某船主辅机海水冷却系统进气故障分析与排除

赵久峰

(大连辽南船厂，辽宁 旅顺 116041)

某船主辅机海水冷却系统进气故障分析与排除

赵久峰

(大连辽南船厂，辽宁 旅顺 116041)

文章阐述了某船主辅机海水冷却系统进气造成主辅机冷却海水压力低，影响了主辅机淡水、滑油温度，并进行了故障勘察和原因分析，制定出合理的解决方案，顺利排除了故障。

主辅机海水冷却系统；进气；故障分析

Abstract:In this paper,air inlet is expounded in sea water cooling system of ship main engine and auxiliary frame,which influences fresh water and lubricating-oil temperature.Fault is surveyed，cause is analyzed,solving plan is made and fault is removed smoothly and thoroughly.

Keywords：sea water cooling system in ship main engine and auxiliary frame;air inlet;fault analysis

某船为训练舰船，长艏楼、多层上层建筑甲板、斜首柱、球首、方尾、双舵、双可调桨、双柴油机推进，设有艏侧推装置和可收放式减摇鳍1对。主机配置为16PC2-6柴油机2台，辅机配置为1FJ5632-8TA9柴油发电机组4台。主辅机海水冷却系统均采用常规的冷却方式，主机采用中央冷却系统，辅机采用开式冷却系统。主辅机舱分别设置高位海底门和低位海底门，高低位海底门舱内分别经主海底阀、主海水自清滤器、滤器后阀门及海水管路与船体结构设置的海水槽连通。主辅机舱海水槽上分别设置主辅机海水吸入阀、海水滤器，海水滤器经海水冷却管路连接到主辅机机带海水泵进口。另外海底门上设有格栅，海水槽设有透气阀和透气管路(见图1)。本船建造后在航行试验时，主辅机海水冷却系统进气，严重影响主辅机的正常工作。

1-高、低位海底门；2-主海底阀；3-主海水自清滤器；4-滤器后阀门；5-海底门与海水槽连通管；6-海水槽透气管；7-海水槽透气阀；8-辅机海水泵吸入阀；9-主机海水泵吸入阀；10-主机海水泵吸入滤器；11-海水槽；12-海底格栅。图1 主辅机舱海底门、海水槽及其海水冷却管路布置图

1 主辅机海水冷却系统进气故障现象

该船在第2次航行试验时，主机冷却系统海水压力出现波动采取放气后(只做了1次放气)，全程试验海水压力比较正常。第3次航行试验时，主辅机海水冷却水系统先后出现海水压力低故障。由于冷却海水压力低造成了主辅机淡水温度和滑油温度升高，使主辅机均无法正常工作。航行试验时左主机冷却海水压力降至0.04 MPa(主机冷却海水压力最大为0.3 MPa)，主机淡水温度和滑油温度急剧升高迫使人为停车。主机要求淡水出口温度为75～85 ℃，淡水高温报警设定为90 ℃，淡水温度设定95 ℃停车；主机滑油出口温度为50～55 ℃，滑油低温设定报警为40 ℃，滑油高温报警设定为60 ℃。

2 故障原因勘察与分析

1)主辅机海水冷却水压力低，对于管路系统一般有以下4种原因造成：①海水泵吸入阀门开启不到位； ②海水泵吸入过滤器阻塞，冷却水循环不畅，冷却水流量减少；③海水泵吸入管路泄漏进气；④机带海水泵工作不正常。

2)针对主辅机冷却系统海水压力出现的问题进行了相关的排查。检查确认海水泵吸入口各阀门开启均到位；海水泵吸入管路泄漏进气也不可能，因为动车前对海水管路系统进行了压力试验，海水冷却管路无泄漏情况，另外本船吃水较深，海水管路和海水泵的安装位置均在水线下2米多，海水管路泄漏极容易发现；打开机带海水泵前的过滤器进行检查，滤器滤网也无阻塞现象，仅有个别小的杂物，根本不足以影响冷却水的流量。分析主海水滤器阻塞也不可能，因为主海水滤器带自清装置，打开检查非常清洁。检查各海水泵，未发现故障，一切正常。对主辅机舱海底槽的透气管路也进行相关的检查，透气阀门开启到位，管路无堵塞情况。

3)在排查主机的冷却水压力问题时，辅机海水冷却系统也出现了海水压力低的问题，检查辅机海水冷却管路，发现水泵进口管路的温度明显高于海水温度，这说明海水管路系统中存在着气阻现象，造成海水泵吸不动海水。针对这一现象，打开主辅机舱的主海水自清滤器上的放气阀(通径15 mm)放气大约5～7 s，方有水流出，而且主辅机舱的高低位海底都积蓄着大量的气体，气体排出后主辅机工作马上恢复正常，航行中间隔一段时间，主辅机舱主海水自清滤器仍能放出气体。根据这一情况，可以完全确定气源是由船外部进入海水冷却系统。

4)航行试验主机和辅机冷却海水压力出现的问题一次比一次严重。分析其原因主要是与主机的航行速度有关，在首次航行试验时主辅机运转正常，是由于主机航行速度较慢，没有高速试验，所以没有出现问题。第2次航行试验中，主机只做了短时间的进五高速航行，进入主海水自清滤器顶部的小部分气体，没有形成较大压力的气阻，极少进入到海底槽的气体，经海底槽上的透气管能及时的排放出去，偶尔进入到海水泵的气体使主机冷却海水压力出现了较小的波动，排出气体后主机运转正常，但是当时并没有意识到潜在的问题。第3次航行试验时，主机由低速到高速，由高速到低速反复交替进行，高速航行造成了冷却海水的大量进气。

气体从主辅机主海水自清滤器上放泄后，主辅机工作马上恢复正常。进入到海水系统的气体不能从原设计海水槽上的透气管自动排除，这主要与主海水自清滤器和海水槽的设计有关。主海水自清滤器通径为500 mm，主体滤筒直径为为930 mm，进出水管顶端距滤器上盖有200 mm高度，当主机高速航行时大量海水和气泡迅速经海底门进入到主海水自清滤器，受到滤器滤网的阻挡气泡破裂迅速上升，聚集在滤器顶部200 mm高度空间内，随着气体的不断增多压力也随之不断的增大，滤器顶部空间内由此形成一个带压的气阻，造成海水进水严重受阻，而此时海水槽上设计的透气管根本不起作用。

5)船舶高速航行时，舷外气泡大量地进入到海水冷却管路系统。本船主要是由于船体尺度和艏侧推孔洞等原因，船舶高速航行时破浪和艏侧推孔洞、减摇鳍孔洞水流产生大量的气泡，水下水流和气泡流向稳定，此时气泡一部分迅速上升到水面，部分上升至主辅机舱海底门格栅附近。另外船体前部水下第二组两侧舭龙骨的安装为倾斜形式，倾斜的末端刚好到达主辅舱海底门格栅位置，舭龙骨阻碍和延缓了部分气泡的上升，随着主辅机大流量的吸入海水，促使部分气泡经过海底门进入到舱内海水冷却管路系统。

3 故障解决方案

1)鉴于在船体不可能进行改动的情况下，根据以上故障现象的勘察及原因分析，均衡改进方案的可行性，经过综合考虑，采取以下措施对本船的主辅机海水冷却系统加以优化改进(见图2)。

(1)分别在主辅机舱高低位海底门的主海水自清滤器上盖位置加装通径为25 mm透气阀门和通径为25 mm透气管路，透气管路与海水槽原透气管路在水线以上汇集在一起,以保证海水中的气体顺利排出。

(2)考虑海水槽各海水吸入阀没有设计槽内吸入管路，如果气体进入海水槽内排出不及时也会影响主辅机的正常工作，在海水槽上主辅机各海水吸入阀海水槽内吸入口处增设300 mm长的吸入短管，且使吸入海水管路的末端浸没在海水槽液面以下，避免海水泵吸入气体。

2)其它理论上可行，但未实施的改进方案(见图3)。

(1)本船主辅机舱高低位海底门原始设计只有2个直径50 mm的透气孔，未设有海底阀箱独立的透气管路，由于本船的海底门进气量较大，透气孔的排气量明显达不到要求。可以采取在海底阀箱的顶部加装专门透气阀门和透气管路，将进入到海底门的气体及时排放掉。

(2)在海底门海水吸入口处增加吸入短管，降低海水总管的吸入高度，避免将积蓄在海底阀箱顶部的气体吸入到主海水滤器、海水槽及海水冷却管路中。

1-高、低位海底门；2-主海底阀；3-主海底滤器透气阀；4-主海底滤器透气管；5-主海水自清滤器；6-滤器后阀门；7-海底门与海水槽连通管；8-海水槽透气阀；9-海水槽透气阀；10-辅机海水泵吸入阀；11-主机海水泵吸入阀；12-主机海水泵吸入滤器；13-海水槽；14-主机海水泵海水阀吸入短管；15-辅机海水泵海水阀吸入短管；16-海底格栅。图2 优化改进后的主辅机舱海底门、海水槽及其海水冷却管路布置图

1-高、低位海底门；2-海底门透气管；3-海底门透气阀；4-主海底阀；5-主海水自清滤器；6-滤器后阀门；7-海底门与海水槽连通管；8-海水槽透气管；9-海水槽透气阀；10-辅机海水泵吸入阀；11-主机海水泵吸入阀；12-主机海水泵吸入滤器；13-海水槽；14-海底门吸入短管；15-海底门隔板；16-海底格栅。图3 未实施改进的主辅机舱海底门、海水槽及其海水冷却管路布置图

(3)在海底阀箱中间位置增设隔板，将进入到海底阀箱内气体阻隔在舷侧一边，以减少聚集在海底门上部空间的气体进入到主海水滤器、海水槽及海水管路中。

以上改进方案需要船舶再次进坞，海底门需重新进行密性试验。

4 结束语

经过采取以上的措施优化改进以后，该船在后续航行试验过程中，主辅机海水冷却系统压力稳定，淡水温度、滑油温度等技术参数符合规定，主辅机正常运转，故障得到彻底的解决，提高了系统工作的可靠性，保证了该船的顺利交付。此船海水冷却系统的成功改进，对解决船舶类似问题具有很好的借鉴作用。

兴船报国创新超越

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.05.007

赵久峰(1978-)，男，辽宁葫芦岛人，工程师，大学本科，主要从事船舶管系设计工作。

2017-05-22