MAN - B&WSTOMC 型主机活塞顶烧损及预防

MAN - B&WSTOMC 型主机活塞顶烧损及预防

主机活塞顶由于直接与燃气和火焰接触，温度很高。尤其当喷油定时不正，喷油器安装不良或冷却侧结垢时，使顶部局部过热，温度更高。其次由于柴油机燃用重油中含有饥、钠元素过多，当活塞顶部温度超过 550汇时还会发生高温腐蚀。同时活塞材料过热也会发生氧化、脱碳而使其化学成份发生变化。在以上因素综合作用下,活塞顶部金属产生层层剥落，使顶部厚度逐步减薄，出现钒腐蚀的麻点或凹坑，大小、深浅不一地分布于活塞顶部，手是就造成了活塞顶部的烧蚀。活塞顶部的烧损使顶部厚度减薄，强度降低，以至于影响气缸的压缩比,降低柴油的工作性能，严重时可使活塞顶部烧穿，造成机损事故。

活塞顶部的烧蚀在 B&W 柴油机上出现较多，主要是这种机型的两只喷油嘴安装在气缸盖排气网的两侧，它喷出的油束在气缸中分布不均,容易喷在活塞顶上。其次 B&W 柴油机活塞采用滑油冷却,冷却效果又不理想。

结合本人曾上的一条散装货船，此船主机为 MAN - B&WS7OMC型主机,该主机共有六个缸，缸径为 700mm,行程为 2600mm，最大持续功率为 14700kW,此时转速为 771/min。现就该轮主机活塞顶烧蚀，问题分析如下：

1活塞顶部烧损的原因

影响活塞顶部烧损原因很多,具体原因概括如下图1所示。

2实例

该船于 1995 年建造,查询本轮主机的技术文件得知,活塞冷却油出口温度为 49°,建议主机品缸时间为 8000小时。但是当主机运行不到 5000小时，其中3 号红活塞冷却油出口温度已在 55 以上严重影响船舶航行安全。于是停机对该机的油头进行处理，拉出油

头发现油嘴结碳严重，于是对油头进行清洁继续航行，运行一段时间该缸活塞冷却油出口温度依就在上升。经测取示功图发现后燃现象明显加强，手摸该缸高压油管脉动与其它缸明显不同,基本确诊为该缸高压油泵故障所致，拆下该缸高压油泵，发现该缸高压油泵供油压力偏低，柱塞偶件配合 面过度磨损使得配合间隙增大，同时轮机长建议吊缸对燃烧室进行检查，检查发现活塞顶的凹坑裸露的金属表面比较光滑，而且成有规则的波浪型，扇型凹坑的状态犹如“滴水穿石”的现象，裂缝在波谷最深处。通过活塞顶部样板和塞尺进行测量活

塞项部的烧蚀量(每转过 45°测量一次），结果如下图表。

该缸活塞顶部最大烧蚀量(两只喷油嘴安装相对应的活塞顶部4-4'位置），比本轮主机的技术文件要求多了5.00mm 左右。同时，在活塞冷却腔内造成了一些油泥沉积物。于是对该缸的油头的油嘴、活塞冷却腔进行清洁，更换高压油泵继续航行，该缸活塞冷却油出口温度终于正常,故障彻底排除。

3 结合本轮主机的情况，分析 MAN-B&W S7OMC 型主机活塞顶烧损的原因

（1)该机型油头的油嘴下部分的油嘴孔伸进在活塞顶面的燃烧室里,其与活塞顶面的距离大小就会直接影响努化的油束与活塞顶面的距离，如果油嘴孔离活塞顶面的距离过小,那么部分舞化的油束就会直接喷射到活塞顶面，一旦燃油雾化不好，其实这部分燃油不是雾化状态，而是形成条状。由于罗化的油束压力高达 32~ 35MPa，喷射的速度快,一方面会使喷到活塞顶面部分区域的燃油燃烧温度突然升高，使之承受超大机械应力和热应力;另一方面燃烧产物中所含的五氧化二钥很容易造成高温腐蚀，时间一长,就会在活塞顶面上沿燃油努化的油束方向产生四坑。当这个四坑深度达到一定时，活塞顶的局部承载能力就会大大地降低，在大负荷高爆压 (13.7MPa)情况下(该高压油泵是采用 VIT 机构，在高负荷时，供油提前角随油门变化而变化保持最高爆压恒定）,承受热应力和机械应力而产生疲劳裂

缝。

(2)油头长时问末拆出清洗、泵压试验而造成油头化不好滴油,那么在运行中,油嘴容易结炭而影响燃油雾化的方向，同样有部分油雾也会直接喷射到活塞顶面上，也就造成高温腐蚀产生凹坑

(3）活塞头冷却的滑油由于分离净化不好等原因造成冷却腔内油泥等沉积物，这些油泥等沉积物大大降低了传热效果，从而使活塞头表面温度升高，进而导致活塞顶烧蚀加剧，

4 处理方法及预防措

4.1 处理方法

由于该机活塞最大烧蚀量允许为 15mm，主要是这种机型的两只喷油嘴安装在气缸盖排气网的两侧，活塞顶烧做主要集中发生在两只喷油嘴喷油位置。因此,可以将活塞安装位置转动90 度,严重时，可进行堆焊处理。但当活塞顶部厚度减至设计厚度一半时,此活塞应该送厂检修或报废。

4.2 预防措施

（1）喷油器

主机油头力求使用同一规格的油嘴，活塞顶的烧蚀除了与油嘴长度直接有关外，还与油头的雾化质量和燃油的质量有关。因而，在日常维护管理中，对油头的罗化质量要定期检查，虽然 MAN - B&WS7OMC 机型说明书的要求,对喷油器的保养周期在 6000 小时左右，但在具体运行中，随着燃油质量的逐渐变差，每次在 3500 小时左右拆检油头时，也会发现油嘴结炭比较严重。另一方面随着主机的运行,缸套磨损量的变大,对油头的罗化质量也要求越高，因此要缩短油头的拆检周期。建议在 3000 小时左右拆检，至少要消除 MANB&W S7OMC 油嘴的结炭。

(2)燃油系统

①本轮主机燃用 3800 秒（at50°)的油品，此时燃油进机温度在115~130°。根据燃油粘温特性可查对，要把燃油进机的粘度控制在 11.5cst 左右,那么燃油温度必须加热到 130°左右。

②确保燃油喷射系统正常工作：必须保证喷油泵有正确的供油定时和供油量，使喷油器有正确的启网压力和良好雾化状态，在工作中避免不正常的喷射现象以及燃油凸轮定时。

③注意所用燃油品质，特别是更换不同品种的燃油,则根据最高燃烧压力来调节喷油泵

(3)滑油系统

平时要加强对滑油系统的管理，做好滑油的净化、分离工作。滑油冷却器要定期清洗，滑油泵进口滤器根据前后压差,当其超过规定值时必须进行清洗。

(4)燃烧系统

①确保换气质量良好：及时清洁进、排气口道,保证正确的气阀定时，维持增压器的良好工作性能，此外，还要注意燃烧室的密封情况。

②保证良好的气缸热状态：保证柴油机良好气缸的热状态即可减少接近压缩终点时气缸内空气温度对滞燃期的影响较高。

③观察排烟的颜色和排气的温度：如果排烟颜色不正常，则燃烧不正常，排气温度过高或过低要么是负荷问题，要么是燃油系统等其它系统出现问题。

④测量爆压 P_z和测取示功图：通过测量各缸爆压 P_z和测取各缸示功图可知每缸的喷油泵的供油提前角和各缸的负荷是否均匀从而判别各缸的燃烧情况，然后加以调整。

5 结论

通过以上分析可知，造成这次故障的主要原因是燃油系统的高压油泵柱塞偶件配合面过度磨损使得配合间隙增大，同时活塞冷却腔内造成了一些油泥沉积物等原因。所以,轮机员 在平时管理过程中必领保证喷油嘴的清洁，保证主机燃烧过程中具有良好的工作性能，同时定时测取示功图，以掌握燃烧情况,并根据出现的不同情况采取相应的措施，以防止活塞顶烧蚀，从而提高船舶主机运行可靠性和工作性，以保证船舶的安全航行。

作者：（魏安）