CH轮是一艘全集装箱船舶, 1985年建造, 额定载箱量1 300TEU。主机型号MAN B&W 6L70MCE, 额定转速89.3r/min, 额定功率10 800k W, 营运转速84.1 r/min, 营运功率1 0147 k W。临界转速46~55 r/min, 配NA70型增压器一台。因船龄较老, 近几年航行于中国沿海, 跑南北航线, 主机转速在65~70 r/min就能满足船期。某年春天, 船舶营运于上海-虎门之间。主机发生故障, 主要表现为主机排温高、油门大、转速上不去、扫气压力低、增压器转速低, 且伴有单缸扫气箱着火。由于基础数据不全, 故障排查走了不少弯路。1 故障的发生3月下旬船舶开往上海港途中, 主机逐步出现油门加大, 转速下降, 抵长江口前主机只能开到56r/min, 负荷指示80 (已经是油门最大位置) , 增压器转速2 600r/min (明显偏低) 。30日在长江口抛锚期间, 进行了检查维护, 水洗废气锅炉烟管 (烟管锅炉) , 4月1日清洁检查主机扫气箱、各缸活塞令和缸套情况基本正常。但扫气总管检查时发现总管内底板箱体钢板朝向主机机体的位置裂开约1m长的裂缝, 宽约1cm。4月3日, 上海港进港靠泊时, 主机工况进一步下降, 只能开40r/min左右。靠港期间焊补修理了扫气总管内底板箱体裂纹, 离港开航, 主机依然加不上车, 只能开40r/min。2 故障的排查2.1 宁波港的检查修理针对NO.2缸活塞环槽脏污, 进行了吊缸清洁、检查;针对NO.3缸排烟温度高, 将该缸排气阀整体换备用, 高压油泵解体、偶件换新;拆除主机增压器废气进口总管, 检查喷嘴环, 无脏堵, 解体增压器更换轴承和气封;再次清洁废气锅炉烟管, 用通管机疏通清洁, 清除大量烟灰, 编织袋装了13袋。4月12日宁波离港后, 主机工况改善明显, 能开到58r/min, 唯NO.3缸排温最高, 500℃左右。2.2 虎门港的检查为了改善主机NO.3缸排温高的问题, 虎门港解体检修了该缸排气阀, 发现状况还可以, 加上缺乏新备件, 只能重新装上维持使用。对主机各缸扫气箱进行了检查, 发现有些缸油泥较多, 进行了清洁。19日开航后主机加速过程中, NO.3缸扫气箱着火, 停车更换了该缸排气阀 (上次换下的) , 主机换轻油试车, 转速最高开到46 r/min, 负荷指示78, 增压器转速只有2 500r/min, 在穿越临街转速区时, NO.3缸扫气箱再次着火, 只好减速慢行。2.3 汕头锚地的检修为了尽快解决CH轮主机故障, 公司决定在汕头锚地抛锚彻查, 并增派了技术人员和岸基支持。4月21日, 岸基人员在汕头锚地登轮, 与船上人员一起共同排查主机故障, 并针对发现的问题进行修理。(1) 检查各缸扫气箱, 只有NO.2缸比较清爽, 其余的下部都有较多油泥堆积 (见图1) , 尤其NO.3和NO.5下部扫气空间污物最多, 扫气口烟灰较多 (见图2) , 说明燃烧不良存在后燃现象。
分别对脏污比较严重的NO.5、NO.3、NO.4和NO.1缸进行吊缸检修, 活塞吊出发现多数活塞环弹性不足, 表现为第一、二道活塞环卡死, 不能弹出, 第三、四道环油腻粘滞嵌钝在环槽中难以弹出 (见图3) , 活塞环外表面光洁度稍差, 部分活塞环有收口现象。对活塞环和环槽进行清洁、测量, 在活塞环备件不足的情况下, 尽量挑状况好的继续使用。由于NO.5缸活塞环槽磨损严重, 第二道环天地间隙达3.2mm, 遂将活塞头换新。逐项按序装复。
(2) 进入扫气总管检查, 单向翻板、辅助鼓风机吸口单向阀状况较好。底板箱体有多次覆补钢板的痕迹, 前次上海港焊补的裂缝重又裂开一条细缝 (见图4) , 尽管对扫气影响不大, 在经清洁、通风、测氧测爆后, 再次作了焊补修理。
图4 扫气总管底板箱体裂缝
(3) 拆除增压器进烟总管接头, 虽然不是很脏, 还是对喷嘴环和转子叶片进行了清洁。增压器前的防护格栅也很干净, 透过格栅检查排烟总管内部, 未见异常情况。还清洗了增压器吸气滤网。(4) 由于空冷器差压水位计损坏, 临时加接一根塑料管, 灌上水用于监测空冷器压差 (见图5) 。(5) 修复各缸排气阀指示器, 现场测试排气阀的开关动作及密封性能:放下排气阀升降/旋转指示器, 拆除弹簧空气管, 接通杂用空气观察排气阀的关闭动作, 泄放弹簧空气观察排气阀的打开动作, 所有排气阀开关动作活络无卡阻;再次使排气阀关闭后, 切断弹簧空气供应, 都能保持关闭45min以上, 说明弹簧空气缸密封性能良好。
(6) 对所有缸的12只喷油器拆出, 上试验台泵压试验, 发现启阀压力相差较大, 最低的26MPa, 最高的38MPa。全部彻底解体、清洁、检查, 多数是THRUST FOOT撑脚磨损或磨出凸台, 经过修整或换新备件, 使所有的启阀压力调整在295~310MPa之间。安装时做到同一缸的两只喷油器启阀压力尽量接近。(7) 打开废气锅炉上下两侧的烟腔道门, 用照光法检查烟管的畅通情况。废气锅炉共有烟管约1 300根, 已闷堵了15根, 还有近20根不通。管子内壁有较多浮灰, 用淡水进行了冲洗, 图6是冲洗前后的情形。
(8) 4月23日早晨, 经过上述检修后进行了主机试运行。主机开正车微速 (34r/min) , 所有排气阀动作正常, 开度足够, 关闭及时;各缸排烟温度相差较大;空冷器差压约为40cm水柱 (全速航行时正常值应低于20cm) , 明显异常, 说明空冷器芯子脏堵。拆除空冷器下部的检查孔道门, 感觉向内吸风强劲 (显示辅助鼓风机的吸气量大于增压器的供应新风) , 同时集控室的油门指示从79格下降到68格, 说明扫气质量提高, 燃烧改善了。结论是空冷器脏堵严重。于是安排化学清洗专业厂家携设备上船, 调配清洗剂, 加温, 对空冷器芯子化学浸泡、冲洗, 有一些油泥和碳渣成分被冲洗出来, 最后用清水漂洗干净, 装复。(9) 24日晚上启动主机, 准备复航, 主机开46r/min, 工况有所改善, 油门指示只有63格, 增压器转速2 200r/min, 但空冷器差压依然有36cm水柱, 分析认为空冷器芯子的中心存在油泥淤积, 难以清洗, 立即提供型号和尺寸参数, 提请公司定制备件。
从数据和示功图看出, NO.3缸发火严重滞后, 观察该缸高压油泵换向气缸的位置已经在正车位。停车, 打开该缸凸轮箱道门检查发现, 高压油泵滚轮处于倒车状态, 滚轮机构的导板脱落 (见图7) 。
船舶重新抛锚, 解体主机NO.3缸高压油泵, 吊出滚轮顶升机构, 将脱落的导板装复 (因定位销和螺栓断裂, 只能电焊固定) , 将拨叉机构脱落的销子 (图纸备件号90902-33-455) 和布司 (图纸备件号90902-33-467) 配齐, 装复。见图8。2 5日早晨, 一切准备就绪, 船舶起锚续航, 主机开46r/min, 参照排烟温度反复调节各缸高压油泵油门齿条, 使排温均衡。通过示功图检测各缸工况如表2。
主机加车到57rpm, 增压器转速3 400 rpm, 空冷器差压67cm水柱 (见图9) , 集控室显示扫气压力为13k Pa, 扫气总管温度为40℃。各缸主要参数见表3。
机舱加强值班巡视, 维持主机在57r/min运行。
3彻底恢复主机工况28日上午, CH轮顺利靠泊上海港码头, 在等候空冷器备件期间, 技术人员再次对主机相关部件、扫排气系统作了全面检查, 对扫气总管内底板箱体以前焊补的焊缝部分刨除, 重新用高强度焊条修补;排烟总管内强度支撑架部位破洞修复, 增加加强筋分散应力, 将旧的空冷器芯子提前拆出。在定做的空冷器芯子备件到船后, 顺利安装。船舶开航后, 主机开到68r/min, 工况正常, 测录参数:集控室的油门指示61, 增压器转速6 000r/min, 扫气压力60k Pa, 扫气温度38℃, 空冷器差压计仅有6.0cm, 排温见下表4。
4 故障机理分析4.1 主机空冷器脏堵严重主机空冷器差芯子脏堵严重, 表面看很清爽, 换热翅片也没有倒伏烂损, 实际上当中已经朽烂堆积成坨, 堵塞严重, 气流受阻, 增压器的压气背压高, 转速降低。增压器输送来的新鲜空气不能顺利通过, 主机燃烧不完全, 燃油发热量低, 功率发不出, 主机转速降低, 调速器增大油门, 喷油量增加而扫气空气不能相应增加, 燃烧进一步恶化, 排烟温度升高。扫气压力降低后扫气效果变差, 气缸内未燃尽的烟气不能有效吹除, 烟粒混杂着未燃尽的油粒粘附在气缸壁, 在活塞的往复运动中进入活塞环槽、刮入扫气箱, 活塞环粘滞不活络, 不能紧贴气缸壁, 燃气下窜, 活塞环经受高温, 弹性减弱, 气密性变差, 压缩压力和压缩温度降低, 又导致燃油后燃。4.2 废气锅炉结烟太厚废气锅炉烟管积灰太多, 排烟不畅, 也影响了主机的扫、排气和燃油发火燃烧, 扫气压力不足时排出的是不完全燃烧的烟气, 黏性大, 会快速污染烟道及废气锅炉烟管, 形成恶性循环。4.3 No.3缸高压油泵换向失效主机正车运行时, NO.3高压油泵换向气缸位置正确, 观察换向推杆和反馈信号都已到位, 但由于滚轮机构换向拨叉销子脱落, 实际高压油泵滚轮处于倒车位置, 喷油严重滞后, 所以该缸扫气箱多次着火。根本原因是由于滚轮机构的导板脱落, 滚轮机构产生偏转, 拨叉销子脱离了换向推杆的滑槽, 主机运行时拨叉销子滑槽边沿而损坏。由于正车航行时, NO.3缸高压油泵运行在倒车位置, 严重后燃, 在扫气口打开时仍有部分燃气倒灌进扫气箱, 造成该缸扫气箱多次着火。高温烧灼进一步造成对应位置扫气总管内底板受热变形, 焊缝崩裂。5 设备管理的不足CH轮这起主机故障, 未能在一开始就查出故障根源, 虽然船龄长, 设备老化, 但针对老龄船的设备管理, 需要轮机人员引起重视。5.1 损坏的设施未及时修复主机空冷器差压水位计早已裂损, 不能发挥应有的监控功能, 不能及时发现空冷器脏堵, 没有进行必要的化学冲洗, 无法发觉空冷器芯子的损坏情况, 错失了换新备件的机会。排气阀动作指示杆有三个缸坏的, 说明排气阀的检修存在盲区, 遇到单缸排温高无法判断排气阀的性能, 只是频繁更换排气阀, 徒劳无功。主机排温表和透平前后排温表有多个损坏, 平常抄表只看集控室的遥测指示表, 碰巧监测系统电路板坏了, 大家就没了方向。5.2 缺乏有效地检查保养废气锅炉烟管积灰过多, 仅水洗是不够的, 需要定期用通管机疏通, 彻底清楚烟灰。NO.3缸高压油泵滚轮导板脱落已非一日, 说明对凸轮箱缺乏有效的检查。5.3 主管人员业务技能欠缺该轮主机测功一直只用爆压表测量各缸爆炸压力, 长期不用示功器测量压缩压力、香蕉图和手拉展开图, 主管人员也不会正确使用。机器工况良好时不重视热工参数的测量、收集, 发生故障时没有比对参数, 缺乏分析判断的依据, 更没有经验借鉴。基于以上几点, 当主机故障后, 不能提供有价值的热工参数, 不能进行准确有效地分析排查, 在故障处理上走了不少弯路, 增加了修理成本, 延误了船期。6 结束语这起主机故障警示我们, 作为船舶轮机管理人员, 除了值班处理警报, 更重要的是到设备现场检查, 通过看、听、摸等手段感受设备的正常工况, 及时发现异常现象。设备仪表如有损坏应及时修复。设备检修保养要严格遵守说明书的介绍, 进行全面细致的清洁、检测, 正确规范的安装、调试, 方能减少设备运行中的突发故障。要仔细研读设备说明书, 熟悉机械的内部结构和工作原理, 一旦有异常情况方能准确判断和正确处置, 工作中就能事半功倍, 得心应手。参考文献 [1]万正荣.CH轮主机排烟异常高温的排查[J].航海,2017(04):74-78. 作者简介：万正荣，上海远洋运输有限公司
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