海水淹没过的柴油发电机组的维修与调试

詹显正

（友联船厂（蛇口）有限公司，广东深圳 518054）

0 引言

在海洋航行中，船员操作不慎与错误操作、沟通不畅、机械设备故障等，均可导致船舶柴油发电机组的损坏。船舶柴油发电机组又称船舶辅机，为全船提供照明、通信、控制、空调、通风、压载、货物驳运等设备所需电力。本次维修的某条单点系泊FSO（Floating Storage and Offloading，浮动存储与卸载装置）轮就是在生产中因船员操作失误，且当时海况恶劣导致机舱大量进水，导致机舱机控室及以下部分被海水淹没。考虑到船舶年龄、相关设备的工作年限及经济性因素，船东决定对该柴油发电机组进行维修。与常规柴油发电机组维修不同，被海水淹没过的柴油发电机组必须解体到零件级别，且所有机械零件、电子元件及传感器等必须彻底清洁并检查。但是，如果经清洁与修复后能恢复绝大多数机械与电气功能，又可以产生较大的经济效益，调试修复后的测量数据也可以为相关设计及维修人员提供参考。

1 海水淹没柴油发电机组概况

该轮本次海水损淹没的发电机组中柴油机型号为DAIHATSU 6DS-26，发电机型号Mitsubishi CCC。柴油机和发电机均为1974年生产，机龄很长。柴油机是6缸四冲程柴油机，最大转速720 r/min，额定功率750 kW。发电机额定功率为937.5 kV·A，额定电压450 V，额定电流1023 A，满载励磁电压48 V，励磁电流6.4 A，功率因数0.8。发电机额定转速与柴油机额定转速相同。灌入机舱的海水将发电机组全部淹没。该轮于2017年3月经拖轮拖进友联船厂（蛇口）有限公司维修，进厂时，机舱已被清洁干净，具备施工条件。

2 柴油机维修

解体柴油机前应将柴油机外部清洁干净。首先，标记并拆除柴油机的燃油、润滑油管、海水冷却水、淡水冷却水、进气、排烟等相关管路和滤器，同时拆除温度、压力报警传感器、仪表管线等测控系统。接下来拆除气缸盖，盘车取出活塞、曲柄连杆、换新缸套。起吊气缸体，拆解曲轴轴承后将曲轴吊出，然后对油底壳进行彻底清洁。

解体清洁后，根据零部件状况进行相应维修和测量。在维修中，对活塞及活塞环、缸套、连杆和连杆螺栓、连杆瓦大小头等关键部位进行测量和修复。检验发现，曲轴全部轴颈锈蚀且有拉痕。因为换新曲轴的成本过于高昂，因此只能联系外协加以修复。

修理船用设备的服务商应获得相关船级社的形式认可，提供零件的还应获得船级社的产品认可。修理过程中应聘请船级社验船师进行检验。船厂与维修项目组选择了大连董氏镀铁有限公司进行维修。经过维修，曲轴轴颈外径、主轴颈跳动、法兰径向跳动与端面跳动，曲柄颈与主轴颈轴线平行度，曲柄臂距差均达标。修复后，经CDX-II电磁轭探伤仪探伤并做动平衡检验后，确认曲轴修复合格，可以回装。

柴油机配气机构也全部进行了拆检和测量。进、排气气门和气门座进行修复研磨；摇臂机构和气门弹簧全部拆检。该机型进、排气，喷油定时的凸轮顶升机构全部做在一条凸轮轴上（图1）。打开每个道门可以看到，2个凸轮分别控制进、排气，另一个凸轮控制喷油机构动作。经检验，该凸轮轴凸轮尺寸及磨损没有超限，凸轮轴弯曲、挠曲、扭转变形均未超出极限范围，可以继续使用。但是，这种设计对凸轮轴的材料、发火顺序设计、加工工艺、负载分配等要求非常高，而且一旦某凸轮失效将导致整根凸轮轴报废。所以，虽然这种设计可以节约空间并减少机构数量，但仍然不宜采用。这也是现代柴油机大多采用2根凸轮轴分别控制进、排气和喷油的原因。

图1 柴油发电机配气机构（局部）

柴油机回装时，应注意控制装配精度，如底座和箱体表面的平面度，活塞环与缸套的间隙，配气门与气门座的间隙，并检查配合机构的配合状况，确保它们恰当配合，如凸轮轴与顶杆、摇臂的配合。柴油机回装时应避免将污染物物或工具、零件等遗落在柴油机内。装配完应手动盘车，检查确认安装状况。

3 发电机组维修

根据现场条件，确定拆检主定子、主转子、励磁机定子、轴瓦、主接线盒、转子轴承位、端盖轴承室等部件。拆除励磁定子后用酒精擦拭轴，并测量发电机驱动轴端和非驱动轴端的直径尺寸和轴瓦磨损量。经测量轴瓦磨损未超标，可以继续使用。

检测后，将发电机定子绕组，主转子、励磁定子绕组绝缘部分及发电机零部件用电机专用清洗剂彻底清洁，直至露出本色。对结成硬壳部位用毛刷反复刷洗，特别脏的部位用浸泡工艺。将电机放入清水中，加入电机专用清洗剂加热至100℃蒸煮24 h，将电机盐分彻底清除，以提高绝缘效果。清洗干净后将电机吊入烘箱内烘干。烘干后对电机浸H级绝缘漆。因为电机使用的无溶剂绝缘漆固化温度为（145±5）℃，而电机运行温度一般不超过105℃（设定机舱环境温度为40℃）。为避免影响电机寿命，决定在烤箱烘烤状态下预烘8 h后出烤箱采用真空浸漆，然后再进烤箱烘干18 h。电机转子表面及其他零件需要部分应喷涂防锈漆。

发电机的转子上车床校验轴弯曲度并校正至合格，然后做动平衡试验。发电机组装完毕后，应进行交流耐压、直流泄露试验、空载实验、升温测试、振动测试等相关试验。

4 柴油发电机组调试前准备工作

完成柴油机和发电机的修理后，应做好相应准备工作再开始调试。首先将柴油机与发电机回装并做好连接。回装中应注意两机的同轴度、底座的平面度、连轴器紧固度等机械安装精度控制。调试前，应检查确认柴油机进排气管路、燃油管路、润滑油管路、海水和淡水冷却管路、冲车高压气体管路、安保报警、停车装置等相关系统恢复完整。电气方面，应检查发电机组与主配电板接线的相序，励磁接线是否正确，励磁AVR控制板是否有效并确认剩磁磁场方向，并准备盐水缸作为负载使用。

5 柴油机空载磨合试验

相关准备工作做好后，即可开始调试工作。按事先编好的调试程序先进行柴油机空载磨合试验。空载试验前，应先运行燃油、润滑油、海水和淡水冷却系统，并确认它们达到工作要求压力，以确保轴承、活塞、摇臂获得充分润滑，冷却系统能正常工作。避免因管路或滤器堵塞造成机器损坏。

空载试验时，柴油机只拖动发电机转子空转，既不接入励磁，发电机主回路也未合闸。首先点动冲车，确认可以启动后关闭高压气体管路。柴油机启动后，使用调速器将转速设置为400 r/min，依次运行 5 min，10 min，30 min。每次运行过程中检测燃油、润滑油、冷却系统压力、温度是否达标，各缸进排气温度，并记录相关数据。每次运行结束后，打开道门测量轴承及曲柄销温度。如果柴油机运行稳定且无明显振动，则可以提同转速。在本次试验中，后续转速分别设定为450 r/min，720r/min，分别运行30 min。每次停车后立即打开曲轴箱，检查主轴承，曲拐销轴承温度和电机轴承温度，齿轮副是否具有足够的润滑油及各紧固件状况，特别检查连杆紧固螺栓保险是否完整，同时手动盘车2周以上检查是否有异常现象。磨合试验期间，如果有敲击、高温、低压异常现象，必须及时停车检查经过以上实验。如果柴油机运行正常，则可进行后续调试。

6 单台柴油发电机调试及并车

柴油机磨合试验通过后即可带负载单机调试。因为本次调试发电机组工作年限较长，不能按照船舶入级船级社ABS（美国船级社）新造船的规定进行试验。为确保机组正常工作，根据生产作业需要确定了调试步骤。柴发机组额定功率720 kW，额定转速720 r/min。调试中分别按照：107 kW，720 r/min运行120 min；190 kW，720 r/min 运行 30 min；260 kW，720 r/min运行 30 min；373 kW，720 r/min 运行 90 min，402 kW，720 r/min运行30 min进行试验。每次试验均记录柴油机气缸冷却水出口温度、燃油压力、冷却海水/淡水压力、轴承、活塞、摇臂滑油压力、润滑油温度、废气涡轮增压器进口温度，以及增压器转速、排气温度及油泵齿条位置。在功率402 kW实验时，测量爆炸压力及压缩压力。在402 kW试验后，测量主轴承和连杆瓦温度。对于发电机，则记录对应负载的电压、电流、有功功率、无功功率及功率因数有功功率、无功功率、频率、励磁电压及励磁电流、电机温升等数据。

柴发机组在投入生产使用前，还应进行安保试验。确定润滑油、燃油、冷却水压力低，高温停车，、飞车停车等安保功能正常实现。本次试验润滑油、燃油、冷却水压力低采用实际试验，高温停车和飞车停车采用模拟试验。试验通过后，均按照辅机说明书恢复到标准设定。

并车实验时还应记录并车发电机的有功功率、无功功率差。并车及并车后应时刻关注并车发电机的电压差、电流差、频率差是否超标，并及时处理出现的异常情况。

7 发电机组交付使用

经过空载磨合试验及并车试验后就可以将柴油发电机组交付船方使用。使用中应同样关注机组运行的各种数据。本次修理后，基本恢复了该轮3台发电机组功能，帮助船东大大节约了维修成本，获得船东和项目组的好评，同时也使参与维修的工作人员积累了较丰富的海损淹没设备维修经验。

[1]美国船级社.ABS Rules for building and classing Steel Vessel 2007 Part 4 Vessel system and machinery[2]-03-01[Z].

[2]赵新房，骆长泉.柴油发电机组使用保养与故障排除[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3]李正吾.新电工手册[M].合肥：安徽科学技术出版社，2009.