣不能從回油管(guǎn)排掉,而是上行進入熱交換器6。熱交換器是瓦棱形板片式的,板與板之間的通道較狹窄,空氣積存於內,當潤滑油泵運行到壓力穩定後,也無法(fǎ)將熱交換器內的空氣完全排出。在以後的運行中,由(yóu)於設備的震動和潤滑油在(zài)熱交換器內的滑旋流動,使熱交換器內的空氣無規律地排出,形成(chéng)氣泡(pào),進入增(zēng)壓器。氣泡隨潤滑油進入軸承後,產生局部幹摩擦,以(yǐ)至(zhì)氣泡受到擠壓後爆破,對軸承金屬表麵(miàn)造成(chéng)衝擊(jī)破壞,從而(ér)損壞軸承和轉子軸的摩擦麵。
  3 改進方案
  作者根據(jù)以上事故的分析並經過(guò)了大量(liàng)的(de)試驗,對其(qí)潤滑係統進行了改進,具體試驗改進方案如下:
  首先將潤滑油泵出口至單向閥(fá)一段上行的管道改成∪型管,形成油封,如圖4所示。啟動潤滑(huá)油泵運行,當係統壓力穩定後,檢查管中是否有氣(qì)泡層膜逸出。然後,將(jiāng)潤滑(huá)油(yóu)日用油箱升高,使潤滑油泵的出口高於熱交換器的入(rù)口,改用潤滑油(yóu)泵出口至(zhì)單向閥(fá)之間的管道為下行(háng)形式,如圖2所示。改造完成後,啟動潤滑(huá)油泵運行,當係統壓力穩定(dìng)後(hòu),無氣泡層膜產生,達到(dào)了消滅潤滑油氣泡層膜的目的(de),改造後的3號(hào)機(jī)組(zǔ)潤滑係統運行(háng)正(zhèng)常。在運行期間,雖然有時環境溫度很高,但增壓器潤滑油出口溫度從未超過80℃。直到99年8月(yuè),增壓器安全運行(háng)了14688h沒有發生任何故障。
  4 結(jié)論
  (1)大型增壓(yā)器的潤(rùn)滑輸(shū)油(yóu)泵出油(yóu)管(guǎn)不能低於熱交換器,並嚴禁熱交換器出油管存在氣泡層膜。
  (2)改進方案為國內進口該種設備的企業,提供了一種實用的排(pái)除故障的方法,以免給企業造成巨大損失。
  參考文獻
  [1]MAN B&W.OPERATING MANUAL FOR L58/64 DISEL ENGINE[S].1992
  [2]陳大榮.船舶柴油機設計[M].國防(fáng)工(gōng)業出版社,1980
來源:《內燃機工程(chéng)》第24卷(2003)第(dì)2期
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