MAN B&W型主机喷油器的安装隐患

梅小帅ranit93k 2022-05-02 发布于北京

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0引言

喷油器在缸头安装要足够重视, 否则会带来安全隐患。

MAN B&W型柴油机在船舶主机中应用很广泛, 其喷油器是柴油机重要部件之一。本文着重探讨其安装的拧紧力矩不当所带来的隐患。

1 事件及异常现象

1) 嘉字号某轮 (主机型号MAN B&W6S50MC-C) , 从中国开往澳大利亚途中 (系可无人值班机舱) , 在下午1400左右, 主机4#缸固定喷油器的螺栓发生断裂, 引发大量燃油喷泄, 主机缸头层及顶棚喷得到处是燃油。幸因发现及时且采取了有效措施, 避免了一场事故。如果此事发生在无人在机舱的时间段, 那么后果可能就很严重了;

2) 宁安号某轮 (主机型号MAN B&W6L35MC) , 在航行途中发生机舱着火, 后来施放大型CO2才有效扑灭火灾。事故报告分析认为是因为固定喷油器的螺栓断裂, 引发大量燃油喷泄, 引发火灾;

3) 笔者在峰字号某轮 (主机型号MAN B&W MC机) 工作时, 曾发现某缸喷油器锁紧螺帽松脱掉在缸头上。在嘉字号某轮 (主机型号MAN B&W ME机) , 检查时同样也发现类似现象。

为什么螺栓会断裂 (除了到了使用寿命引起疲劳断裂外, 还会有其它原因) ?为什么锁紧螺母会震松?下面进行分析。

2 事件分析

先来简单了解喷油器解体及组装程序;如图1, 在喷油器两端装上专用工具, 然后装在钻台上 (图2) , 用力往下压, 再用卡钩就可以把锁紧螺帽112 (图3) 拧松, 然后就可以拆下其它零部件。组装时也是用这个方法就可以把锁紧螺帽拧紧, 即到达喷油器头161 (图3) 的下端面;

图1 安装专用工具示意图

图2 钻台安装喷油器示意图

图3 喷油器结构图

一是拧紧力矩没有达到说明书规定的力矩, 这种情况可能会引起燃烧室密封不严, 主机在运转初期, 喷油器外周环槽可能会出现冒烟, 比较容易被发现。二是当拧紧力矩刚好达到说明书规定的25Nm时, 出现锁紧螺帽震松或者螺栓断裂的可能性是很小的。但由于喷油器锁紧螺母没有防松装置, 在长期震动和各种力的作用下, 可能会慢慢被震松。三是当拧紧力矩超过25Nm时, 螺栓除承担固定喷油器的张力外, 还要额外承担部分或全部本应由喷油器锁紧螺帽承担的预紧力 (受力情况从上面提到的在钻台上解体喷油器, 原理一样) 。当拧紧力矩超过25Nm越多, 螺栓额外承担的预紧力就越大 (锁紧螺帽受到的预紧力就越小) 。那么锁紧螺帽就有可能在长期的振动和各种力的作用下, 慢慢振松直至松脱掉在气缸上。这就是为什么巡视检查时发现个别喷油器锁紧螺帽松脱掉在气缸盖上的原因 (上面提到的第三种情况) 。

当锁紧螺帽开始出现振松时, 就会进一步把预紧力加载在螺栓上, 随着松动程度的增加, 加载到螺栓的力矩也越大;而对应的喷油器锁紧螺帽承担的预紧力就会越小, 这样就会进一步促进锁紧螺帽的松动。当全部松脱后, 预紧力就全部加载在螺栓上了。其实这个预紧力就是喷油器弹簧220 (图3) 的弹簧力, 也是燃油的喷射压力, 这种喷射压力是有规律波动的。MC机的喷油器开启压力一般是30～38MPa, 在喷射过程中压力会更高, 根据教科书介绍, 在燃油喷射过程中, 高压油管内的最高压力一般为60～70MPa或更高.大家试想这么高的压力, 有规律的波动, 部分或全部作用在两只螺柱上, 如果不能及时发现喷油器锁紧螺帽震松或者松脱, 那么引起螺栓断裂是早晚的事。

现在来分析宁安某轮引起机舱火灾的事故 (上面提到的第二种情况) 。如果仅只是螺栓疲劳断裂, 那么就会造成燃烧室密封不严, 会伴有异响和火焰产生, 是容易被及时发现的。所以会发生燃油外泄并引发火灾更大的可能就是螺栓在断裂前, 喷油器的锁紧螺帽已经振松或者松脱了。锁紧螺帽发生振松或者松脱后, 加上螺柱断裂, 必会造成高压油管里的高压燃油从喷油器头处发生外泄, 当燃油喷到裸露的排烟管上就发生火灾了。至于上面提到的嘉字号某轮的事件 (第一种情况) , 其原因和宁安某轮差不多一样, 只是发现及时, 没发生事故而已, 这里就不再分析了。

MC机与ME机喷油器在缸头上的安装有所不同。MC机安装喷油器的螺母下面是管状垫圈, 要求用扭力扳手按说明书要求的拧紧力矩拧紧。ME机安装喷油器的螺母下面是弹簧座圈装置, 拧紧时要求压力块上表面与弹簧座上表面相平就可以。希望通过本文的探讨, 能引起大家对喷油器安装的拧紧力矩的重视, 杜绝安全隐患的发生。