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3个月时间连续发生多起主机拉缸、活塞头烧损、活塞环卡死...到底那根玄出了问题

 张玉明bu930l20 2022-07-31 发布于山东

图片机械设备的可靠运行、科学合理的管理、积极 妥善地处理各种事故及故障,无疑是对安全生产最 大的保障。作为船舶主动力推进装置的柴油机,是 整艘船舶的心脏,而燃烧室部件又是柴油机的心脏,燃烧室部件的好坏将直接影响整艘船舶的安全 与否。根据英国劳氏组织的调研获知,80%以上的机械事故与人的因素密切相关,也就是人的操作与 管理在柴油机使用过程中起主要作用。柴油机缸套 的磨损、拉缸,均有其内在的规律和诱因。只要轮机管理人员有足够的柴油机知识和安全意识,许多 事故完全可以避免。
1事故的发生
某船主机型号SULZER 6RLB56,功率5640 kW,额定转速130 r/mino
1)该船某年8月5日在印度贝迪港锚地等候
piston-head burnt;running-in;piston-ring stuck
进港期间,第6缸(运转7208 h,没发现缺陷) 正常吊缸检修。活塞吊出后,发现缸套气口处有多 条裂纹,活塞检测正常,更换新缸套、全部活塞环 后装复。
2) 9月14日航行抵越南胡志明港,因第4缸 缸套漏水吊缸,发现严重拉缸,缸套有多条横向、 纵向裂纹,第1道活塞环卡死在活塞令槽中,更换 新缸套和备用活塞组。
3) 9月21日自国内张家港满载出航,第二天 刚出长江口,因第6缸缸套裂损、大量漏水,漂航 吊缸。发现缸套严重拉伤,内表面多处金属剥落, 活塞头第1道环槽以上部分被1 ~3 mm的金属包 层裹住,明显是与缸套高温摩擦形成金属焊接现 象,更换新缸套和备用活塞头。第6缸距8月5日 换新缸套仅使用557 ho
4) 10月23日中午,第2缸、第4缸缸套同 时裂漏。因前方有10级台风,同时船上也没有备 用缸套,只好封2缸慢速开往福建的三都澳锚地避 风等候缸套备件。在锚地船员又吊第2缸、第4 缸,发现缸套气口处多条横向裂纹,表层多处剥 落,活塞环全部卡死,活塞头部第1道环槽以上被 金属包裹,船员敲除包层约1 ~3 mm后打磨换新 后装复。第4缸距9月14日换新缸套仅使用334 ho
5) 10月28日,09:15由三都澳锚地开航, 13:10定速,18:00又发生第3缸、第5缸严重敲 缸、第6缸再次裂漏一系列不正常现象,船舶无法 继续航行,10月29日锚泊福建建平海港外锚地。船员再次吊出第6缸换新缸套,因第1道环槽烧 熔,活塞环无法取出,船上已无备用活塞和缸套, 只得封第6缸、第3缸慢速开往厦门港锚地等待备 件和安排厂修。这次第6缸缸套主机运转仅28 ho
6) 10月31日到11月3日,该船在厦门锚地航修,并由公司技术部门组织调查,查找分析原 因。在厦门锚地,更换第1缸、第6缸的活塞头;第1缸、第3缸、第5缸的缸套。拆检中发现第1 缸、第3缸的汽缸油注油器被积碳咬死,各裂损缸 套的裂纹大多在气口附近,呈横向断裂状,少则4 条,多则16条。
2事故原因分析
从事故现象来看,该船柴油机主要发生汽缸拉缸、裂漏、活塞头烧损、活塞环卡死以及注油器积 碳咬死等故障。自8月5日起到10月31日,在不足3个月的时间里,共损坏汽缸套9只,活塞头3 只。其中有3只汽缸套损坏时仅工作557 h、334 h 、28 ho分析事故原因如下。
1) 拉缸原因。柴油机活塞与缸套因间隙过小或配合不当,造成局部金属熔合焊接继而撕裂的现象,当裂纹扩展到一定程度便引起裂漏。从对该船的调查中发现,主机换新缸套、活塞等重要运动部 件后,没有进行必要的磨合。吊缸后试车时重新注 入的冷却水温度没到60 Y ,平时机器暖缸也不充 分,使缸套内外形成较大的温差应力。
2) 活塞头烧损原因。活塞冷却系统长期不检查形成油垢,致使活塞冷却不良,活塞头内部冷却腔碳化油层达1 ~3mm,水中含有大量油污,严重影响活塞冷却的传热效果。
3) 活塞环卡死、注油器咬死原因。由于汽缸油调节失误导致以上问题。8月6日轮机日志记 录:第一次吊第6缸后将所有汽缸油注油器总成调到最大8格处,而不是只把第6缸汽缸油调大。第1缸~第5缸的汽缸油过量,致使积碳严重、活塞环卡在环槽中。此后汽缸油再也没调整过。
4) 缸套横向裂纹的原因。缸套产生裂纹的原 因很多,缸套的拉缸、汽缸内高温燃气的冲蚀、腐 蚀磨损与磨粒磨损,这些都有可能造成缸套裂纹。而这些原因造成的裂纹大多是纵向或者龟裂状的撕 裂痕,显然与横向裂纹无关。在查阅了轮机日志及 询问了相关轮机员后,发现该主机口琴阀从不拆检、表面被油污严重污染、扫气箱从不清洁,造成 扫气箱积油及扫气口积碳严重。在运行过程中大量 的碳灰被扫入汽缸中,造成缸套严重磨损,在缸套下部(活塞处于下止点时最下1道活塞环处)形 成凸肩。另外,缸套上下部本身存在较大的温差, 气口处缸套又存在截面积突变,在气口处形成应力 集中。因此,活塞运行过程中在强大的拉缸力和凸 肩阻力作用下,气口处就产生了横向裂纹。
3事故发生的机理
1) 一对新运动副在相对运动时,2个摩擦表 面有肉眼看不见,但真实存在的毛刺和配合形状的 差异,2个摩擦表面不可能形成面接触,只在极少 数微凸起的峰处形成点接触,其实际接触面积很 小,仅为名义接触面积的千分之几乃至万分之几, 如此微小的接触面却要承受摩擦面上全部载荷,因 此,凸峰点受力非常严重,在相对运动的过程中, 凸峰点间相互挤压,产生高温熔化一焊接一撕裂的 过程。在没有得到良好的磨合情况下,这种过程将在初期重复发生,导致拉缸甚至抱缸事故⑴。
2) 对于工作机械来说,为了保证其工作性能 以及合理的运动间隙,必须进行适当的冷却。如果 没有进行冷却,相对运动的金属表面温度持续升 高,进而导致配合间隙的改变以及对金属材料的刚 度和强度产生不利影响。但是冷却过甚,又将带走 柴油机的能量,损耗做功能力。因此,每台柴油机 都在说明书中有建议冷却温度⑵。
3) 关于汽缸注油量,柴油机说明书里有更详细的规定。主要根据是:注油量=燃烧量+下落量 +存积量,当注油量超过某一值时,存积在活塞环 与环槽之间的滑油量过多,在高温作用下结焦、积碳,使活塞环卡住而失去弹性,影响密封性能⑶。
4教训与总结
1) 机器的老化和损坏不可避免,但事故发生率可以降低。任何违反规定的操作和管理都是要不 得的。换新缸套、活塞环,进行必要的磨合,不仅有利于柴油机良好运行,同时也提高了安全性和可 靠性。日常管理马虎,柴油机口琴阀和扫气箱清洁 保养缺失,最终导致因应力过大而产生横向裂纹。另外,要强化安全意识,严格执行安全操作规程。决不能为赶船期,违反科学、野蛮操作。
2) 加强机务主管部门对船舶现场监督的工作力度,提高对故障船舶的跟踪、技术指导。在多次 发生事故之后,应该及时组织相关技术人员进行原因调查和分析,找出对症的处理措施以防范类似事 故的重复出现。
3)要有相对固定的船员队伍。频繁更换轮机管理人员,会使职业稳定性丧失。到期换岗,能拖 则拖,明明应该保养的工作由上一岗拖到下一岗、 再下一岗,导致小工作产生大问题。还有,船员的 职业操守、敬业精神也必须经常宣讲。只有每个船 员无论工期长短,都以本职工作为使命,认真履行 职责,许多不该发生的事故才可以避免。
参考文献
[1]胡强生.轮机维护与修理[M].大连:大连海事大 学出版社,2011.
[2]周明顺.船舶柴油机[M].大连:大连海事大学出 版社,2014.
[3]卢恒荣,于敬来.主推进动力装置[M].大连:大连 海事大学出版社,2014.

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