某船发电机负荷异常波动故障分析与排除
汽轮机发电机负荷波动由内部和外部两大因素决定：内部原因：1、锅炉主汽压力的波动;2、主汽温度的波动;3、凝汽器真空的波动;4、抽气系统运行方式的改变。5、调速系统不稳;6、汽门操纵部分间隙过大或者有关螺丝松动。外部原因：1、AGC投入的机组，调度指令负荷变化;2、系统周波变化;3、系统出现异常导致震荡;4、系统突然甩负荷，引起调速系统的不稳定等。
摘要：针对某船航行初期，发电机组负荷发生异常波动，结合故障现象对经过分析排查，逐步确定故障点，排除故障，并对该船发电机组后续工作提出了建议。
关键词：磨损 齿圈 针阀 齿条
一、故障现象
某船出航离码头，由1、3#发电机组并网运行，两台机组平均负荷为250-300KW，机组工作正常。在机组平均负荷超过350KW，发电机负荷曲线出现异常波动，幅度最高250KW，用电负荷下降后，故障现象消失。
二、故障排查
此类故障主要有三方面原因：①发电机AVR调节系统故障，导致在网发电机功率分配不均，其表现形式是电压和无功功率异常;②发电柴油机调速器故障，其表现形式是补偿不足，造成游车;③发电柴油机供油系统故障，供油不足、不能满足高负荷用油量需求，其可能原因是燃油系统阀件卡死、滤器脏堵、机带泵故障、高压泵故障、喷油器喷油器故障等。
本次故障有一个特殊现象：故障现象与电网功率高低直接相关。反复对1、3#机组进行增减负荷试验，故障点均在单机负荷300～350KW左右。两个方面可导致机组不能承担高负荷：一是发电机励磁系统故障;二是柴油机供油系统故障。
(1)故障机组的确认。启动2、4#机组，分别与1、3#机组并网，1、2#机组并网负荷在350KW时故障复现;1、4#机组并网负荷在400KW时故障复现。2、3#机组，3、4#机组并网没有明显故障现象，因此故障定为1#机组。
(2)电气控制系统检查。对发电机励磁系统进行外观和检查参数，没有异常。机组增减负荷，检查AVR装置，电压和无功功率变化在正常范围内，可排除AVR装置故障的可能性。
(3)调速器检查。从各曲线图反映出，1#机组的.调速性能较敏感，把1#机组调速器补偿针阀关小，故障现象未消除;调节调速器反馈指针，并配合调节补偿针阀，故障现象仍未消除;咨询专业厂家，如调速器内部阀件磨损、补偿节流阀脏堵，都会造成调速器失调，为此更换备用调速器重新调节，故障现象仍然存在。所以排除调速器故障的可能性。
(4)燃油低压系统检查。燃油供给系统包括油柜、管路、阀件、滤器、机带燃油泵等低压系统和高压油泵、喷油器等高压系统。检查机组燃油低压系统，油柜出口阀开启正常;检查并切换燃油粗滤器正常;检查发电柴油机燃油进机阀和燃油细滤器正常;启动机组检查机带燃油泵，燃油压力正常。
(5)燃油高压系统检查。对调油系统检查发现，1#机组2、5、6号缸，3#机组3、5、6号缸，燃油高压泵齿条颤动幅度较大，在负荷异常波动时，手扶颤动缸齿条，故障现象逐渐减弱消失。更换1#机组2、5、6号缸高压泵。启动与3#机组并网检查，负荷异常波动仍然存在，但波动幅度变小。1、2#，1、4#发电机并网运行，工作正常，至此故障原因定位基本准确。
3月20日09时02分，2、3#机组在网(图1)配合同样出现负荷异常波动。3#机组部分缸也存在高压泵齿条异常颤动现象。对3#机组3、5、6号缸高压泵换新，并清洁机组调速系统，3月21日凌晨与1#机组并网(图2)试验，两台机组功率配合良好。
三、故障原因分析
高压油泵分解检查，发现泵内部元件磨损严重，包括齿条、齿轮、回油阀端面、柱塞套筒端面、高压泵弹簧都有不同程度磨损(图3)，齿条、齿圈磨损较严重。
机组长期运行，部分燃油高压油泵服役时间过长，该船常用电负荷为1200KW左右，漂航或锚泊时为600KW左右，两台机组平均负荷为600或300KW左右，因此燃油高压泵长期工作在前5齿和第6-12齿左右(图4);外部调油传动机构给齿条一轻弱的侧下力(图9a)，由于齿条孔的支持，该力变成了齿条轴向的扭矩，长期在轴向扭矩下，造成齿条、齿圈严重异常磨损，其底部最为严重。齿条在与齿圈磨损的同时，齿条轴向频繁移动及柴油机的振动，使齿条与齿条孔也产生磨损，齿条与齿条孔间隙过大时，调速传动机构轻弱的侧下力使齿条前端向下倾斜，齿条与齿圈由于过度磨损，造成啮合错牙卡滞(图9b)。调速器输出的动力遇到齿条卡滞的阻力，使调速器工作失衡，产生游车，造成负荷异常波动。
四、后续工作
(1)加强对调速传动系统维护保养和燃油高压泵的齿条润滑，减少调速传动系统阻力和齿条与齿条孔的磨损。
(2)建议对其他机各缸燃油高压泵进行检修，视情换新。
(3)定期对调速器进行保养，一般情况每2年保养一次，更换备件包和易损件。
参考文献：
[1]朱建元主编.船舶柴油机[M].人民交通出版社出版发行，2010.
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