1、本科毕业论文（20 届）“育鲲”轮燃油分油机的工作原理和排渣反馈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内容摘要摘要：“育鲲”轮上燃油分油机为 ALFA-LAVAL S821 型分油机，在运转的过程中分油机出现排渣反馈故障，结合该故障，介绍了分油机结构和排渣原理，进一步分析了分油机的故障原因，并根据理论分析和实际操作最终消除了故障。关键词：分油机 滑动底盘 滑动圈 矩形密封圈 排渣反馈ABSRACT：M/V Yukun is equipped with ALFA-LAVAL S816 oil separators.When a separator is running,dis
2、charge feedback failure occurs.According to the failure, This thesis explains the structure and discharge principle of the separator.Further we analyse the causes of the failure. Basic on theretical analysis and practical operation,finally the failure is eliminated.Keywords：oil separator discharge s
3、lide operating slide rectangular ring discharge feedback目 录1 燃油分油机的故障现象 .12 分油机的工作原理 .13 ALFA-LAVAL SA816 燃油分油机的结构分析 .24 分油机的排渣原理 .44.1 排渣步骤 1-排渣前 .54.2 排渣步骤 2-排渣 .54.3 排渣步骤 3-排渣 .64.4 排渣步骤 4-滑动圈密封 .64.5 排渣步骤 5滑动底盘密封 .65 分油机排渣反馈故障分析 .75.1 排渣反馈 .75.2 故障分析 .75.2.1 配水系统 .75.2.2 排渣机构 .106 故障排除 .107 结论 .
4、10“育鲲”轮燃油分油机的工作原理与排渣反馈故障分析前言 自二十世纪七十年代以来，由于柴油机燃油大幅度涨价，燃油费用支出约占船舶营运成本的 50%，船用柴油机使用低质燃油已成为一项普遍采用的技术，使用低质燃油可以大幅度降低船舶营运成本，同时可以合理使用石油资源。但是船用柴油机使用低质燃油后也出现了不少技术问题。低质燃油中水分和杂质加剧了燃烧室部件和喷油设备元件的腐蚀和磨损。因此船用柴油机所用燃油在进机使用前必须经过净化处理，除去水分和杂质。净化的好坏对柴油机的可靠性和使用寿命影响极大。而离心式分油机具有净化时间短，流量大和效果好的优点，是船舶净化燃油必不可少的关键设备。对燃油分油机的管理，是轮
5、机管理中的重要环节，但往往由于对燃油分油机日常保养不到位或维修操作不当等原因，在船舶燃油系统工作中，分油机出现各种故障，例如，排渣反馈故障，如果不及时排除，就会影响船舶的安全性。1 燃油分油机的故障现象 育鲲轮燃油分油机是 ALFA LAVAL 离心式分油机，型号为 S821,由于 1 号燃油分油机长期停用，4 月 2 日，二管轮打算用其分油，分油机启动正常分油后，忽然出现了排渣反馈报警，二管轮先消除了警报，手动排渣一次，听不到排渣响声，排渣反馈报警又重复出现，然后打开高压水阀电磁 SV15 前滤器，没有堵塞现象，打开出水阀 v15，有大量水流出，开启水流量正常，接着二管轮打开排渣口，发现有很
6、多水从排渣口流出，却没有发现油渣，二管初步判断是分离筒内配水机构出现了问题，但二管停止了分油机，又重新启动，又出现排渣反馈报警，于是二管带领我们对分油机进行了拆卸，通过拆卸发现问题的所在，并对分油机装复后，其运转正常。2 分油机的工作原理分油机的工作原理：我们知道，燃油、水分和机械杂质的密度是不同的，纯油的密度最小，水分的密度居中，机械杂质的密度最大。燃油若在沉淀柜中静置，由于受到重力作用，纯油必定浮在最上层，水分在油下面，机械杂质则在沉淀柜的底层，同样道理，让需要净化的燃油进入高速旋转的分油机中，让燃油与分油机一起高速旋转，也就是说把燃油置于一个离心力场中，由于油、水和机械杂质所产生的离心惯
7、性力不同，密度较大的水分和机械杂质所受的离心力最大被甩向外周，水被引出，杂质则定期清除。密度较小的油所受离心力较小便向里流动，从靠近转轴的出油口流出，燃油从而得到净化。由于杂质、水分所受的离心惯性力比自身重力大几千倍，因此，离心式分油机具有净化时间短，流量大，效果好的优点。图 1 分油机分离作用示意图3 ALFA-LAVAL SA21 燃油分油机的结构分析ALFA-LAVAL SA816 分油机是无比重环全部排渣式分油机，其特点是排渣期间排渣孔被打开的持续时间较长，分离筒内存留的所有杂质、油、水将由排渣孔全部排出，由于其无比重环，不受温度和油品的限制，这给使用和操作者带来很大的方便。图 2 分
8、离筒结构简图1- 分离筒上盖；2-排油向心泵；3-排油腔；4-分离筒本体；5-紧锁圈；6-滑动圈泄水喷嘴；8-配水盘；9-配水室；10-固定器；11-塑料堵头；12-滑动圈；13-滑动底盘；14-分离盘组；15-配油器；16-配油器上孔；17-排水向心泵；18-进油管；19-出油管；20-出水管；21-关闭室；22-开启室；23-工作室；24-分离盘顶盘；25-排渣口；26-泄水孔分油机的核心部件是分离筒，图 2 是 ALFA-LAVAL SA816 燃油分油机分离筒的结构简图。如图所示，在分离筒中有两个固定不动的向心泵 2 和 17，待净化燃油从进油管 18进入分离筒内，分离筒本体 4 和分
9、离筒盖上盖 1 由紧锁圈 5 锁紧，分离筒由高速回转的立轴带动旋转，分离筒中设有若干分离盘 14，分离盘套在配油器 15 上，待分离的燃油经过配油器底部后转而向上进入分离盘间，油在盘组缝隙中向筒中央方向流动的过程中，被连续的分离成若干层，并随分离盘一起高速回转，这时分离筒内的燃油会按油、水、杂质的密度不同分成三层，被净化的燃油向上离开分离盘，进入位于分离盘顶盘 24 和配油器 15之间的排油腔 3，然后由排油向心泵 2 经出油管 19 排出，被分离的水沿着分离盘组的外边缘，向上进入分离筒盖 1 和顶盘 24 之间的排水腔，然后由排水向心泵 17 经出水管 20 排出，机械杂质被甩在分离筒内壁上
10、，汇集在排渣空间，由排渣口 25 定时排出，从而达到燃油净化的目的。由分离筒底部的滑动底盘 13、定量环 10、滑动圈 12 和配水盘 8 构成排渣机构，后面将详细介绍。图 3 显示了分油机外部系统，从淡水压力柜来的水可从通过电磁阀 10 由分油机进油管进入分离筒。为了防止分离过程中油从顶盘外缘流出和从出水口溢出，必须在筒内建立水封，这可以在待分油引入筒内之前通过进水阀 10（见图 3）注入一定量的水实现。油推动水朝向筒周壁流动，并且在油和水之间形成一个分界面，分界面的位置由出水电磁阀和水分传感器控制。SV15-开启水电磁阀 ；SV10-水封水、置换水电磁阀 ；SV16-密封水、补偿水电磁阀；
11、1-供给泵；2-加热器；3-温度传感器；4-压了传感器 5-三通阀；6-压力传感器；7-出油电磁阀8-水分传感器 MT50；9-排水电磁阀 SV5； 10-EPC50 控制单元；11-分油机；12-电磁阀组；图 3 分油机系统简图油水分界面的位置十分重要，它直接影响燃油的分离质量，其最佳位置应在分离盘的外边缘，确保燃油能利用分离盘通道的全部长度，达到最有效的分离目的，若分界面向内移动进入分离盘组内，则会造成分离盘组被水和杂质阻塞，若分界面外移，一方面会降低从水中分离油的效果，另一方面造成燃油从出水口流出，即出水口跑油。同样，当停止向分离筒供油后，通过电磁阀 10 向分离筒内供应具有一定压力的水
12、（称置换水） ，会使油水分界面向内移动，驱赶分离筒内的油从排油口排出，减少分离筒内残油数量，从而减少排渣时油的损失。压力水也可通过电磁阀 15 进入分离筒内，实现排渣口的开启，通过电磁阀 16 实现排渣口的密封。此外，在出油管装有 MT50 水分传感器，它能精确的检测出净油中的含水量，当分离出的水接近分离盘外侧表面时，一些水滴开始同净油排出，水分的少量增加就被立刻被水分传感器检测，并将其信号连续的传给 EPC-50 控制单元，当净油中水分达到触发点时，EPC-50 控制单元将开始排水 ，排水有两种情况，一是通过打开出水管的排水电磁阀 V5，二是通过打开排渣口随杂质一起排出。4 分油机的排渣原理
13、ALFA-LAVAL S821 分油机的排渣功能是由 EPC50 控制单元和配水系统实现。EPC50控制单元是分油机的控制中心，它包括分油机系统执行检测和控制功能程序的全部工作。主要包括： 1 接受来自水分传感器的信号，并控制排水电磁阀的功能；2 发起任一形式的排渣，即当水分传感器信号达到触发点或排渣间隔最大时间到来后控制并检测该排渣操作程序；3 每隔一段时间检查一次水分传感器的功能；4 决定是否需要加水、何时加水、加水持续时间，从而控制加水量；5 检测分离水的增加。配水系统主要由泄水孔、滑动圈、泄水喷嘴、定量环、配水室、配水盘、开启室、密封室、开启水、密封水等组成。分油机运转过程中，在 EP
14、C50 控制单元控制和配水系统作用下，通过上下移动滑动底盘，来启闭排渣孔，滑动底盘工作在上位时，排渣孔被关闭，滑动底盘工作在下位时，排渣孔被打开，分油机进行排渣。以下是分油机具体排渣原理。4.1 排渣步骤 1-排渣前由图 2 可知，来自淡水压力柜的水可从电磁阀 15、16 通到配水盘，然后经配水室后通过通道分别供水到滑动圈下部和滑动底盘下部，压力水就在密封室形成水环，水环对滑动圈有一个向上的作用力，将滑动圈工作在上位，三个塑料堵头将泄水孔堵住密封。在滑动底盘下部空间有一定压力的工作水，上部是处理液。由于工作水接触的下部面积比分离液接触的面积大，并且工作水的密度比离液的密度大，所以滑动底盘向上的
15、力大于向下的力。只要这种情况存在，滑动底盘就保持在上位，关闭分离筒周围的排渣孔。要是排渣口打开，就必须减小滑动底盘下部的力，通过泄放掉滑动底盘下的工作水，滑动底盘就会在处理液产生的推力下向下移动，为此滑动圈必须下落，使分离筒本体上的三个泄水孔打开。4.2 排渣步骤 2-滑动圈下移在排渣时，供油三通阀打向打循环的位置，停止向分油机进油。EPC-50 控制单元发出脉冲信号，打开 SV15 开启水电磁阀（3s） ，大流量（11.0l/m）的水流入配水室进而到达密封室，水不断的流入密封室直到密封室被充满，由于滑动圈上有若干通孔连通密封室和开启室，大流量的水流到开启室。在开启室有一泄水喷嘴，由于从密封室
16、进的水多于从喷孔流出的水量，开启空间水量增加很快，在离心力作用下，水施加一个增大的液压力在滑动圈上，同时滑动圈下部也作用着下部水的作用力，由于滑动圈上部的作用面积大于下部的面积，当上部的作用力大于下部的作用力时，滑动圈下移。一旦滑动圈下移，三个泄水孔被打开，滑动底盘下部的工作水高速流入开启室，加快了滑动圈的下移速度。4.3 排渣步骤 3-排渣滑动圈很快移到下面位置，3 秒后开启水电磁阀停止供水，滑动底盘下部的工作水不断地流到滑动圈上部，然后在离心力作用下，水通过滑动圈上的泄水喷嘴不断溢出，随着滑动底盘下部水的不断外移，向上的力减少，当该力小于在分离筒内处理液产生的向下力时，滑动底盘落下，分离筒
17、上的排渣口打开进行排渣。4.4 排渣步骤 4-滑动圈密封由于不再向配水盘内进水，开启室内的水不断通过泄水喷嘴泄水，开启室的水也通过滑动圈上通孔流向密封室，因此滑动圈上部的水很快泄出，密封室内的水也不断的通过泄水喷嘴泄水，由于密封室内的泄水喷嘴靠近轴线，其内存留一部分水，在喷嘴和定量环外缘之间形成水环，随着滑动圈向下的力变小，当该力小于滑动圈下部水环的作用力时，滑动圈向上运动，关闭分离筒上的三个泄水孔。4.5 排渣步骤 5滑动底盘密封排渣口打开后，EPC50 控制单元发出脉冲信号，打开密封水电磁阀 SV16（15s） ，通过SV16 电磁阀的水流量较小（2.8l/m） ，密封水经过配水盘后通过分离筒本体上的通道进入滑动底盘下部空间，也有部分水通过孔道进入定量环上部的密封室，使密封室充满水，这样就加大了滑动圈下部的作用力，使滑动圈一直保持密封状态，流入到密封室的水有少量从喷嘴中泻出。由于水不断地进入滑动底盘下部的工作室中，滑动底盘下部作用力不断增大，当向上的力大于处理液作用在滑动底盘上的力时，滑动底盘向上移动密封排渣口。15s
