大连港万通物流有限公司 宫国鹏

大连海事大学轮机工程学院 布景辉 叶朝阳

油船由于承运货物的特殊性，通常会装备惰性气体系统装置。所谓惰性气体系指含氧量较低、不足以支持可燃气体燃烧爆炸的一种气体或多种气体的混合物。燃烧爆炸必须同时具备三个条件：有一定能量的火源，有一定浓度的可燃物，有一定浓度的助燃物（氧气），只要控制三要素的其中之一即可达到防火防爆的目的。通过向货油舱或其他需保护舱室注入惰性气体，降低氧含量浓度，从而防止燃烧爆炸的发生，这是目前被证实最有效、可行的安全方式。惰性气体系统装置依据惰气种类及产生方式和装置的构成有多种方式，由于油船主锅炉烟气经过处理后氧气含量较低可以充当惰气，油船特别是原油船普遍采用烟气式惰气系统。

一、故障案例

某船是一艘运载原油的VLCC，采用烟气式惰气系统，惰气的产生流程和系统的主要结构如下：两台主锅炉提供氧含量低于5%的烟气；烟气经过烟气选择阀进入海水洗涤塔进行洗涤、降温、除硫、除尘和除湿；风机将处理好后的烟气从洗涤塔中抽出；风机排出管安装主控阀，用于将氧含量不合格的惰气或多余惰气（压力高于设定值时）排入大气，使惰性气体的流量不受货舱压力波动的影响，从而控制惰气风机排出的流量和压力，进而锅炉燃烧室内的压力可以保持相对恒定，保证燃烧质量；惰气输送至可以防止惰气倒流的甲板水封塔；惰气经过止回阀和隔离阀至甲板惰气总管后，被注入货舱。

某次卸货作业，巡回检查（间隔1 h）发现，正在运转的惰气风机振动较大，并发出嗡嗡的噪声，立即启动另一台备用风机保证卸货，停止故障风机。卸货作业完成后拆检发现，叶轮轮毂有一条周向裂纹，十多片叶片撕裂弯曲。

二、故障分析

该船风机为轴流闭式离心风机，采用单臂悬挂结构，通过刚性联轴节与电机相连，风机的支撑由电机转子两端的单列向心滚动轴承提供。风机出厂至今断续运行约1000 h即发生如此严重的损坏，为了查清故障原因，对历史维护保养记录进行查看，发现两台惰气风机自出厂后多次交替发生故障。

（1）由于惰气风机电机异常振动导致全船失电两次。某次卸货作业时，由于运转风机振动较大，导致电机接线柱螺栓松脱，电源相间短路，全船失电，此时风机累计运转506 h；另一次故障同样也是风机异常振动，电机接线在进接线盒处磨破短路，全船失电，风机累计运转874 h。

（2）多次在巡回检查时发现风机运转噪声较大，电机振动异常而换用备用风机。

（3）每次故障发生后，风机拆检发现：叶轮有不均匀积炭；叶片有轻微腐蚀点；叶轮无裂纹。电机解体发现轴承及轴承座正常，电机底座螺栓正常。

从历史故障现象及拆检情况可以初步判断电机工况正常，故障是由风机不平衡而导致的异常振动引起的。

三、管理建议

风机的不平衡大多由积炭和腐蚀导致，为此必须首先控制惰气质量。

1.锅炉的管理

目前锅炉大多燃用380cSt重质燃料油，烟气的主要成分为未完全燃烧的氧气、氮气、一氧化氮和二氧化氮、水蒸气、硫氧化物、灰分、未燃烧的燃油滴等。烟气的质量直接影响洗涤塔处理后的惰气质量，为了降低风机的腐蚀和积炭，必须从源头开始控制锅炉烟气的质量。

（1）惰气的质量指标不仅仅是氧含量（低于5%），通常氧含量越低，锅炉燃烧越不充分，由于货舱要求氧含量指标为8%以下，因此可以将锅炉烟气的氧含量控制在3%～4%范围内（通过调整风油比的设定实现），以免锅炉不完全燃烧导致烟气中含有较多的炭黑、灰分和油滴等易附着物。

（2）控制锅炉负荷在合适范围内。为了保证惰气质量，锅炉的负荷不应低于40%。通常锅炉自动控制系统有低于40%负荷不能启动惰气系统的设定，实际管理者为了节约燃油有时会修改负荷限制的设定值，这使得烟气中炭黑、灰分和油滴等污染物含量大大增加。虽然氧含量合格，但是惰气的质量其实是不合格的，这不仅会加大洗涤塔的负荷和风机不平衡的几率，还有可能污染货物。

（3）加强锅炉吹灰管理。

2.洗涤塔的管理

锅炉烟气温度在250～400 ℃之间，需要冷却；硫氧化物会生成稀硫酸蒸气，在120 ℃下的环境里会液化成硫酸，腐蚀设备；烟气中的炭黑和灰分会附着在管路内表面形成堵塞，影响气动阀件的正常开闭，破坏风机的平衡，进入货舱污染货物。因此烟气需在洗涤塔中洗涤，使其冷却、除尘、脱硫和除湿以得到合格的惰气，应加强管理影响处理效果的雾化喷嘴、过滤网、除湿器等部件。

3.风机的管理

（1）正确清洗风机。烟气虽然经过洗涤塔的处理，但仍不可避免含有有害物质。其中硫酸会腐蚀风机，炭黑和灰分附着在风机叶片上，可能会使风机失去平衡，引起振动，产生破坏，所以应对风机进行清洗。正确的清洗时机应该是每次使用后和发现风机振动不正常时，如清洗风机后，振动情况不满意，可反复清洗。正确的清洗方式是按下风机停止按钮后，立即通过清洗管路，将一定压力的淡水喷入风机内，利用风机的旋转惯性，对风机壳体和叶轮进行水洗，这样清洗效果最佳，需要注意的是不可对运行中的风机进行水洗。调查该船风机清洗方式，发现管理人员是在风机完全停转后，打开风机检查口，进行人工水洗和铲除，这种清洗方式有一个较大的缺陷：无法清理到隐蔽部位的异物，很容易让风机失去动平衡。此外为防止惰气中的异物堵塞清洗喷嘴，应经常吹通清洗管路；清洗使用完毕的风机后，应启动风机检查清洗效果，如有必要应反复清洗；清洗完毕后，打开风机下部的放残阀，放净残水，保证风机停用期间内部干燥，以免腐蚀风机。

（2）风机工况监控的管理。风机多为单臂悬挂式，当风机叶轮失去动平衡时，将会加大风机电机的轴承负荷，从而引起马达异常振动。本船的两次全船失电事故皆由此引起，因此必须对风机工况加以监控。考虑到检查人员的经验有高有低，需对被监控参数进行量化：用红外线温度仪检查轴承温度，所测值不应大于环境温度加上40 ℃；用振动仪测量电机自由端和驱动端的振动，可以取水平和垂直两个点进行测量，测量值记入专用记录簿。本船风机叶轮故障后，建立了风机振动测量制度和记录簿，发现当测量值超过20 mm/s后，风机振动会加剧，这时换用备用风机，对风机进行清洗，通常一次清洗后风机运转就会比较平稳，振动测量值降到10 mm/s以下，风机运转正常。

四、结 语

惰性气体系统是油船非常关键的安全设备，在装卸货、运输、除气和原油洗舱等作业中起到了防火防爆的作用，一旦其不能正常工作（特别是卸货时），不但会耽误船期，影响船东声誉，而且会影响船舶安全。本例故障的原因是叶轮失去动平衡，从而引起振动加剧，导致叶轮损坏。风机叶轮失去动平衡的原因是多方面的，对于重复发生的故障，管理者需要全面分析，不仅需监控风机工况、正确清洗，还应从源头抓起，控制好烟气的质量和洗涤的效果，这样才能延长惰气风机服务时间。

[1]殷佩海,刘德洪,白德富.船舶防污染技术[M].大连:大连海事大学出版社,2000.

[2]冯明波,袁木.惰性气体系统在油船中的应用及污染防治[J].南通航运职业技术学院学报,2009(2):74-76.