一、故障简述
某日该轮靠泊时,外界条件和船速都正常,却起动失败,转至集控室起动仍未成功,转至机旁应急操纵才满足了驾驶台的用车要求。
靠泊后,主机操纵方式转至驾驶台遥控,反复多次正、倒车启动试验都正常。
询问在该轮工作时间较长的机电人员得知, 该轮以前也曾数次主机起动失败,当时船上曾分析排查,但一直没能查出原因。
后来,某次主机常规维护后又出现过起动失败。
结合这两次故障现象,和询问得来的信息,总结出如下故障特征:
★起动时,主起动阀能够打开,起动空气压力也正常,但主机不转动;
★起动失败后换向再起动,也不一定成功;
★几次遥控起动失败后,转至机旁操纵,能成功起动,但耗气较多;
★起动失败,飞轮刻度总在约 240°;
二、查找故障原因
查找真正的故障原因比较困难,因为:
★发生故障的频率较低,起动试验不一定故障;
★没有足够的时间观察故障的细微特征,因为机动用车时,往往引水员在船,总是立即设法满足驾驶台的用车需要。
分析思路是:
既然可以听到主起动阀打开后的气流声,就主要考虑主起动阀后可能影响主机起动的部件,包括起动空气分配器、缸头起动阀和排气阀。
排查方法如下:
(1)起动空气分配器
起动空气分配器活塞卡住或不活络, 可能导致缸头起动阀不能打开或开度不足。
打开空气分配器前部的小端盖,检查活塞,活络,未发现异常。
(2)缸头起动阀
缸头起动阀卡住或不活络, 可能导致起动空气不能正常进入气缸。
利用锚泊机会,主机备车,机旁应急控制,停应急鼓风机,开启各缸的示功考克,关闭起动空气分配器前的球阀,按下应急操纵台上的起动按扭,各缸示功考克均无气体冲出,说明各缸的起动阀均关闭良好。
逐一拆除各缸起动阀的控制空气管接头, 另接入压缩空气,检查缸头起动阀开启,结果正常。
起动失败时的飞轮刻度总在约240°,根据主机发火顺序, 此时主机No.3 和No.5 缸的缸头起动阀应打开。
专门拆检这两个缸的缸头起动阀,未发现异常。
(3)排气阀
排气阀不能正常关闭,可能导致起动空气流失。
检查方法是:
① 完车状态,停止主机凸轮轴油泵,关闭排气阀空气弹簧的空气补给阀,借助于阀位指示器发现,主机No. 5 缸排气阀立刻就打开了, No.3 缸排气阀不到十分钟也打开了。
而正常情况下,关闭弹簧空气后,阀头打开的时间应该在 1 小时以后。
② 开启排气阀空气弹簧的空气补给阀,发现 No.3缸排气阀关闭,No.5 缸排气阀仍保持最大开度。
飞轮刻度约在240°,提供主机转动的力矩主要从No.5 缸获得,而此时由于 No.5 缸的排气阀因故障处于开启状态,起动空气流失,从而导致了起动失败。
进一步检查发现,No.5 缸排气阀故障未关闭的原因,是空气弹簧密封不良。
至此, 总算查明了该主机偶尔起动失败的原因是No.5 缸的排气阀因故障处于开启状态。
三、故障的消除
主机排气阀不能正常关闭,必须及时排除。
如果不能及时排除,则该缸必须停油,防止污染扫气箱,大量燃油积聚在缸内引发冷爆或其它事故。
当时时间不允许拆装和解体排气阀,决定直接在主机缸头上解体No.5缸排气阀更换密封空气腔的相关密封件,No.3缸排气阀待以后再检修。
操作方法,是依次:
★盘车,将No.5缸的活塞盘至上死点;
★拆除液压油缸;
★阀杆上装妥吊排气阀杆的专用工具;
★行车吊钩上挂一链条起重葫芦,吊住阀杆;
★拆除排气阀杆锁紧盘121和两只哈夫块 899;
★阀杆缓缓放到活塞顶部;
★拆解相关部件,换新密封件 373、385、887 等(日常检查未发现考克 D 处气体流出, 不更换密封阀杆的密封圈 611);
★检查空气气缸 169 的内壁、90802 的 单向止回阀、安全阀 419 等,确认正常。
完成上述工作,消除了本文讨论的主机起动失败。
四、故障现象的解释
(1)起动失败
曲轴处于任一位置起动主机,起动空气分配器都会使有两只缸的缸头起动阀同时处于开启位置, 其中至少有一只缸是在膨胀行程, 活塞受到起动空气的向下推力,确保主机能够转动。
根据主机发火顺序 1-5-3-4-2-6,飞轮刻度在约240°时,主要由 No.5 缸提供启动主机的转动力矩;
No.3缸处于上死点附近,缸头起动阀也开启,但力臂较小,产生的力矩不足以令主机转动。
而此时No.5缸排气阀因故障处于开启位置,该气缸与排烟总管相通,导致起动空气漏失,启动空气压力促动活塞的转动力矩不足以使主机转动,因而起动失败。
(2)起动失败,换向后再起动有时成功有时失败
正、倒车的气缸发火顺序不同,同样飞轮刻度约240°,正、倒车启动起主要作用的气缸可能不同。
换向后再启动,起主要作用的气缸:
★若不再是排气阀故障不能关闭的No.5 缸,启动就会成功;
★若仍是排气阀故障不能关闭的 No.5 缸,启动就会失败。
(3)机旁控制起动能成功,但耗气较多
机旁控制, 主起动阀打开的时间取决于人工按住起动按钮的时间长短,若进气时间比遥控长,压缩空气量大,超过漏气损失,提供的力矩就可使主机曲轴转过飞轮刻度约240°(No.5 缸排气阀故障不能关闭的位置),主机就能起动成功。
(4)故障发生的偶然性。
只有飞轮刻度在约240°时,空气分配器将 No.3 缸和No.5缸起动阀同时打开,并且No.3缸活塞接近上死点位置,而No.5缸处于膨胀行程时,才会因No.5缸排气阀故障不能关闭,启动空气漏泄而起动失败。
(5)No.5 缸排气阀故障,为何主机运转无明显异常
空气弹簧密封漏泄量,与其空气压力的高低和受压缩的时间长短有关。
随着主机转速增加,空气弹簧的漏泄量相对减少,影响排气阀关闭相对减弱。
另外,主机转动起来之后,气缸内气压给排气阀阀盘上下两个面作用力的合力是向上的, 可部分弥补空气弹簧漏泄而导致的关阀动力不足。
五、检查
通过以下检查方法, 可以判断主机排气阀弹簧空气是否有漏泄。
(1)停泊时,停主机凸轮轴油泵,关闭排气阀空气弹簧的空气补给阀, 通过排气阀阀位指示器观察阀头的启闭——若不足一小时阀头就打开了, 说明该缸排气阀弹簧空气漏泄过大;反之则正常。
(2)航行中,观察排气阀空气弹簧压力表,若压力波动频率与主机转速一致,可基本判定空气弹簧漏泄。
(3)航行中,打开排气阀上的检验考克:
★有空气漏出,说明弹簧空气漏泄,并可确定系该缸排气阀阀杆密封环的上部密封环失效所致;
★有烟气漏出, 可确定系该缸排气阀阀杆密封环的下部密封环失效所致。
六、结束语
单缸排气阀空气弹簧漏泄导致的其它故障也不少见,例如:某 5400 TEU 船舶单缸不发火;某 3400TEU船舶单缸间断性不发火,从而引发该缸冷爆,致主机烟囱塌陷;某 3800 TEU 船舶某缸排气阀定时紊乱,工作不稳定,从而造成该缸的十字头轴瓦、连杆大端轴瓦的损坏等。
所以绝不可忽视主机排气阀空气弹簧漏泄。
小隐患有时也会酿成大事故。
即使是偶然发生的故障, 轮机管理人员也要深入仔细地查明故障的真正原因并彻底消除之,不应存有任何侥幸心理。