某船主机系统滑油消耗异常故障实例

梅小帅ranit93k 2022-05-02 发布于北京

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0 引言

在船舶燃润料的耗用中, 主机滑油消耗主要包括气缸油消耗和系统滑油消耗。在船舶营运管理中, 须不断监控主机系统滑油的品质以维持主机的运行性能, 同时控制气缸油和系统滑油的消耗以节约成本。主机系统滑油的日常管理主要包括监控消耗量、分离净化以及定期取样化验[1]等。笔者主要论述主机系统滑油消耗异常的排除过程、故障分析和维修管理建议, 供同人参考。

1 故障和排查过程

1.1 故障排查

某船主机型号为瓦锡兰5RT-flex 58T-D, 最大输出功率为11 300 k W, 系统滑油正常日均消耗量小于50 L。新造船舶主机运行时间约19 100 h, 出现系统滑油消耗异常故障:首先发现主机系统滑油日消耗量达83 L, 后续主机系统滑油日消耗量逐渐增大到120 L, 最大达150 L左右。

发现主机系统滑油消耗量变大后, 先进行如下排查:

(1) 检查主机外围[2] (含主机滑油泵及管路) , 无异常泄漏;

(2) 检查主机滑油循环油舱四周干隔舱, 无泄漏痕迹;

(3) 主机滑油分油机运转时无异常跑油;

(4) 在航行中分油机停止运转时, 系统滑油消耗量未见减少;

(5) 检查主机滑油冷却器, 工作正常;

(6) 松开ICU泄漏油孔螺栓, 检查主机ICU内漏和高压油管内漏情况, 无异常;

(7) 打开增压器出口排烟总管道门检查, 涡轮端无滑油泄漏, 压气机端也无滑油泄漏。

根据操作手册8016-1/A3和8019-1/A1监控伺服油泄漏及燃油泄漏情况, 航行时观察到:

(1) LS3444A共轨单元的泄漏, 即共轨箱内部燃油泄漏和排气阀伺服油到污油柜的泄漏正常;

(2) LS3446A喷射管、喷射控制单元 (燃油量活塞) 的泄漏, 即高压油管ICU内漏至燃油溢流舱正常;

(3) LS3426A燃油向上升油管、中间燃油蓄压器、HP管、各燃油泵及相应的燃油过压安全阀的泄漏, 即供油泵至燃油共轨间的燃油泄漏 (外漏至污油柜) 正常;

(4) LS2055A向上升油管、集合块及伺服油供给的泄漏, 即伺服油泵至滑油共轨滑油的泄漏 (内漏至曲轴箱) 正常。

1.2 故障原因

(1) 主机某缸活塞内部用于固定喷射板的9只螺栓断裂, 造成系统滑油消耗增大, 系统滑油消耗量约为120 L/d。

(2) 主机活塞杆填料函刮油环和密封环异常磨损, 使得系统滑油消耗量达260~280 L/d。经拆检和分析, 主要是刮油环和密封环的材质问题。

针对上述出现的问题, 船舶进行逐项排查:

(1) 在船舶靠泊和锚泊期间, 多次开启主机滑油泵同时盘车, 进入扫气箱并通过扫气口检查5个缸的活塞头与活塞裙之间均未渗漏滑油。

(2) 主机在运行过程中, 在与每个缸填料函泄放口相连的泄油口处回收滑油。根据监测数据逐缸拆检活塞杆填料函。主机各缸填料函拆检前后泄油量变化见表1。

表1 主机各缸填料函泄油量数据L/d

经过检修与监测, 除No.1缸活塞杆填料函检修后主机系统滑油消耗量明显减少外, 其他缸检修后的主机系统滑油消耗量并未明显减少, 后续反而有所增加。

随后, 在船舶航行时脱开主机供油泵燃油泄放管8 (见图1) , 检查发现有滑油 (约90%是滑油) 漏出, 经监测泄漏量达120 L/d。

燃油泵内部润滑系统见图2。确认泄放管8是主机4台燃油泵柱塞套16与柱塞的燃油泄漏和燃油泵润滑套筒与齿套4的系统滑油泄漏的泄放管, 泄漏的混合油一起通过泄放管8泄漏到燃油溢油舱。

图1 燃油系统

1—中间燃油蓄能器;2—燃油过压安全阀;3—中间蓄能器燃油泄放管;4—增压管燃油泄放管;5, 6—燃油泵泄放管;7—燃油安全阀过压泄放管;8—燃油泵的燃油泄放管;9—供给单元的燃油泄放管;10—泄漏监控;11—液位开关;12—接14号高压管和燃油泵的泄放管;13—燃油泵;14—高压管;15—燃油升压管

图2 燃油泵内部润滑系统

1—泵盖;2, 3—止回阀;4—齿套;5—上壳体;6—下弹簧盖;7—下壳体;8—凸轮;9—滚轮;10—滚轮导套;11—压缩弹簧;12—上弹簧盖;13—调节齿杆;14—滚轮销;15—柱塞;16—柱塞套;BA—燃油出口;BB—泄油孔;BE—燃油进口;KM—柱塞驱动器;LB—泄漏油出口;OB—滑油孔;OE—滑油进口;SP—蓄能室;SR—吸入室;ZB—进口孔

泄放管8的燃油和滑油的泄漏总量约30 L/d, 且大部分为燃油。拆检3台主机燃油泵, 发现燃油泵内弹簧腔室积油泥严重 (见图3) 。拆除燃油泵柱塞偶件16, 发现滑油进、出通道严重堵塞 (见图4) 。

图3 燃油泵内弹簧腔室脏堵

图4 套筒上滑油进出孔脏堵

经检修的泄放管8中燃油和滑油的泄漏总量约28 L/d, 且主要是燃油, 同时监测到主机系统滑油消耗量约45 L/d。至此, 主机系统滑油消耗异常故障彻底解决。

2 结构原理和故障分析

主机燃油泵使用系统滑油润滑, 滑油通过供油单元箱体进油口OE进入下部泵体7内:一部分滑油再经过滚轮导套10内的环槽、通孔和端面中心孔对滚轮导套10、滚轮销14和滚轮9进行润滑;当滚轮上行遮住内部泄油口时, 另一部分滑油才能上行间歇式地进入上壳体5和柱塞套16内的滑油通道OB, 保证齿套4的润滑。向下流动的滑油还可润滑凸轮工作表面。

油泵柱塞15的润滑须利用少量泄漏燃油。这部分泄漏燃油加上齿套4的泄漏燃油, 一起经过放泄油孔BB, 并通过供油单元壳体的内部孔道泄漏。上壳体5与下壳体7之间的滑油孔密封面密封不良, 导致滑油泄漏至油泵的柱塞下部空间, 同柱塞与套筒间渗漏的燃油通过泄放管8一起流向燃油溢油舱, 最终导致滑油消耗异常。

主机No.1缸活塞杆填料函状况不佳是导致故障的次要原因。泄放管8虽为燃油和滑油混合泄漏, 但因在正常情况下大部分是燃油, 泄漏的混合油也流到燃油溢流舱, 而且该泄漏的油不经过泄漏报警点LS3446A, 在一般情况下不能监测此处滑油的损耗, 因此未能引起注意, 增加故障排查的工作量。

主机厂商在船舶多次发生同类事故后对后期图纸进行修改, 将滑油孔道内移, 致相关密封面加宽 (见图5) , 使得类似故障大大减少。

图5 下壳体滑油孔内密封面较窄

3 燃油泵滑油泄漏量的检查

某船主机共有4台燃油泵, 其中内侧2台为燃油泵A1和A2, 外侧2台为燃油泵B1和B2。内、外燃油泵的检漏点之间由壳体内部通道相互连通。船舶在港或锚泊时主机停车, 燃油泵及燃油增压泵都停止工作, 关闭燃油泵进口阀。

(1) 启动滑油泵检查泄放管8的泄漏量;

(2) 每台燃油泵各有1个由闷塞堵住的滑油泄漏量检查点 (见图6) , 拆除闷塞;

图6 燃油泵滑油泄漏量检查点

(3) 启动滑油泵, 分别观察每个燃油泵滚轮位于基圆处时检漏点10 min内的滑油泄漏量;

(4) 沿正车方向盘车15 min, 分别检查每个燃油泵的滑油泄漏量;

(5) 分别将各燃油泵盘车至上止点且保持位置不动, 观察10 min内的滑油泄漏量。

在正常情况下每台燃油泵仅有极微量的滑油泄漏, 以当燃油泵滚轮位于基圆处时的滑油泄漏量最少, 盘车时滑油泄漏量居中, 燃油泵位于上止点处时滑油泄漏量最大。这是因为当滚轮上行遮住内部泄油口时, 滑油才能上行间歇式地进入上壳体5和柱塞套16内的润滑油通道OB, 否则滑油进入下壳体7, 进而润滑滚轮和凸轮机构。检漏点的正常滑油泄漏量为每泵不超过20 m L/h。