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某轮主机缸套异常磨粒磨损及原因分析
时间:2010年12月16日   作者:佚名  点击次数: 【字体:

摘要:文章基于某轮一次主机缸套异常磨损伴随燃烧恶化故障,着重介绍轮机部人员对主机缸套异常磨粒磨损常规定位思路及此次故障根源所在,介绍了故障的排除过程,并对其日常维护管理提出了建议。

某散货轮主机型号,SULZER6RTA58;额定功率,5880kW;额定转速,98r/min。

1故障经过

事故发生当日,海况较差、风浪大,船舶左右摇晃、上下颠簸。轮机长对主机做了适当减速,第二天主机出现各缸排烟温度均明显升高约120左摄氏度左右、转速下降、冒黑烟等现象,主机还出现转速大幅度波动现象。因海况恶劣不能停车检查,主机使用轻油降速维持航行,两日后,抵靠上海洋山港码头,轮机部对主机6只缸做了吊缸检查,初步发现汽缸套内烟灰多,积碳严重,活塞头部和令槽周围附着有混有汽缸油的粉末状的污染物,缸套异常磨损(经测量,各缸均严重磨损)。如No.3缸缸套仅使用2307h,缸套最大磨损量为0.53mm,活 塞环最大磨损量4mm。一般情况下,主机缸套(表面经过处理的)的磨损速率为0.01-0.03mm/kh,而本轮的磨损速率约为0.03-0.5mm/kh,高出了正常磨损率十余倍)。从外观上看,缸套内壁和活塞环外缘有明显的纵向拉痕,此缸套出现了严重的磨粒磨损。缸套的磨损从机理上分为腐蚀磨损、磨粒磨损、站着磨损3种形式。实际工作中缸套的磨损形式一般都不是孤立的,而表现为这3种或2种磨损形式同时存在的复合性磨损。由于此次磨粒磨损尤为明显,故轮机部的人员以磨粒磨损为切入点,对此次故障进行定位及分析。

2故障的查找与排除

1)磨料磨损是摩擦副相对运动时,硬的粗糙表面或硬的颗粒对软的摩擦表面的微切削和刮擦等造成表面材料的耗损。缸套和活塞令磨损是指硬质磨料进入了汽缸的摩擦面,形成磨料,造成缸套与活塞令的过度磨损。了解了磨粒磨损的机理后,从磨粒来源上分析磨损原因如下:①磨粒是否来自进气;②磨粒是否来自燃烧产物;③磨粒是否来自滑油或其它因素。

基于此,轮机长结合本轮实际情况从管理角度拟定了故障排除检查程序(如图1所示)。

2)查找故障具体过程。

(1)轮机部对主机6只缸做了吊缸检查,普遍发现脏污严重,活塞头部和令槽周围有混有汽缸油的粉末状的污染物。船舶航行期间,机舱通风良好,机舱空气未见异常。检查进气通道,拆检空气冷却器进气道和扫气箱,发现扫气箱脏污严重,深灰色的烟灰和粉末状的颗粒物和汽缸油掺混形成的糊状物把排泄管堵死。初步分析,烟灰为燃烧恶化形成的碳粒,粉末状颗粒为汽缸油和燃油添加剂的燃烧产物,由于柴油机运行期间,柴油机未使用过其他牌号的汽缸油和燃油,外观上却显示粉末状颗粒物明显增多,故在此出现疑问,无法给出合理解释,初步推测,是燃油净化环节出现问题,进一步检查确认。

某轮主机缸套异常磨粒磨损及原因分析

图1 故障排除检查程序图

(2)检查燃油系统,首先拆检细滤器滤芯,发现有脏堵现象。滤器壳体内壁附着有少量糊状污染物。手捻,发现其为细小颗粒物。随后将各缸所有油头拆下,校验各喷油器的起喷压力和雾化情况,发现其中5只油头有滴油现象,进一步检查,针阀偶件磨损严重,高压油泵柱塞有拉毛现象,由此可以断定,燃油被污染而且部分污染物未被细滤器过滤掉进入了喷射系统而且随燃油喷入了汽缸。随后在对燃油系统其他部分进行拆检的过程中也发现了燃油供给管、分油机内沉积很多粉末状物质,燃油沉淀柜、日用柜内部,燃油驳运系统中油脚较厚,后经查实这些污染物均为货舱中的铝矿粉。轮机部人员在轮机长的带领下奋力抢修了一个多星期,在加装新的燃油后,才恢复了航行能力。

3故障原因分析

1)燃油舱的透气管是沿着货舱壁向上穿过货舱顶板至甲板的,而货舱中的铝矿粉就是从油舱透气管上的烂穿处进入了燃油舱。

2)在大风浪中随着船舶颠簸翻滚上来铝矿粉,沿着驳运系统进入沉淀柜,再逃过分离机械进入日用柜设施,进一步就被供油系统喷入了汽缸。

3)燃油系统进入铝矿粉引起油嘴雾化不良、燃烧不良,破坏了汽缸润滑,铝矿粉起到了磨料的作用,加剧了活塞环和缸套的不正常磨损,扫气箱放残总管堵塞,使活塞下部积聚的污油渣不能及时排出,被下行的活塞压缩的气流吹起,通过扫气口进入汽缸,造成磨料磨损又导致进一步的燃烧恶化,这样的恶性循环致使主机压缩压力降低,有的缸爆燃进而造成转速下降和大波动等一系列难以维持正常运转的险象。

4事故教训及管理建议

此次事故教训深刻,不仅损害了设备(更换了6个汽缸,部分活塞令、喷油器、喷油泵),而且影响了船期造成重大经济损失。鉴于此次故障以及常见的磨损对主副机缸套的的侵害,轮机部人员在实际工作中应注意以下事项。

1)切实加强对经过货舱(尤其是散货舱)的各透气管、测量管的检查、保养,发现损坏要及时修理。

2)加强扫气箱放残,航行中要保障每班至少两次放残,并视情况清通放残总管中的集渣柜,保障放残管路的通畅。

3)严格按照船舶燃油管理的各项规定,做好对燃油的管理工作。如定期对油柜、各过滤器和分油机进行解体清洁检查,发现垃圾、油脚过多要及时查明原因、消除各种隐患,确保主机在海况恶劣环境中的安全运转。

4)合理控制主机负荷,特别是在大风浪天和满载顶流航行时,要根据实际情况适当减小油门,

防止超负荷。注意离港加速时,油门不要加得太快,从港内向海上全速加速时,加速速率应控制在每2min增加1转的范围内。

5)使用正确的原厂活塞令及缸套,确保缸套 与活塞令对摩擦副的良好配合。

6)主机进行检修后,尽早进行暖缸以尽量提高暖缸温度,主机停泊期间要保持较高的暖缸温度,防止或尽量减少低温腐蚀的发生。

7)要经常通过扫气口检查活塞令的状况,判断汽缸油注油量是否合适,发现断令,及时吊缸更换。

参考文献

[1]魏海军,金国平.轮机维护与修理[M].大连:大连海事大学出版社,2008.

[2]张叶龙,等缸套-活塞环摩擦学系统分析[J]中国修船,2008(1).

[3]王国庆.某轮主机缸套异常磨损原因分析[J].天津航海,2007(3).收稿日期:2010-06

作者:孙祖锋 ,王根继  来源:中国修船

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