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【电喷】实战分享:从MEC主机气缸状况查找腐蚀磨损的真凶---不要本末倒置、得不偿失

 李艳兵 2022-02-10




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这是一份有实际意义的指导资料!

2018年1月19日上船接班轮机长后,抵加拿大王子港便检查主机扫气箱情况,发现NO.9.6.2缸低温腐蚀, 缸套状况较差,尤其是NO.9缸, 其他缸也有不同情况的腐蚀痕迹,缸套状况最好的是NO.4&5缸。为了确认缸套磨损的具体情况,在紧接着的长滩港,将主机NO.9&6缸排气阀吊出,进入缸套内部检查和测量。并将结果报公司机务主管汇报,从数据上看,无较大风险。(船舶资料背景:10036TEU 集装箱船舶,2014年1月下水 主机型号:MAN B&W 10S90ME-C9.2 功率:58600KW)

一. 故障现象:

在长滩港对我轮主机No.9 & No.6 缸排气阀吊出,缸套检查测量数据如下:
机舱温度:25℃   缸壁温度:32℃。

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 主机9缸缸套

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图2 主机9缸缸套

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图3 主机9缸缸套

NO.9 注:d1位置(样板)并非活塞运行至上死点第一道活塞环对应的位置,而是大约在活塞运行至上死点第二道活塞环对应的位置。
 
NO.9缸缸套检查情况:

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1. 第二道气缸油注油口(假注油口)以上(高度1000以上)气缸衍磨纹变淡,逐渐消失至最上方, 衍磨纹消失为整个缸套圆周,如图1。

2. 缸套中间部位d8附近(1740--1530)衍磨纹消失,该段消失的衍磨纹为整个缸套圆周,测量缸套数据稍微偏大,d8 x:35 /y: 65,如图2。

3. 缸套下部1点钟方向(从扫气口处看),低温腐蚀发生最严重处,如图3,纹路中间若隐若现,衍磨纹有断裂,上下高度:扫气口---2200(d9—d10之间),宽度约23CM,测量缸套直径:35(丝)。还有一处在(从扫气口处看)缸套下部10点半钟方向,腐蚀部位上下高度:扫气口---2500(d9—d10之间),宽度约15CM,测量缸套直径:30(丝).

该两处在扫气口观察和拍照时,由于反光和有油膜,感觉腐蚀磨损严重,在缸套内部检查时,擦干气缸油,观察衍磨纹多处清晰,仅上述两处有衍磨纹断裂情况,测量磨损较大处数据没有突然增大很多。

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图4 主机6缸缸套

NO.6 注:d1位置(样板)并非活塞运行至上死点第一道活塞环对应的位置,而是大约在活塞运行至上死点第二道活塞环对应的位置。
 
NO.6缸缸套检查情况:

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1. 第二道气缸油注油口(假注油口)以上(高度1000以上)气缸衍磨纹变淡,逐渐消失至最上方,情况和NO.9缸相同。

2. 缸套中间部位d8附近(1700--1500)衍磨纹消失,该段消失衍磨纹为整个缸套圆周,测量缸套数据稍微偏大,d8 附近x:32 /y: 65,如图4。以上这两处衍磨纹消失和缸套NO.9相似。

3. 缸套下部10点钟至2点钟方向(从扫气口处看),有低温腐蚀发生,但衍磨纹有个别中断,大小如人手展开大小不等的3处,上下高度:扫气口---2000(d9—d10之间),测量缸套直径:26(丝)。NO.6缸套低温腐蚀情况好于NO.9缸情况。

该处在扫气口观察和拍照时,由于反光和有油膜,感觉腐蚀磨损面积大,实际在缸套内部检查时,擦干气缸油,观察纹路多处清晰,测量数据没有明显增大。

之后的几个月时间内,又通过吊检排气阀和主机吊缸,分别对主机1、2、4、5、7、8、10缸缸套内部检查和测量, 发现和6 & 9缸有共同的磨损位置分别是:

1. 第二道气缸油注油口(假注油口)以上(高度1000以上)气缸衍磨纹变淡,逐渐消失至最上方, 衍磨纹消失为整个缸套圆周。该部位磨损属正常磨损, 是活塞运行至上死点附近的磨损, 检查过的每个缸内磨损情况基本一致.

2. 缸套中间部位d8附近(1740--1530)衍磨纹消失,该段消失衍磨纹为整个缸套圆周,测量缸套数据稍微偏大,根据该处磨损来看, 并非是低温腐蚀, 因为低温腐蚀多出现在缸套下部位, 且一般不会在整个圆周方向上磨损一致. 低温腐蚀通常是成斑块状, 或是延缸套纵向磨损, 结合磨料磨损在缸套上拉出痕迹。

3. 缸套下部扫气口上部位置, 低温腐蚀发生最严重处,纹路中间若隐若现,纹路有断裂,上下高度:扫气口---2200(d9—d10之间),每个缸发生低温腐蚀的严重程度不一, 最严重的是9、6、2缸,最轻的为4 & 5缸,几乎没有发生低温腐蚀现象,缸套内衍磨纹清晰可见。

二. 理论分析:

1. 低温腐蚀:低温腐蚀是燃油中的硫分在气缸内燃烧过程中生成的二氧化硫和三氧化硫,均为气体,与水结合生成次硫酸和硫酸(缸壁温度低于它们的露点时),从而形成低温腐蚀。

当气缸油的总碱值过低时,则在各注油点之间的缸套表面上会出现漆状沉淀物,而漆状物底下的缸套表面则因腐蚀而发暗。当用镀铬缸套时,在被腐蚀处会出现白斑(硫酸铬)。

影响低温腐蚀的因素有燃油中的含硫量大小,气缸油中的碱值和注油率大小,扫气的含水量。扫气含水量和与空气的湿度,扫气温度等有关。当船舶航行在高湿海域时,要注意检查空冷器冷凝水的泄放情况。扫气温度的设定具有双重性,较低的温度可以起到“干冷”扫气,扫气相对湿度降低,主机功率增加;但扫气温度低会影响缸壁温度,一旦缸壁温度低于露点,在缸壁气缸油膜碱值不足时就会发生低温腐蚀。主机服务通函中讲到主机运转在低低负荷时,建议适当提高扫气温度,以避免发生低温腐蚀。

提高主机缸套冷却水温度减小低温腐蚀,MAN公司已经利用LCDL系统,将主机缸套冷却水提高至120摄氏度,用来防止低温腐蚀发生。

2. 气缸油的作用:

清洁运动件:包括对活塞环,环槽,环槽之间的环带,清除附着在这些运动件上的燃烧残留物。由于现代主机燃烧室设计改进,燃烧室的上移,燃烧残留物很少附着在这些运动件上,经有关研究论证,只要主机的气缸油“注油率”在0.60g/kwh及以上,就可以满足清洁的功能。

形成油膜:气缸油主要功能是在缸套内壁形成油膜,减少活塞令与缸套间的摩擦,防止两者之间产生粘着磨损。同时阻碍燃气与缸套的接触,防止腐蚀。若注油率过大反而会使活塞头及活塞环带间积碳增加, 增加磨损。

提供添加剂控制腐蚀:气缸油都为优质矿物油加以多种添加剂调和而成。其中主要是以中和主机燃烧劣质高硫燃油产生的硫酸。

三. 结合主机腐蚀问题分析

1. 缸套上部位磨损属正常磨损, 是活塞运行至上死点附近的磨损, 检查过的每个缸内磨损情况基本一致,这样的磨损不可避免,但是可以通过高负荷时调节主机最高爆发压力减少磨损率。

2. 缸套中间部位d8附近衍磨纹消失,且在整个缸套圆周上,根据该处磨损来看, 并非是低温腐蚀, 因为低温腐蚀多出现在缸套下部位, 且一般不会在整个圆周方向上磨损一致.该现象每个缸都有,情况基本一致,仅有NO.4缸的磨损宽度稍微小一点。分析原因应该是气缸油注油率过低(0.6 g/kwh),因为d8位置正好是主机缸套的中间位置,该位置活塞环运行速度最快,油膜容易破坏,若再加上润滑较少,便容易发生过度磨损。长期的低注油率运行,主机缸套才有此现象。这也是很少见到的。根据主机厂家培训和指导,该类型主机的气缸油最低可以调至0.6g/kwh, 便可以保证缸套有充足的润滑, 并有一定的数据支持,这样一来,船舶管理公司和船舶主管人员在燃油含硫量较低时,便大胆的开始尝试使用0.6 g/kwh的气缸油注油率,短时间内,节油效果明显。但是缸套状况仅在扫气箱检查缸套时和短时间内,无法及时发现缸套中间部位衍磨纹消失问题,只有长时间运行和搜集相关数据,才会发现,0.6g/kwh的注油率过低,无法完全保证气缸缸套的润滑。再者,在不考虑低温腐蚀的情况下,对于0.6g/kwh和0.65g/kwh的气缸油注油率来说,每年的气缸油成本增加量是很小的,为了追求极端环境中节约气缸油成本,会使本末倒置,增加主机修理成本,增添船舶风险,最终得不偿失。

3. 缸套下部扫气口上部位置, 低温腐蚀发生最严重处,纹路中间若隐若现,纹路有断裂,每个缸发生低温腐蚀的严重程度不一, 最严重的是NO.9、NO.6、NO.2缸,而NO.4&NO.5缸基本没有发生低温腐蚀。进入扫气箱查看发现,NO.9. NO.6. NO.2缸正好是扫气口所对应正面吹拂的缸,NO.5缸和NO.6缸中间是一个一米宽的连接通道,所以NO.4&NO.5缸受低温扫气直接吹拂的温度比其他缸都会高一点,从这一现象看,低温腐蚀除与气缸油注油率低以外,还和扫气温度的高低有直接的关系。

四. 日常管理中应注意:

1. 增加扫气温度,注意查看缸套下方的扫气温度,而不是空冷器后的扫气温度,这俩个点在本轮主机中有一定的差别。特别是在低负荷时,注意及时调整,一般保持在44摄氏度以上,尤其是扫气出风口所直接对应的缸。

2. 定期和换用不同批次燃油时,对扫气箱泄放气缸油取样化验,保证有足够的储备碱值和较低的含铁量(如有配备化验设备)。还应该注意,对燃油BDN上的含硫量指标不可一味的相信,曾经遇见到过BDN 上含硫量1.0%(m/m),而等到实验室化验数据到船上时,含硫量指标在2.5%(m/m),相差较大。

3. 缸套定期检查,除在扫气箱检查防止低温腐蚀以外,还要利用主机吊检排气阀时,进入缸套测量检查,以对比缸套中/上部位的腐蚀磨损情况。

4. 气缸油调整时,注意保留一定的富余量,因为天气变化时对主机扫气中的湿度有一定的影响,尤其是春夏之交中国沿海航行时,雨雾天较多,空气湿度。

建议在设定主机气缸油注油率时,尽量将注油率调的高一点,有一定的富余量,因为主机缸套一旦开始低温腐蚀,衍磨纹将消失,缸壁储油效果变差,缸套磨损具有不可逆,将会形成恶性循环。以上小结属个人见解,如有不妥地方,还请指正探讨。
本文源自:岳老轨分享轮机知识

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