青島遠(yuǎn)洋運(yùn)輸有限公司 劉廣利

一、主機(jī)空冷器結(jié)構(gòu)與作用

空氣冷卻器是船舶主機(jī)的一個(gè)重要部件，其作用是降低增壓后空氣溫度，提高掃氣密度和過(guò)量空氣系數(shù)，增加掃氣單位體積含氧量，降低柴油機(jī)的循環(huán)平均溫度，減小熱負(fù)荷，提高燃油燃燒效率和主機(jī)輸出功率，改善柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，減小機(jī)器尺寸。

船用主機(jī)空氣冷卻器是用海水/低溫淡水冷卻增壓空氣的換熱器，大多采用臥式布置，傳熱面積大，空氣分布均勻，傳熱效果好，拆裝維修方便。冷卻器芯子管束采用優(yōu)質(zhì)耐腐蝕黃銅管，兩端用焊接或脹接方法連接在銅質(zhì)管板上，光管外壁裝配翅片擴(kuò)大傳熱面積，翅片管束分層排列，管內(nèi)海水/低溫淡水通過(guò)管壁和翅片與管外增壓空氣換熱。翅片管束是空氣冷卻器的核心元件。增壓空氣為單流程，海水/低溫淡水冷卻為三流程。由于中央集中冷卻系統(tǒng)初投資和運(yùn)行費(fèi)用大的原因，近來(lái)新造船舶一般已不采用，海水冷卻的空冷器占多數(shù)。空冷器工作狀況的好壞對(duì)主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況影響極大。通過(guò)空冷器后增壓空氣溫度范圍一般為25～45 ℃，掃氣進(jìn)機(jī)溫度為40～50 ℃，掃氣低溫、高溫報(bào)警設(shè)定25/55 ℃。

對(duì)于無(wú)限航區(qū)船舶，設(shè)計(jì)計(jì)算空冷器額定負(fù)荷時(shí)，常在主機(jī)額定功率下，環(huán)境條件選定為熱帶條件：海水溫度32 ℃，壓氣機(jī)入口溫度45 ℃。冷卻裕量用于應(yīng)付各種意外情況或突發(fā)事件，即空冷器部分管束堵塞或封堵仍可維持使用。

二、主機(jī)空冷器管束漏泄及堵塞故障原因分析

空冷器是現(xiàn)代柴油主機(jī)必不可少的設(shè)備，盡管冷卻器芯子使用了優(yōu)質(zhì)黃銅材料，但由于海水腐蝕、高溫（高增壓掃氣壓力可達(dá)0.28 MPa，溫度210 ℃）環(huán)境以及空冷器本身質(zhì)量等原因，空冷器的使用壽命仍不長(zhǎng)，一般來(lái)說(shuō)5～6年就會(huì)報(bào)廢，究其原因大部分是因?yàn)楹Ｋ苁┬狗舛逻^(guò)多或堵塞無(wú)法疏通導(dǎo)致冷卻不良，無(wú)奈換新。主機(jī)空冷器管束漏泄或堵塞故障的可能原因如下：

（1）管束外部高增壓空氣高溫，內(nèi)部海水腐蝕，工作環(huán)境惡化。

（2）管壁薄，制造有缺陷或黃銅管質(zhì)量差。

（3）噴管清洗空冷器時(shí)，清水沖洗不凈，殘存清洗液造成管束腐蝕。

（4）冷卻器管束在海水、含水蒸氣作用下產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。

（5）冷卻器管束加工制作過(guò)程產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，黃銅管發(fā)生應(yīng)力腐蝕季裂。

（6）冷卻器管束金屬表面產(chǎn)生微觀電化學(xué)腐蝕和穴蝕破壞。

（7）冷卻水腔內(nèi)鋅塊腐蝕完后沒(méi)有檢查定期更換，不能有效防止穴蝕等電化學(xué)腐蝕。

（8）冷卻器管束臟堵主要是海水中本身雜質(zhì)及微生物吸附在管道內(nèi)壁生長(zhǎng)所致。

（9）使用海水進(jìn)口閥調(diào)節(jié)進(jìn)入冷卻器海水量的方法，進(jìn)口處節(jié)流減壓，一旦低于水的飽和壓力海水遇高溫管壁氣化，就會(huì)析出鹽分等雜質(zhì)黏附管壁堵塞管束；氣化同時(shí)產(chǎn)生氣泡水擊對(duì)管板和管壁氣蝕形成孔穴。

三、主機(jī)空冷器管束查漏封堵方法

主機(jī)空冷器漏水現(xiàn)象在船上時(shí)有發(fā)生，海水漏泄會(huì)造成掃氣中所含的鹽分增加，影響主機(jī)燃燒質(zhì)量，還會(huì)對(duì)主機(jī)部件造成一定腐蝕。此外，進(jìn)出港機(jī)動(dòng)用車期間，主機(jī)掃氣壓力較低，空冷器的背壓也低，漏泄的海水量會(huì)更大。漏到機(jī)艙的污水增加，也會(huì)給污水處理帶來(lái)困難。及時(shí)查找空冷器的漏水部位并予以消除對(duì)于保證船舶正常營(yíng)運(yùn)非常重要。

遠(yuǎn)洋船舶70%的時(shí)間航行在茫茫大海上，經(jīng)常處于一種前不著村后不著店的環(huán)境下，并會(huì)遭遇各種惡劣氣象條件。輪機(jī)人員掌握主機(jī)空冷器管束常規(guī)查漏封堵方法就顯得極其重要，但空冷器查漏封堵通常只在2～3年或5年周期的廠修時(shí)才能見(jiàn)到。由于船員流動(dòng)性大，更換頻繁，甚至不少具有幾年履職海齡的輪機(jī)長(zhǎng)也未曾目睹此項(xiàng)修理過(guò)程，希望下述介紹對(duì)輪機(jī)同行以后的工作有所幫助。

《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》中空冷器建造后檢驗(yàn)要求：1.檢查管子、管板有無(wú)變形、損壞、積垢、腐蝕等情況；2.清洗氣腔和水腔；3.換新防腐鋅塊；4.冷卻水側(cè)以1.5倍工作壓力液壓試驗(yàn)。新造空氣冷卻器芯子出廠液壓試驗(yàn)壓力一般為0.60 MPa，冷卻海水壓力通常為0.25 MPa。水側(cè)1.5倍工作壓力水壓試驗(yàn)，則空冷器查漏泵壓壓力為0.40 MPa，可使用手扦泵淡水泵壓查漏。

圖1中空冷器黃銅管束內(nèi)徑為12.5 mm，則可選取長(zhǎng)度200 mm左右、直徑17 mm的黃銅棒制作泵壓封堵棒。車制封堵棒小端直徑為10 mm，圓錐頂角7°左右。

圖2中空冷器泵壓插頭由插頭、三通、壓力表和截止閥組成。插頭可用黃銅棒車制而成，錐度尺寸與黃銅封堵棒相同。

查漏時(shí)，空冷器兩端面各一人，可選擇管束一行行逐只管子淡水泵壓查漏，將查過(guò)漏的最后一根管子插入一L形鐵絲作標(biāo)記。泵壓封堵棒插入待泵壓查漏管后，用一小榔頭輕輕敲擊一兩次。泵壓插頭無(wú)須敲擊，如圖3，只需雙手握住泵壓插頭輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)嵌入管束即可。然后，如圖4所示，使用手扦泵淡水泵壓至壓力0.40 MPa，關(guān)閉手扦泵截止閥或泵壓插頭截止閥，觀察壓力表指針數(shù)分鐘內(nèi)讀數(shù)是否下降。漏泄管束也可用L形鐵絲標(biāo)記。實(shí)際工作中，如果船舶沒(méi)有手扦泵，則可使用日用淡水或空氣查漏。

空冷器漏泄管束查出后，車制長(zhǎng)30 mm、錐度頂角7°左右的銅塞封堵漏泄銅管。最后，裝復(fù)空冷器2只端蓋注滿淡水，整體泵壓至0.40 MPa，靜置30 min后，觀察壓力表讀數(shù)是否下降。如果壓力下降，則需要重新逐根管子淡水泵壓查漏并檢查管束與管板脹緊部位。

四、主機(jī)空冷器管束漏泄及堵塞故障預(yù)防措施和管理對(duì)策

針對(duì)主機(jī)空冷器管束漏泄或堵塞故障問(wèn)題，我們對(duì)船舶空冷器管理進(jìn)行了詳細(xì)的跟蹤分析，總結(jié)空冷器管束漏泄及堵塞故障預(yù)防措施和管理對(duì)策如下：

（1）噴管化學(xué)品清洗空冷器后，清水沖洗直至將殘留化學(xué)品沖洗干凈為止。

（2）及時(shí)清除機(jī)艙設(shè)備的燃油、滑油滴漏，做好機(jī)艙清潔工作，減少機(jī)艙空氣中油分含量，停泊時(shí)將增壓器進(jìn)氣濾網(wǎng)用帆布蓋住，保持增壓器進(jìn)氣濾網(wǎng)的可靠性與有效性，阻止灰塵和油氣未經(jīng)濾網(wǎng)進(jìn)入，減少空冷器化學(xué)清洗次數(shù)。

（3）船舶廠修時(shí)，冷卻器由專業(yè)廠家化學(xué)煮沸24 h，清水反復(fù)沖洗，最好使用超聲波清洗，定期檢查、試壓。

（4）用空冷器海水出口閥控制冷卻海水流量，保持合適的掃氣溫度，使冷卻水全部接觸管壁，且海水流速穩(wěn)定防止氣化減少穴蝕，同時(shí)換熱效果好。最好使用旁通調(diào)節(jié)?？绽淦骱Ｋ隹跍囟缺３?5 ℃以下。海水流量調(diào)節(jié)的原則是無(wú)論空冷器能否冷卻下來(lái)都保持其所有回水管束充滿冷卻海水，保持空冷器管束始終處在海水充滿的狀態(tài)中運(yùn)行。

（5）每隔3～6個(gè)月定期清通空冷器管束海水面，根據(jù)掃氣、冷卻水溫差數(shù)據(jù)及鋅塊的耗損情況，調(diào)整檢修間隔周期，及時(shí)檢查更換鋅塊，防止空冷器管束穴蝕等電化學(xué)腐蝕。

（6）保持空冷器測(cè)量點(diǎn)上U形壓差計(jì)的準(zhǔn)確性，壓差大于200 mmWC，檢查空冷器氣面是灰塵污染還是油氣污染，決定使用高壓水清洗還是化學(xué)清洗劑外部泵噴管循環(huán)沖洗，盡量減少化學(xué)清洗次數(shù)。

（7）清通空冷器管束時(shí)，使用直徑合適的尼龍毛刷清通，兩人配合，一人清通，另一人用水管將清通的管子用壓力水立即把刷掉的泥巴沖洗掉，防止其干在管壁上，提高冷卻效果。

（8）堵塞的管子，用5 mm直徑的鋼筋焊上6 mm的鉆頭用電鉆鉆通（不要用跟管子直徑12.5 mm差不多的鉆頭進(jìn)行鉆通，否則不但不易鉆通，還可能傷及管壁）。輕微堵塞的管子基本都能鉆通，但人工疏通往往是捅不動(dòng)的。

（9）管束清通和電鉆鉆通后，裝復(fù)空冷器關(guān)閥加水到快滿位置，注入液體干酸化學(xué)浸泡，每次清洗浸泡1～2 h。如果每次都能執(zhí)行上述步驟，空冷器3～4次清通后，堵塞的管子會(huì)漸漸通開(kāi)。

五、結(jié)束語(yǔ)

空冷器是船舶主機(jī)系統(tǒng)中一個(gè)構(gòu)造簡(jiǎn)單、容易被忽視的重要部件，它對(duì)柴油機(jī)的工況、性能、功率及油耗影響極大。作為一名輪機(jī)管理人員，對(duì)此必須有清醒的認(rèn)識(shí)，工作中盡可能采取各種有力措施，加強(qiáng)空冷器管理，提高空冷器的換熱效率，延長(zhǎng)空冷器使用壽命。用出口閥控制冷卻介質(zhì)流量，保持換熱器始終處在冷卻介質(zhì)充滿狀態(tài)中運(yùn)行的方法值得在實(shí)際工作中推廣使用。

[1]中國(guó)船級(jí)社.鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范2006(第1分冊(cè))[M].北京:人民交通出版社,2006.

[2]杜榮銘.船舶柴油機(jī)[M].大連:大連海事大學(xué)出版社,1999.