1、本科毕业论文（20 届）“育鲲”轮主机供油单元自清滤器介绍及故障分析所在学院专业班级 轮机工程学生姓名指导教师完成日期摘要随着劣质燃油在船上的广泛使用，燃油的净化设备已经成为船上必须配备的设备，除了众所周知的分油机之外，燃油系统中的各个滤器也是必不可少的辅助部分。在一个完整的船用柴油机燃油系统中有三个基本单元，分别是：燃油的加装、储存、驳运单元，燃油的净化处理单元，燃油供给单元。这三个单元中都有滤器，依次对燃油进行过滤净化，以逐步达到主机用油的要求。本文主要介绍了“育鲲”轮主机燃油系统中供给单元的自清滤器 ，它是燃油进机前的最后一道过滤，因此甚为关键。如果过滤不当，不符合要求的燃油会损坏主机燃
2、油喷射系统的各偶件，进而严重影响主机的性能。首先介绍了“育鲲”轮主机燃油系统中供给单元的构成、工作过程和操作管理，再重点分析了其中自清滤器的构成和工作原理，并结合工作原理分析了其具体工作过程和维护管理。最后针对“育鲲”轮主机燃油供给单元自清滤器出现的故障现象，依据工作原理分析了故障原因，排除故障并提出了管理中的相关建议。关键词：主机燃油供给单元 自清滤器 工作原理 故障 建议AbstractWith the extensive use of the inferior quality fuel on board ships, fuel purification equipment must be
3、 equipped on board, in addition to well-known oil separator, each filter in the fuel system is also essential auxiliary part. There are three basic units in a complete marine diesel engine fuel system, namely: the fuels loading, storage, transportation unit, fuel purification unit, fuel supply unit.
4、 These three units all have filters, which filtrate and purify the fuel in turn to gradually achieve the requirements of diesel engine.This thesis describes the automatic back-flushing filter in the “YU KUN” ships M/E F.O. supply unit, which is the last filtration before the fuel enters the diesel e
5、ngine, so it is very critical. If the filtration is inappropriate, the fuel that does not meet the requirements will damage the coupled parts in the M/E fuel injection system, which would seriously affect the performance of the diesel engine. Firstly, introduce the constitution, working processes an
6、d operational management of the “YU KUN” ships M/E F.O. supply unit, then focus on the analysis of the constitution and working principle of the automatic back-flushing filter in this unit, and combined with working principle, we can analyse its specific work processes and maintenance management. Fi
7、nally, in connection with fault phenomena of the automatic back-flushing filter in the “YU KUN” ships M/E F.O. supply unit, based on the principle we describes, we find the cause of the malfunction and give some advices for management.Keywords: M/E F.O. supply unit automatic back-flushing filter wor
8、king principle malfunction recommendation目录1 前言.12 “育鲲”轮主机供油单元.12.1 供油单元的构成和作用.22.2 供油单元的工作过程.52.3 供油单元的操作管理.53 主机供油单元自清滤器.63.1 自清滤器的构成和作用.73.2 自清滤器与普通滤器的区别.73.3 自清滤器的工作原理.73.4 自清滤器的日常管理.104 自清滤器的故障现象和处理办法.104.1 故障现象.104.2 故障分析.104.3 故障排除.114.4 管理中的建议.125 总结.12【参考文献】.13致谢.13附录 1 “育鲲”轮主机供油单元管路原理图.14-
9、 1 -“育鲲”轮主机供油单元自清滤器介绍及故障分析1 前言燃油系统是柴油机重要的动力系统之一，它为柴油机的运行提供符合要求的燃油，可以说是柴油机的动力之源。一个完整的船用柴油机燃油系统中的燃油供给单元，通常是指经过净化后符合要求的燃油存放在日用油柜中，再由燃油供给泵，经过自清滤器，混油桶，增压泵，加热器，粘度计等一系列设备后，提供给主柴油机、辅柴油机等使用的所需管路与设备。在供油单元中，有一个关键的过滤设备，就是自清滤器，它是确保满足要求的燃油供应给主机的最后一道屏障，它能过滤出在燃油净化单元漏掉的固体杂质，确保燃油喷射系统各偶件不受到过度的磨损，从而可以保证主机的正常运行。“育鲲”轮主机供
10、油单元的自清滤器是德国 BOLL&KIRCH 公司生产的 6.62.1 型自动反冲洗滤器，它是世界先进的过滤装置，能有效地完成过滤工作，并且能够通过自动控制系统实现定时反冲洗，确保装置过滤的效率。但是尽管能够自动反冲洗，仍然会有少量杂质残留在滤网上，这样就会逐渐使自动清洗过程失效，尤其是使用杂质过多的劣质燃油时，清洗过程失效更快。 “育鲲”轮主机供油单元自清滤器滤芯经常容易出现故障，需要拆检换备件，这不利于主机的正常运行，也加重了轮机员的工作负担。本文就是希望通过分析故障现象，来探讨出更合理的管理办法，提高自清滤器的工作效率，减少故障频率。2 “育鲲”轮主机供油单元“育鲲”轮主机燃用 180
11、号重质燃油和 0 号轻柴油，为保证合适的进机粘度、温度和压力，采用了压力式的燃油供给单元。本轮主机采用的燃油供给单元为德国 WESTFALIA 公司的 VBU 型整体式燃油单元，该套系统由 SIMATIC D20 PLC 进行系统运行状态的循环监测和全自动控制。“育鲲” 轮主机燃油供给单元的自动控制和监测是通过以 SIMATIC D20 PLC 为核心的自动控制系统实现的。该控制系统能够实现对整个供油单元的全自动控制。该系统能够对两台燃油供给泵，两台燃油增压泵，自动反冲洗滤器，粘度控制系统的蒸汽调节阀，以及混油桶自动排气阀进行控制，能够输出燃油温度高、低，燃油粘度高、低，供给泵备用泵启动、增压
12、泵备用泵启动等报警。SIMATIC D20 PLC 接收来自 7829vm 粘度测量变送单元的粘度模拟量信号，在 PLC 程序内部比较计算后，输出开关量信号通过两个继电器控制蒸汽调节阀的电动马达的正反转，调节雾化加热器的加热蒸汽流量，维持燃油的粘度稳定在一定范围内。当自动反冲洗滤器的进出口压差达到一定值时，压差发讯器会送出开关量信号到 PLC 的开关量输入模块，PLC 接收信号后，按程序控制自清滤器的反冲洗电磁阀和滤腔泄放阀的通断电，控制反冲洗过程，同时输出报警信息。在控制系统方面，以 SIMATIC D20 PLC 为核心的主机供油单元控制系统，集成了传统的粘度控制器和自动反冲洗滤器的控制箱
13、的功能。通过人机交互界面可以查看系统的运行- 2 -状态信息，进行各类参数的设定以及对设备直接操作。控制箱和 SIMATIC D20 PLC 控制面板如图-1 和图-2 所示。图-1 主机供油单元的控制箱图-2 SIMATIC D20 PLC 控制面板2.1 供油单元的构成和作用“育鲲”轮主机的 VBU 型整体式燃油单元，其构成有轻重油三通转换阀、供给泵进口粗滤器、燃油供给泵、燃油自清滤器、燃油流量计、混油桶、燃油增压泵、加热器、测粘- 3 -计、缓冲器以及控制箱，如图-3 所示。本单元的主要功能是提供符合柴油机燃油喷射系统要求并具有一定压力和黏度的燃油。（1）轻重油三通转换阀轻重油三通转换阀
14、的三个端口中的两个端口分别与来自重油日用柜和轻油日用柜的管路连接，该阀的型号是 NFD 17-55JTP/1，手动操作，以选择何种燃油进入供油单元，另外带有位置开关，提供电信号触点向控制系统提供信号以指示阀位的状态。（2）燃油供给泵燃油供给泵为立式螺杆泵，型号是 KF32，排量是 1.8m3/h，工作压力是 0.4MPa,功率是 1.1Kw。配备两台，互为备用，控制系统通过检测泵的出口压力对两台泵进行自动控制。通常燃油进泵前需要经过粗滤器过滤，而且为防止排压过高造成泵的损坏泵上装有安全阀。在燃油供给泵的溢流回油管路上装有溢流阀（压力调节阀） ，该阀与供给泵的排量及主机耗油量匹配，使泵的排出压力
15、稳定在要求的范围内。（3）燃油自清滤器“育鲲”轮主机供油单元的自清滤器是德国 BOLL&KIRCH 公司生产的 6.62.1 型自动反冲洗滤器，过滤精度为 40m 左右。反冲洗滤器的优点是当滤器达到一定条件时，就自动用压缩空气反向冲刷滤网，把聚积在滤网上的杂质吹除后排到污油柜中。反冲洗控制一般采用压差和定时两种方式。自动反冲洗滤器在压力式供油系统中的设置位置一般可分两种，一种是置于高压回路中粘度计之后，一种是置于低压回路燃油供给泵之后。 “育鲲”轮采用的布置方式是后一种，考虑到低压级流量较小，温度较低，这样可以降低成本，但是也有缺点，主机燃油系统的回油中可能含有的磨损碎屑无法得到过滤。（4）燃
16、油流量计流量计用来测量燃油的消耗量和瞬时耗油率，设置在供给泵和混油桶之间的管路上，这样才能比较准确的测量燃油耗量。 “育鲲”轮配备的是体积式流量计，型号是 OMG 20，具有瞬时流量计量和总耗油量累计功能，可以进行本地表针或数字显示、远程显示，以及向控制系统传送流量信号。（5）混油桶柴油机的回油在进入混油桶后又供给到增压泵的吸口，使由供给泵泵出的燃油在主机和混油桶间形成了一个封闭的循环，以满足柴油机的不同工况的燃油供应需求。混油桶还能排除燃油在循环及泵送过程中析出的气体，确保燃油平稳和连续地供应给柴油机。在轻、重油转换期间，由于柴油和燃料油温度悬殊，为适应主机高压油泵工作，必须要有一段混用过程
17、，以逐步替换燃油品种，混油桶能使两种油更充分混合，避免燃油黏度突变和油温突变。混油桶容积是 99L，它上面装有安全阀，泄放阀，温度压力指示仪表或传感器，以及液位控制器。- 4 -（6）燃油增压泵燃油增压泵是高压循环回路的压力源，它将来自混油桶的 0.4MPa 左右的燃油加压到1.0MPa 左右，这样的压力足以防止燃油在雾化加热器中加热时产生汽化。增压泵的排量通常是主机耗油量的 3 倍以上，以维持整个系统的压力稳定，多余的燃油通过柴油机的回油压力调节阀回流至混油桶，与供给泵排出的来自日用柜的较低温度燃油混合。增压泵也为立式螺杆泵，型号是 KF55，排量是 3m3/h，工作压力是 1.0MPa,功
18、率是 1.5Kw。配备两台，互为备用，控制系统通过检测出口压力对两台泵进行自动控制。（7） 燃油雾化加热器为将高粘度的劣质燃油的粘度降低到柴油机的燃用要求，必须对高粘度的劣质燃油进行预热处理以降低粘度。燃油雾化加热器型号是 Vesta MX 15，为两个立式加热桶，采用饱和蒸汽加热燃油，可以单独或并联使用。蒸汽加热进汽管安装自动控制阀，可以控制进入加热器的蒸汽量，从而自动调整燃油加热温度。（8）粘度计粘度计型号是 7829vm，它通过测量燃油进机粘度，将测量值与设定值比较，通过调节控制装置发出控制信号调节蒸汽调节阀的开度，改变通到加热器的蒸汽流量，从而调节燃油的加热温度实现燃油粘度的自动控制。
19、粘度信号从粘度传感器获得，然后送给粘度控制器来控制蒸汽调节阀，根据机型不同使燃油粘度维持在某一特定的范围内，通常为 1015 cSt。粘度控制的自动过程是比例积分微分作用原理。（9）缓冲器缓冲器是一个储油桶，容积是 19L，它的作用是通过容器内部形成的气垫来保持进油压力的稳定。- 5 -图-3 “育鲲”轮主机供油单元2.2 供油单元的工作过程“育鲲”轮主机燃油供油单元系统图如图附录 1 所示。轻油日用柜和重油日用柜通过油管和轻重油三通转换阀连到供给泵进口粗滤器。粗滤器为双联滤器，一般单个工作，互为备用，滤器自带压差计。当压差计表盘翻红时，表示滤器脏堵，需要转换，清洗脏堵的滤器。燃油经粗滤器后被
20、燃油供给泵吸入加压。供给泵装有溢流阀可控制泵的最高输出压力，出口处装有压力传感器、压力表用以检查油泵的工作情况，当油压低于设定值，控制系统立即检测到该信号，输出报警，如果是在自动状态下则启动备用泵。供给泵工作压力为0.4MPa。经燃油供给泵加压的燃油进入燃油自清滤器。自清滤器能够定期或脏堵时，用压缩空气自动反冲洗滤器本身，一般情况下无需人工拆洗。当自清滤器功能失灵时，可以转换到其自带的旁通滤器。自清滤器也带有压差计。从燃油自清滤器出来的燃油进入流量计。流量计前后装有截止阀和旁通阀，出现故障时燃油可以旁通。流量计可以较为准确地主机燃用燃油数量。燃油经过流量计后进入混油桶。从混油桶出来的燃油在经过
21、燃油增压泵加压、燃油雾化加热器加热后进入主机，部分燃油从主机返回混油桶打循环。混油桶顶部带有除气阀，可以放出燃油中混入的空气。它还有一个极为重要的作用，就是在主机进行轻重油转换时，两种油在混油桶中混合，可以避免燃油黏度突变和油温突变。燃油增压泵将燃油进一步加压到 1MPa，打入燃油雾化加热器。加压后的燃油，进入加热器后可以加热到较高的温度而不会汽化，同时满足主机高压油泵的进油压力要求。在燃油雾化加热器中加热燃油，降低其黏度。燃油进入主机前，需加热使其黏度降为1015 cSt，才能满足主机喷油器良好雾化的要求。本轮主机燃用 180 号重油，通常要加热到 120左右。燃油加热后进入黏度测量单元及其并联管路。此装置测量燃油进机黏度，将黏度信号送入供油单元的控制箱，控制箱依程序自动控制加热器蒸汽加热阀开度，增加或降低燃油温度，从而把燃油进机黏度控制在要求的范围内。燃油最后经过缓冲器的缓冲后，流出燃油单元，通过相关管路进入主机。2.3 供油单元的操作管理（1） 备车起动供油单元（参照图-1 和图-2） 合上供油单元控制箱面板上两个电源开关。 在控制面板上启动一台供给泵，另一台供给泵处在自动位置。 按下 SIMATIC D20 PLC 控制面板上 F14 键，进入界面，待 LSL 亮后，打开混油桶压缩空气阀，直至 LSL 指示灭，关闭压缩空气阀，混油桶自动除气条件达到。
