船舶辅锅炉燃烧器故障排除和分析一例

现代在柴油机为主推进动力装置的船舶上，热能主要是依靠辅锅炉供给的，且热能系统大多数是以蒸汽形式来实现的，锅炉在整个蒸汽系统中至关重要，本文针对该轮燃油废气锅炉的燃烧器点火失败这个故障进行了分析研究，从起初的故障现象入手利用排除法，逐步找出故障所在，进行修复和调整，经过多次调试最终排除故障，最后对锅炉燃烧器的故障排除和分析作了一些总结。一、Weishaupt

MS8Z

型燃烧器系统简介WeishauptMS8Z型燃烧器主要由燃油系统和供风系统组成：图2配风器（1）供风系统供风系统主要由风机和配风器（图2）组成，配风器作用是分配一次风和二次风的风量，使助燃空气与油雾充分混合，促使油雾迅速汽化和受热分解，以利于稳定和充分的燃烧，空气少部分从配分器中央的圆孔吹出，形成一次风，其余大部分从配风挡板外缘与调风器罩筒之间的缝隙吹出，形成二次风，在挡风板后的低压区形成回流，保证及时着火点前移和火焰的稳定，着火后随着风门加大，保证了后期的空气量供给。（2）燃烧器燃油系统由外部供油管路供油至油泵1，经油泵1增压，经过滤器2和通过燃油电磁阀3，再经过预热器4然后到油头喷油，剩余的油则由电磁阀7和压力开关8和电磁阀9回到燃油回油管路出燃烧器，当喷油时则通过油头的回油通道回油。二、系统故障过程简述在某日靠港停泊状态使用燃油锅炉时，燃烧器显示点火故障，检查锅炉燃烧器，先扫风一段时间然后手动点火，没有发火，疑是点火电极问题，打开燃烧器，调整电极位置后试验，电极放电正常后重新关上燃烧器准备重新点火试验，先将风门调大扫风3min后，将风门调小后点火，刚点着时有很多黑烟沿着燃烧器边缘吹出，随后继续调大风门，燃烧器就故障熄火，冒出大量白烟，后经过几次试验点火成功，但燃烧的火焰仍是闪动不稳定，考虑到可能是油头脏堵，拆解喷油器（图4）并清洗后装复后，点火时仍会有不少的黑烟，即使点着火焰仍不能稳定燃烧。图4喷油器结构图三、燃烧器供油系统的工作原理1、燃油增压泵工作原理该燃烧器燃油增压泵为转子泵（图5），内转子和风机共用一根传动轴，由燃烧器结构图1中的电机带动，外转子在油泵内可以随内转子自由转动，二者之间有一定的偏心距e，内转子的齿数比外转子少一个。转子齿轮形齿廓设计得使转子转到任何角度时，内外转子每个齿的齿形齿廓线总能互成线形接触。当转子泵工作时，内转子带动外转子作同向减速旋转，两转子间由于不断啮合，脱开而形成的4个工作腔也做周期性变化。当工作腔逐渐增大时，形成真空度，产生吸油作用，通过油槽（图中右侧）从进油口吸油；当工作腔室容积减少时，油压升高，通过油槽（图中左侧）从出油口将燃油压入到进燃烧器的油路中。2、油头的循环系统在该系统中，在燃油未达到热力开关要求的最小温度动作之前，燃烧器不能正常点火，此时燃油通过电磁阀再到燃油预热器加热，粘度降低，这样保持有热油在整个系统中循环，油头处于关闭状态，同时加热装置9也对燃油进行加热，当达到油头雾化要求的温度后，在回油管路中的常开回油电磁阀5通电关闭，油头关闭装置中的油压迅速上升，当达到12bar时，1号油头的电磁阀打开，1号油头喷油雾化，此时电极开关也接通放电使油雾着火并投入工作，延时一段时间后，2号油头电磁阀6打开，2号油头雾化燃烧。其中在电加热器9是一个独立的加热装置，它的开关受温度传感器8控制，使燃油温度稳定在一定范围内。当燃烧器关闭时，电磁阀5断电并且打开，这时雾化压力立即降低，油头的喷油阀关闭。四、故障分析和排除过程考虑到燃烧器点火故障的原因可能是电极工作不正常，不能正常发火，或者是燃油系统工作不正常，不能产生正常的油雾，首先检查电极，发现通电时只是在电极的后部发出一些亮光，考虑到可能是由于电极位置和积油泥太多引起的，清洁电极并按说明书调整了电极在喷嘴体前方3mm，弯曲角度40º，再试验发现电极工作正常，合上燃烧器后点火还是没有反应，排除电极故障原因。随后检查燃烧器喷油系统，在燃烧器与炉体分开的情况下，试验油头的雾化情况，发现油头喷油成水柱状，考虑到可能是由于油头的喷油孔磨损太大，或者是由于油头内的雾化片或旋流装置坏，更换了一个新油头装上试验，喷雾还是不正常，排除了油头损坏的原因，然后又考虑到油压方面问题，可能是油泵损坏或者内部的滤器脏堵，使得油头的燃油压力太低而不能雾化，再者可能是系统不能形成背压，而使油头不能建立起压力。针对上述原因，首先检查油泵出口，发现油泵出口的压力能达到2Mpa，可以满足需要的，排除了第一种原因，然后拆下内部从油泵到电磁阀4之间的滤器3，发现滤器脏堵严重，有很多油渣在滤器壳体中，清洗后装复试验，仍未能解决，最后确定应该是回油背压上，根据喷油管路[图6]中的油路分析，当油头没有喷油时，从泵出来的油经过滤器、电磁阀4、预热器2，再经过油头的回油侧上回油管路从常开电磁阀5回油，再经过电磁阀4a回油至油泵下端的管路，然后出燃烧器，最后回至日用油柜。在上述循环过程中油压未达到油头的起阀压力，当打开喷油开关时，电磁阀5迅速关闭，使油头进油管路中的油压迅速上升，从而压动阀芯克服弹簧力打开油头喷油，此时可能出现燃油压力太低不能抬起阀芯，因之前试验有油喷出，故排除此原因，还有可能是油压在油头起阀压力和雾化压力之间，使得虽能打开阀芯喷油，但不能形成良好雾化，在系统中形成背压的关键设备是电磁阀5，如果电磁阀5关不严，则油头位置建立不起高油压，无法形成良好雾化效果，故将电磁阀5和电磁阀4a拆下发现阀中有很多颗粒状的残渣，清洗后装复试验，结果油头雾化正常，点火正常，但在点火开始时还会有少量黑烟产生。图8扩压器示意图为了彻底解决点火时冒黑烟和之前电磁阀堵塞问题，随后打开锅炉上方道门检查，发现在上烟道的密积水管束中部分已经堵塞，烟囱抽吸作用减弱，使得然烧不充份时，烟气集于炉膛和烟道中不能及时排出，开成点火倒烟现象，打开烟道，用压缩空气清通烟道，发现炉膛进口处的扩压器边缘被烧熔了很大一部分，配风器（图8）是直布风式，中间是挡风板，外缘是扩压器，当气流通过扩压器时，速度下降，压力上升，形成的压力大于炉膛内燃烧时的压力，使得烟气不从进口处回流，但是如果扩压器烧坏，压力则不能上升，当炉内压力高于外部压力时，则会形成回流倒烟现象，但随着风门调大，风压上升的速率大于炉内的压力，则不易回流倒烟，修复扩压管试验，点火正常，无回流倒烟现象。后来发现船上锅炉的重柴油柜的温度表一直损坏，修复后发现油柜的蒸汽阀开到最大，温度仍无法达到要求，后经检查发现在锅炉重油日用油柜蒸汽回冷凝器的管路温度不高，据此判断可能是蒸汽回水管路中的汽水分离器堵塞，蒸汽凝水无法回到大气冷凝器和热水井中，使蒸汽系统不能有效循环，导致油柜的温度无法满足要求，清洗汽水分离器后，油柜的温度很快达到要求。五、燃烧器故障形成过程分析及经验总结首先由于油柜的温度表损坏，使得汽水分离器堵塞时未及时发现，从而导到油温一直未达到设计温度，在低油温下，滤器不能有效过滤燃油中杂质，使得油头经常脏堵。同时，锅炉烟道脏堵，导致炉膛内压力升高，使得油头雾化良，时而会伴有滴油现象，燃油经常滴到扩压管上时，形成烧熔，导致气流轴向速度不稳定，不能形成正常的扩压，导致在小风门情况下易回流倒烟，这样燃油锅炉烟道随着燃烧不充分也更易沉积烟灰形成堵塞，且易形成“冷爆”。同时由于燃油的粘度大导致过滤不好，使得颗粒物在燃油管路中聚集，导致电磁阀阀芯卡死，导致燃烧器点火故障。文中在解决油头雾化的过程中，先把油路分成两个部分讨论，确定燃烧器内部油路问题后，又通过假设的方法排除一些不可能的情况，最终找到引起油头压力不能达到设定值的根本原因。对锅炉燃烧器点火失败的常见原因及排除方法总结如下：（1）油路系统：先将喷油器抽出来，检查油头是否喷油，如喷油不正常，考虑造成点火失败可能是油嘴、管路堵塞导致压力不足，或者燃油温度过低粘度过大，也会形成雾化不良，造成点火失败。（2）电路系统：首先检查点火火花是否正常，包括电极是否被油泥黏结，表面是否结碳，电极间隙是否过大或者过小，电极与喷油嘴端部的位置是否合适，再检