【故障】ME主机缸套磨损率严重超标...老轨细排查终于发现“隐秘”幕后黑手！

一、故障情况

“XXX”轮主机型号：

6S46ME-B8.3，额定功率7200KW，额定转速112RPM/MIN，营运转速99RPM/MIN，说明书指导缸套磨损率0.03-0.05 mm/千小时，说明书指导吊缸周期每16000小时。

在第一个吊缸周期对主机6个缸进行正常的维护保养吊缸检修，6个缸套测量数据正常符合说明书要求。

2019年连续几次，每月一次对主机扫气口检查发现：

各缸活塞环偏干，活塞头有灰白色沉积物，缸套磨损量增大，决定对第二缸进行吊缸检修，缸套测量数据显示缸套磨损率超过说明书要求；扩大检查对第四、第六缸进行吊缸检修，缸套测量数据显示缸套磨损率超过说明书要求。

缸套测量数据如表1、表2；主机第二缸第二次吊缸缸套状况如图1。

图1 主机第二缸第二次吊缸缸套照片

二、原因分析及排查

影响缸套异常磨损的机理有：

磨料磨损、粘着磨损、腐蚀磨损。

1、磨料磨损主要因素

（1）燃油中的杂质（主要是催化粉末）

磨损发生后，船上把近1年的燃油油样送岸检验，根据化验结果显示燃油中主要成分指标符合最新的ISO8217标准，排除燃油质量原因造成的异常磨损。

（2）进气中的杂质

根据日常的维护保养记录、主机的运行情况及结合扫气口的检查情况，排除进气中的杂质引起的异常磨损。

（3）被污染的汽缸油

根据汽缸油加油记录：

船上把近2年的气缸油油样以及从气缸油储存柜取得油样送岸检验，化验结果正常，排除此项因素造成的异常磨损。

（4）其他磨损产生大量铸铁磨粒

从缸套的异常磨损情况及送岸化验的汽缸油残油指标：

含铁量>200mg\kg（正常值要小于200mg\kg）。

因此其他磨损产生大量铸铁磨粒又进一步加剧了缸套的磨粒磨损，产生恶性循环。

2、影响粘着磨损的主要因素

（1）活塞环与缸套材料不匹配及材料中的杂质

本轮第一次吊缸检修未更换活塞环，结合第一次吊缸测量数据正常，排除是此原因造成的粘着磨损。

（2）热负荷过高使得活塞环断裂或者其他形式的损坏

由于船舶的营运转速是99 RPM/MIN，此主机转速下主机排温低于350℃，热负荷低，排除是此原因造成的粘着磨损。

（3）进入气缸的空气含水量过高

异常磨损发生后拆检了空冷器，无漏水现象、空冷器气液分离装置及液位报警装置正常、冷凝水泄放管路正常、各密封条正常。但是根据扫气箱检查结果显示进入气缸的空气含水量偏高，查找轮机记录发现本轮从2018年9月-2020年8月主机运行经济转速94 RPM/MIN，前后一些参数变化如表3：

根据说明书要求，在主机降速处于低负荷运行时要提高扫气温度到40-43℃，缸套冷却水出口温度提高到88-90℃。

而船上人员没有及时调整，造成了气缸的空气含水量偏大给粘着磨损提供条件之一。

（4）缸套工作表面磨光产生“镜面”现象

此现象原因来自化学性和机械性两方面。

一是汽缸油中总碱性与燃油实际含硫量不匹配而中和过度（总碱性过高），产生化学反应形成灰白色(通常含钙盐类，此现象从扫气口检查中得到证实），此沉积物加快缸套表面的磨损，此为“化学性镜面”。

二是活塞顶部过多的燃烧沉积物将气缸表面的油膜破坏，此为“机械性镜面”。

本轮于2018年6月起从外贸航线转为内贸航线而当时国内实行SECA（燃油含硫量小0.5%的硫氧化物排放控制区），使得主机频繁在高硫燃油与低硫燃油之间切换使用，而主机在切换到低硫燃油使用时仍然使用高碱性型号HT70汽缸油没有使用低碱性型号HT40汽缸油，使得缸套发生“化学性镜面”现象。

表4是说明书在不同燃油含硫量下推荐使用的气缸油牌号。

（5）注油定时不正确

结合主机的运行状态并咨询厂家工程师及查找检查主机注油定时，确认注油定时正常。

3、腐蚀磨损的主要因素

（1）过高的热负荷

如2.（2），已排除此原因引起的腐蚀磨损。 

（2）燃油中或者空气中盐份过高引起燃烧产物存在HCL

根据燃油化验结果及空冷器等状态检查排除此因素引起的腐蚀磨损。

（3）注油定时不正确

如2.（5），已排除此因素引起的原因。 

（4）缸套水温度过低

在主机94rpm\min运行时根据说明书要求缸套冷却水出口温度应提高到88-90℃而实际只有84℃没有及时调整（本轮机型没有装备LDCL系统-Load Dependent CylinderCooling Water System即主机控制系统根据主机负荷来自动调整缸套冷却水温度），给缸套低温腐蚀提供了条件。

（5）汽缸注油量不足

汽缸注油量不足造成燃烧产物中的H₂SO₄中和不足引起而又在缸套冷却水温度过低时引起的腐蚀磨损。

主机汽缸油参数设定如图2、图3。

图2  主机汽缸油参数设定 1

图3 主机汽缸油参数设定 2

根据燃油化验报告及说明书要求，图3、图4汽缸油设定参数设定正确。

但是根据扫气箱检查情况--活塞环偏干说明汽缸油注油量偏少，活塞头有灰白色沉积物又说明汽缸油注油量偏多，这种情况又互相矛盾。

三、故障原因

随后在主机机动航行时重点观察了主机汽缸油运行模式，图3中LCD模式栏（此工作栏在主机启动、机动操纵和负荷变化中，汽缸油供油速率通过LCD模式增加25%气缸油量，并在负荷稳定之后维持运行半小时后转成正常模式），主机航行时LCD模式应处于ON工作状态但是实际机动运行中LCD工作模式处于时断时续状态工作不稳定，造成主机在启动、机动操纵和负荷变化中汽缸油供油速率无法通过LCD模式增加25%气缸油量，造成机动航行时汽缸油注油量不足。

观察主机定速航行时汽缸油注油量正常。

至此导致主机缸套异常磨损的原因基本明确。

（1）主机汽缸油LCD运行模式故障造成主机在启动、机动操纵和负荷变化中汽缸油供油速率无法通过LCD模式增加25%气缸油量，致使机动航行时汽缸油注油量不足---解释了扫气口检查时活塞环偏干的原因（扫气口检查在主机完车后第一时间进行的，一般都是在机动航行后完车的）。

而且船舶转成内贸航线机动航行频繁，加快了气缸磨损。

（2）在主机换用低硫燃油时，汽缸油没有及时使用与之相匹配的低碱性汽缸油，造成汽缸油碱性过大使汽缸油中总碱性与燃油实际含硫量不匹配而中和过度（总碱性过高），产生化学反应形成灰白色(通常含钙盐类，此现象从扫气口检查中得到证实），此沉积物加快缸套表面的磨损，此为“化学性镜面”。

（3）在主机处于低负荷运行时没有相应的提高扫气温度及缸套冷却水出口温度，为缸套产生粘着磨损及腐蚀磨损提供条件。

四、故障排除

（1）更换了控制主机汽缸油运行模式的ECU控制主板，随后主机汽缸油运行模式LCD模式运行正常，LCD模式故障排除。

（2）船舶重新加装一批低碱性汽缸油TARO SPECIAL HT LS40，在主机换用低硫燃油时使用，避免汽缸油碱性过大使汽缸油中总碱性与燃油实际含硫量不匹配而中和过度产生“化学性镜面”现象。

（3）提高主机扫气温度及缸套冷却水出口温度，避免为缸套产生粘着磨损及腐蚀磨损提供条件。

采取以上措施后一段时间观察主机运行正常，每月一次的扫气口检查发现缸套异常磨损率正常。

五、减少缸套异常磨损的管理措施

（1）避免主机长期低负荷运行，使主机工况变差增加缸套磨损几率。

（2）加强冷却水系统管理，按照说明书要求根据不同的负荷正确调节主机扫气温度及缸套冷却水出口温度。

（3）加强燃油管理，确保燃油质量及燃油在使用过程中的符合要求。

（4）扫气口检查的重要性：

掌握正确的检查方法与判断标准，根据说明书提供的检查表如实记录并根据实际检查结果及时调整主机工况及检修。

（5）加强汽缸油系统的管理。

①根据不同的燃油含硫量正确使用与之相匹配的汽缸油，尤其使用低硫燃油时。

②经常通过扫气口检查，依据经验及说明书判断及时调整汽缸油注油率。

不能仅凭偶尔停车状态时缸套壁及活塞环表面的润滑情况就贸然调节注油率，因为主机停车前，往往会激活汽缸油模式中LCD模式增加注油量，此时状态不具有代表性。

③日常管理中需要定期测量汽缸油实际消耗量与MOP上流量计消耗量，其误差一般不超过5%。

④有条件船舶定期化验气缸中汽缸油残油，根据残油中BN值及Fe含量及相关参数指标进行汽缸油注油率调整。

⑤充分利用MAN ME系列的PMI系统，实时掌握主机工况并及时各调整工况参数，使各工况参数在偏差之内。

六、结束语

缸套产生异常磨损的可能因素很多，轮机管理人员不仅要了解产生异常磨损的机理及影响因素，更要结合实际细心查找异常磨损原因。

日常管理在于精细化，重点在防范，结合厂家说明书要求加强管理避免产生异常磨损。

本文素材来源于船机帮编辑整理   原作者：福建省海运集团有限责任公司   谢文胜 ，仅供分享参考！

来源：船舶讲武堂