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某船發電機負荷異常波動故障分析與排除
汽輪機發電機負荷波動由內部和外部兩大因素決定：內部原因：1、鍋爐主汽壓力的波動;2、主汽溫度的波動;3、凝汽器真空的波動;4、抽氣系統運行方式的改變。5、調速系統不穩;6、汽門操縱部分間隙過大或者有關螺絲松動。外部原因：1、AGC投入的機組，調度指令負荷變化;2、系統周波變化;3、系統出現異常導致震蕩;4、系統突然甩負荷，引起調速系統的不穩定等。
摘要：針對某船航行初期，發電機組負荷發生異常波動，結合故障現象對經過分析排查，逐步確定故障點，排除故障，并對該船發電機組后續工作提出了建議。
關鍵詞：磨損 齒圈 針閥 齒條
一、故障現象
某船出航離碼頭，由1、3#發電機組并網運行，兩臺機組平均負荷為250-300KW，機組工作正常。在機組平均負荷超過350KW，發電機負荷曲線出現異常波動，幅度最高250KW，用電負荷下降后，故障現象消失。
二、故障排查
此類故障主要有三方面原因：①發電機AVR調節系統故障，導致在網發電機功率分配不均，其表現形式是電壓和無功功率異常;②發電柴油機調速器故障，其表現形式是補償不足，造成游車;③發電柴油機供油系統故障，供油不足、不能滿足高負荷用油量需求，其可能原因是燃油系統閥件卡死、濾器臟堵、機帶泵故障、高壓泵故障、噴油器噴油器故障等。
本次故障有一個特殊現象：故障現象與電網功率高低直接相關。反復對1、3#機組進行增減負荷試驗，故障點均在單機負荷300～350KW左右。兩個方面可導致機組不能承擔高負荷：一是發電機勵磁系統故障;二是柴油機供油系統故障。
(1)故障機組的確認。啟動2、4#機組，分別與1、3#機組并網，1、2#機組并網負荷在350KW時故障復現;1、4#機組并網負荷在400KW時故障復現。2、3#機組，3、4#機組并網沒有明顯故障現象，因此故障定為1#機組。
(2)電氣控制系統檢查。對發電機勵磁系統進行外觀和檢查參數，沒有異常。機組增減負荷，檢查AVR裝置，電壓和無功功率變化在正常范圍內，可排除AVR裝置故障的可能性。
(3)調速器檢查。從各曲線圖反映出，1#機組的調速性能較敏感，把1#機組調速器補償針閥關小，故障現象未消除;調節調速器反饋指針，并配合調節補償針閥，故障現象仍未消除;咨詢專業廠家，如調速器內部閥件磨損、補償節流閥臟堵，都會造成調速器失調，為此更換備用調速器重新調節，故障現象仍然存在。所以排除調速器故障的可能性。
(4)燃油低壓系統檢查。燃油供給系統包括油柜、管路、閥件、濾器、機帶燃油泵等低壓系統和高壓油泵、噴油器等高壓系統。檢查機組燃油低壓系統，油柜出口閥開啟正常;檢查并切換燃油粗濾器正常;檢查發電柴油機燃油進機閥和燃油細濾器正常;啟動機組檢查機帶燃油泵，燃油壓力正常。
(5)燃油高壓系統檢查。對調油系統檢查發現，1#機組2、5、6號缸，3#機組3、5、6號缸，燃油高壓泵齒條顫動幅度較大，在負荷異常波動時，手扶顫動缸齒條，故障現象逐漸減弱消失。更換1#機組2、5、6號缸高壓泵。啟動與3#機組并網檢查，負荷異常波動仍然存在，但波動幅度變小。1、2#，1、4#發電機并網運行，工作正常，至此故障原因定位基本準確。
3月20日09時02分，2、3#機組在網(圖1)配合同樣出現負荷異常波動。3#機組部分缸也存在高壓泵齒條異常顫動現象。對3#機組3、5、6號缸高壓泵換新，并清潔機組調速系統，3月21日凌晨與1#機組并網(圖2)試驗，兩臺機組功率配合良好。
三、故障原因分析
高壓油泵分解檢查，發現泵內部元件磨損嚴重，包括齒條、齒輪、回油閥端面、柱塞套筒端面、高壓泵彈簧都有不同程度磨損(圖3)，齒條、齒圈磨損較嚴重。
機組長期運行，部分燃油高壓油泵服役時間過長，該船常用電負荷為1200KW左右，漂航或錨泊時為600KW左右，兩臺機組平均負荷為600或300KW左右，因此燃油高壓泵長期工作在前5齒和第6-12齒左右(圖4);外部調油傳動機構給齒條一輕弱的側下力(圖9a)，由于齒條孔的支持，該力變成了齒條軸向的扭矩，長期在軸向扭矩下，造成齒條、齒圈嚴重異常磨損，其底部最為嚴重。齒條在與齒圈磨損的同時，齒條軸向頻繁移動及柴油機的振動，使齒條與齒條孔也產生磨損，齒條與齒條孔間隙過大時，調速傳動機構輕弱的側下力使齒條前端向下傾斜，齒條與齒圈由于過度磨損，造成嚙合錯牙卡滯(圖9b)。調速器輸出的動力遇到齒條卡滯的阻力，使調速器工作失衡，產生游車，造成負荷異常波動。
四、后續工作
(1)加強對調速傳動系統維護保養和燃油高壓泵的齒條潤滑，減少調速傳動系統阻力和齒條與齒條孔的磨損。
(2)建議對其他機各缸燃油高壓泵進行檢修，視情換新。
(3)定期對調速器進行保養，一般情況每2年保養一次，更換備件包和易損件。
參考文獻：
[1]朱建元主編.船舶柴油機[M].人民交通出版社出版發行，2010.
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