특정 해상 석유 비상 스테이션에서 사용되는 디젤 소방 펌프의 전원 부분은 John Deere 6135 시리즈 전자 연료 분사 디젤 엔진을 채택했습니다. 여러 주 동안의 테스트 동안 디젤 엔진 배기관이 빨간색으로 변하고 배기관 온도가 표준을 초과하고 속도가 불안정하며 심한 진동이 있는 것으로 나타났습니다. 디젤 엔진의 흡입 파이프, 오일 회로, 트윈 터빈 메커니즘 및 인터쿨러를 검사한 후 마침내 배기 호스가 끊어지고 케이블이 부식되었으며 터빈 메커니즘이 손상되고 마모되었으며 인터쿨러가 부식되어 해수가 누출된 것으로 밝혀졌습니다. 결함 있는 부품의 유지 관리와 인터쿨러 교체를 통해 디젤 소방 펌프의 위의 문제가 완벽하게 수리되었고 장비가 정상 작동으로 복구되었습니다.
디젤소방펌프의 기본구조
비상소방펌프는 승강장 화재 발생 시 마지막 소방시설로, 승강장에 있는 모든 사람의 생명을 구하고 중요한 순간에 모든 장비의 안전을 보호할 수 있습니다.
따라서 비상 소방 펌프는 플랫폼 장비의 필수적인 부분입니다. 비상 소방 펌프의 중요성을 감안할 때 소방 펌프의 엔진 부분은 정기적인 유지 관리, 검사 및 수리를 거쳐야 합니다.
존 디어 디젤 소방 펌프는 2012년 해상 플랫폼의 17m 데크에 설계 및 설치되었습니다(실외 배치). 8년간의 운영 후, 디젤 엔진 본체는 바다의 높은 염도 및 습도 환경으로 인해 여러 영역에서 심각한 부식을 겪었습니다. 이를 바탕으로 2020년 말에 플랫폼에 독립적인 지렛대 보호 장치를 설치하고 원격 제어 및 기타 전자 제어 수정을 수행했습니다.
디젤 소방펌프의 일반적인 작동 원리는 다음과 같습니다.
디젤 소방 펌프가 시동된 후(로컬에서 시작 버튼을 누르거나 중앙 제어실에서 원격으로 시작하거나 소방 파이프 네트워크의 출구 압력을 변경하여), 24Vdc 전기 모터는 배터리에 의해 구동되어 플라이휠을 회전시킵니다. 플라이휠은 크랭크샤프트를 구동하여 움직이고, 크랭크샤프트는 피스톤을 구동하여 공기와 디젤 혼합물을 압축합니다. 안개가 낀 혼합물이 가압된 후, 6세트의 스파크 플러그를 통해 순차적으로 점화되어 디젤 엔진을 시동합니다.
여과된 신선한 공기는 터보차징 후 온도가 상승한 다음 인터쿨러에 의해 25-60도까지 냉각되어 실린더 내의 압축 공기 온도가 너무 높아지고 공기 흐름이 희석되어 디젤 연소가 불충분해지고 출력이 감소하는 것을 방지합니다.
이 장치의 인터쿨러는 해수로 냉각됩니다. 소방 펌프가 정상적으로 작동하면 해수가 해수 배출 파이프라인에서 인터쿨러로 끌어와 압축 공기와 열을 교환합니다. 열 교환 후 해수는 바다로 배출되고 냉각된 압축 가스는 연소를 위해 실린더로 들어가 디젤 엔진이 전력을 출력할 수 있습니다.
문제 해결, 문제 식별 및 프로세스 처리
1. 배기 회로 소프트
연결부 파손으로 인한 정지 상태에서, 디젤 엔진 오른쪽의 배기 엘보와 인터쿨러 입구 파이프라인에 연결된 배기 호스에 상당한 균열 틈이 발견되었습니다.
호스 양쪽의 고정 연결봉이 심하게 부식되어 고정볼트에서 분리되었습니다.
분석 후 배기 호스는 양쪽에 고정된 연결봉으로 고정되어 고정 및 충격 흡수 역할을 합니다. 거친 해양 환경으로 인해 연결봉이 부식되고 파손되었습니다. 배기 호스는 지지력과 고정력이 부족합니다. 여러 주간 테스트 동안 고온 고압 배기 압력 진동으로 인해 호스가 장시간 격렬하게 진동하여 궁극적으로 기계적 피로 및 균열 및 공기 누출이 발생했습니다.
디젤 엔진 배기 호스 파열
해결책:
배기 호스를 새 것으로 교체하고 스테인리스 스틸 잠금 버클도 교체합니다.
새로운 호스 고정 막대를 다시 만들고 부식 방지 처리 후 설치를 복구합니다.
2. 터보차징 메커니즘 오작동, 케이블 손상
유지 관리 기록에 따르면 이 디젤 소방 펌프는 2019년 10월 중순에 유지 관리를 받았습니다. 터보차저 메커니즘이 막혀 새 터보차저로 교체되었습니다.
2019-2022의 테스트 기간 동안 여러 차례 수리를 거쳤으며 현재 다음과 같은 성능을 보이고 있습니다.
엔진 시동 후 1분 동안 정상적으로 작동합니다. 펌프 수압이 10MPA에 도달하면 배기관이 빨갛게 변하고 과열되고 엔진 속도가 불안정하며 오일 트럭 현상이 발생하여 짙은 검은 연기가 발생합니다. 엔진이 크게 흔들리고 터보차저 블레이드와 볼류트 사이의 마찰로 인해 스파크가 발생합니다.
터보차저 온도가 비정상적이고 빨간색으로 타버렸습니다
다음을 포함한 디젤 엔진의 비정상적인 작동:
1. 터보차저의 전달 메커니즘이 오작동하여 터보차저를 정상적으로 열 수 없습니다. 약 2분 동안 작동한 후 터보차저 하우징이 빨간색으로 타오릅니다.
2. 디젤엔진의 불안정한 속도로 인해 소방펌프의 압력과 변위가 불안정해진다.
3. 디젤 발전기가 작동하는 동안 배기관에서 짙은 검은 연기가 나옵니다.
유지보수 인력은 디젤 엔진의 다양한 시스템을 검사한 후, 디젤 엔진의 터보차저 내부에 기계적 고장이 있음을 예비적으로 확인했습니다.
유지 보수 인력은 검사 중에 다음 사항을 발견했습니다.
터보차저의 구리 슬리브와 샤프트의 마모로 인해 종방향 및 축방향 클리어런스가 증가합니다. 터보차저 흡기 터빈 블레이드와 볼류트 셸 사이에 마찰이 발생하고 생성된 파편이 흡기 덕트를 통해 밸브와 밸브 시트 링 사이로 들어갑니다. 밸브 시트 링과 밸브 사이의 단단한 덮개가 마모되어 밀봉이 불량해집니다. 일부 고온 고압 가스는 흡기 밸브, 흡기 파이프 및 인터쿨러를 통과하여 공기 필터 흡기 포트에서 플러싱되어 흡기 저항이 증가하고 흡기가 불충분하며 연소가 불완전하고 배기관에서 디젤 연료가 불완전 연소됩니다. 배기관이 빨갛게 변하고 출력이 부족하며 속도가 감소하고 다른 현상이 발생합니다.
디젤 소방펌프의 부하시험을 시작한 결과, 배기 매니폴드에서 심각한 공기 누출이 발견되었으며, 이로 인해 터보차저 터빈 측에서 가스 흐름과 열 변환이 감소하여 터보차저 속도가 낮아지고 실린더로 들어가는 공기량이 감소하여 배기 온도가 높아지고 배기관이 붉어졌습니다.
배기관 누출 문제 처리:
1. 머플러와 벨로우즈를 제거합니다.
2. 장치에서 냉각수를 배출합니다.
3. 터보차저를 제거하고 검사를 위해 분해합니다(터보차저에 손상이 있는 경우 제외)
4. 배기 매니폴드 및 기타 해당 구성 요소를 제거한 후 실린더 5 및 6의 배기 파이프 개스킷이 손상되어 공기 누출이 발생한 것으로 확인되었습니다. 6개의 새로운 배기 파이프 개스킷은 흑연 소재로 만들어졌습니다.
5. 배기 매니폴드를 다시 설치하고, 터보차저를 다시 설치하고, 머플러를 다시 설치하고, 수리하고 설치하고, 장치를 테스트합니다. 먼저 터보차저의 액추에이터를 바이패스하고, 제어 회로 플러그를 전기 테이프로 감고, 터보차저 전력이 최대치에 도달하도록 합니다.
첫 번째 테스트에서는 터보차저 액추에이터 레버가 잘못된 방향으로 위로 들어 올려져 완전히 열리지 않아 배기 파이프가 계속 빨간색으로 변했습니다.
두 번째 테스트는 액츄에이터 로드를 올바른 방향으로 당겨서 진행했습니다. 터보차저 속도는 정상이었고, 배기 파이프가 붉게 변하지 않았으며, 디젤 엔진 속도도 정상이었습니다. 10분 이상 작동한 후 기계가 정상적으로 멈추고 테스트가 완료되었습니다.
배기 파이프 개스킷이 손상된 이유는 배기 파이프의 골판지 파이프와 머플러 사이의 직경이 작아졌고 머플러의 입구 끝 직경도 매우 작아 배기 배압이 증가했기 때문일 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 배기 매니폴드 개스킷이 손상되었습니다.
배기 파이프를 재가공하는 것이 좋습니다. 배기 파이프의 직경은 굽힘 횟수와 길이에 따라 증가하며 이전보다 작아질 가능성은 없습니다.
터보차저의 액추에이터 제어 회로의 플러그를 전기 테이프로 감아두므로 다시 연결할 필요가 없습니다.
사용에는 영향을 미치지 않습니다.(원래 플랫폼 인력도 터보차저 액추에이터를 로드를 당겨서 고쳤지만, 제어 라인 플러그를 제거하지 않아 액추에이터가 쉽게 손상될 수 있었습니다. 따라서 플러그 회로는 현재 제거되었습니다).
터빈 메커니즘을 교체하고 여러 테스트를 수행한 후 정격 출력 부하로 5-10분 동안 시동 및 작동했습니다. 배기 온도는 400-500도로 안정적으로 유지되었고 터보차저 영역이 더 이상 빨간색으로 변하지 않았습니다. 문제가 해결되었습니다.
3. 다중 오류 코드가 로컬로 표시됩니다.
초기 유지관리 중에 2단계 배기 순환 펌프(2번째 ECR 센서 케이블)의 통신 경고 SPN3822와 터빈 구동 장치의 분리 경고 SPN641을 포함하여 여러 개의 오류 경고 코드가 로컬 모니터에 표시된 것을 발견했습니다.
로컬 제어 상자 모듈에 표시된 오류 알람은 SPN3822 코드로, 이는 터보차저 걸림 문제에 대한 이전 검사로 인한 것입니다. 터보차저는 터빈 메커니즘의 오작동을 방지하기 위해 개방도를 자동으로 감지하고 실행할 수 없으므로 배기 순환 펌프의 연결 케이블을 수동으로 분리했습니다. 나중에 터빈 메커니즘을 복구하고 케이블을 연결해야만 관련 오류 코드를 제거할 수 있습니다.
로컬 제어 상자 모듈은 엔진 터보차저 액추에이터 VGT 밸브와 ECM 간의 통신 장애를 나타내는 또 다른 오류 알람 코드 SPN641을 표시합니다. 현장 검사에서 ECM과 로컬 제어 상자 사이의 배선 하네스에 부식되고 끊어진 전선 두 개가 있는 것을 발견했는데, 이는 액추에이터 VGT 밸브의 작동 전원 공급 전선(J1-H3AI-H4)이었으며, 이로 인해 ECM과 VCT 밸브 간의 통신 장애가 발생했습니다.
이 커넥터는 특수 커넥터에 속하며 유지보수를 위해 분해할 수 없으므로 현장에서 간단히 취급할 수 있습니다. JH31-H4의 두 개의 VCT 밸브 전원선을 원형 단자대에 압착한 다음 원형 핀에 삽입하고 지퍼 타이로 단단히 묶어 접촉 불량을 방지합니다. 처리 후 ECM과 VCT 간의 통신은 정상이며 SPN641 코드는 더 이상 나타나지 않습니다.
4. 인터쿨러의 부식, 파손 및 물 누출
배기 소프트 커넥션을 제거한 후 손전등으로 인터쿨러 내부를 비추어보니 인터쿨러의 냉각핀에 물방울이 계속 맺혀 있었습니다. 손으로 만져보니 생선 냄새가 강한 과립상 물방울이 있었는데, 이는 인터쿨러 열교환관의 부식과 천공으로 판명되었습니다.
인터쿨러는 터보차징 후 신선한 공기를 냉각하기 위해 수반되는 해수를 사용합니다. 해수는 부식성이 매우 강하여 인터쿨러의 열교환 파이프에서 물이 새어나갑니다. 인터쿨러의 위치가 엔진의 가장 높은 지점에 있고, 엔진을 시동한 후에야 해수가 인터쿨러에 도달하기 때문입니다. 엔진이 작동 중일 때 해수는 인터쿨러를 통과하여 실린더에 들어가기 전에 흡기 매니폴드로 들어갑니다. 실린더의 연소가 잘 안 되면 탄소 침전물과 수증기가 발생하여 밸브와 시트 링이 더욱 부식됩니다. 실린더 내부의 마모가 심화되고 피스톤과 피스톤 링이 마모됩니다.
인터쿨러의 부식 천공을 확인한 후, 해수는 부식성이 있지만 침투량이 너무 크지 않고 디젤 소방 펌프가 중요한 비상 장비이며 온라인 백업 상태이므로 인터쿨러를 장기간 분해 및 수리하는 것은 허용되지 않습니다. 유전 현장은 다음을 권장합니다.
1. 장비 테스트 빈도를 줄이고 주간 테스트에서 2개월에 한 번씩 테스트하는 방식으로 전환합니다.
2. 인터쿨러를 긴급히 구매하여 적시에 교체하십시오.
3, 조사 요약 및 백업 제안:
오일 필드의 다양한 유지 보수 부대가 자세히 검사한 결과, 디젤 소방 펌프가 부식, 비정상적 고온 및 기타 이유로 인해 전력과 터빈 가열이 충분하지 않은 것으로 발견 및 해결되었습니다. 결국 디젤 소방 펌프는 예비 부품을 교체하고 작동 절차를 변경하여 정상 대기 상태로 복구되었습니다.
장비가 미국에서 수입되기 때문에 예비 부품 주문 주기가 비교적 길고 장비 고장에서 복구하는 데 시간이 걸립니다. 또한 디젤 소방 펌프의 특수 비상 기능과 결합하여 권장되는 작동 절차는 다음과 같습니다.
1) 엔진의 추가 손상을 방지하기 위해 긴급 상황이 아닌 이상 디젤 엔진을 시동하지 마십시오.
2. 인터쿨러를 교체하세요.
터보차저와 배기 파이프 어셈블리를 교체합니다.
4) 중간 또는 주요 수리를 수행하고 밸브, 시트 링, 피스톤 링 등과 같은 내부 구성 요소를 교체합니다.
이 소방 펌프는 비상 장비에 속하며 해상 유전에서 가장 중요한 비상 소방 장비입니다. 유전의 정상적인 생산 기간 동안 단기적인 비정상 상태가 발생하면 다음과 같이 유전에 대한 일정한 안전 위험이 있습니다.
위험 1
대규모 소화스프링클러 사용 시, 소방배관망 내 압력이 낮아져 소방수 공급이 부족해질 수 있습니다.
통제 조치:
1) 열간작업을 냉간작업으로 대체하고, 열간작업의 횟수를 최대한 최소화합니다.
2) 여러 위험 구역에서 동시에 열작업을 하는 것은 금지되어 있습니다. 위험 구역에서 개방형 화염 작업을 중단하십시오.
3) 위험구역에서 실시하는 열작업에 대한 관리대책을 강화해야 한다.
4) 화기작업 시 열감시를 강화하고, 소화장비를 갖추며, 화재감시원의 비상대응 역량을 향상시킨다.
5) 방폭 전기장비 및 전기기기를 암호화하고 검사하여 화재 위험을 제거합니다.
6) 도킹 데크의 국제 해안 연결부와 호스 상태를 점검하여 안정성과 사용성을 확인하세요.
위험 2
전기소방펌프의 유지보수 또는 플랫폼 전원 고장 시, 전기소방펌프는 정상적으로 시동이 걸리지 않으며, 디젤소방펌프는 사용할 수 없게 되어 소방시스템이 고장나게 됩니다.
통제 조치:
1) 전기소방펌프를 암호화하고 테스트하고, 전기소방펌프 정지 유지관리 기간을 적절히 연장합니다.
2) 전기소방펌프 1개를 예비로 구비하고, 펌프 교체 전 충분한 준비를 하여 펌프 교체작업에 따른 유지보수 시간을 단축시켜 주십시오.
3) 초기 화재 진압 능력을 강화하기 위해 휴대용 바퀴 달린 건조 분말 및 거품 소화기를 현장에 배치합니다.
4) 도킹 데크의 국제 해안 연결부와 호스 상태를 점검하여 안정성과 사용성을 확인하세요.
5) 전력부서는 비상 발전기를 암호화하고 테스트하여 플랫폼에서 정전이 발생할 경우 소방 펌프에 전력을 공급하려고 시도했습니다.
6) 본 플랫폼과 인접 플랫폼 간 방화 파이프라인의 상호 연결 및 상호통신을 촉진합니다.