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WARTSILA RT-flex 型柴油机因其节能和环保优势，一经推出，迅速占领市场。然而 RT-flex 柴油机的实际运行条件复杂多变，再加上管理不善等因素往往影响其稳定性和可靠性。同时柴油机本身的一些设计缺陷，也有待于进一步去完善。 一、高压油泵故障 高压油泵常见故障有：油泵柱塞偶件咬死；弹簧断裂；油门齿条受阻；滚轮卡滞；滚轮及凸轮严重受损；油门执行器故障等。这些故障往往不是单一出现而是几个同时出现。 案例 1 高压油泵弹簧断裂，柱塞偶件咬死。 A 轮突然燃油共轨低压力报警。检查发现：2 号高压油泵油门齿条卡死，高压油泵滚轮卡死在最高处。机务告知，不久前姊妹船中有一条船高压油泵弹簧断裂。解体高压油泵后发现 A 轮也是高压油泵弹簧断裂。原因分析：高压油泵弹簧常见的问题是弹性下降，但只有弹性下降超过极限，弹簧才会失去原有功能。扭曲和断裂则比较少见，通常是由材料缺陷、疲劳、腐蚀所致。弹簧既要承受轴向拉压又要受到扭转和弯曲，所以更易于因疲劳而损坏。如果弹簧上有伤痕、腐蚀，弹簧则会因应力集中而加速疲劳破坏[1]。弹簧断裂后，弹力下降，断裂的弹簧有时还会使油门齿条卡阻，这些都将影响柴油机的正常供油。6RT-FLEX50 主机单台高压油泵排量满足不了整台柴油机燃油需求，若单台高压油泵故障需要用专用工具 94,420 抬起滚轮同时切断油门执行器电源。 案例 2 高压油泵滚轮及凸轮轴异常磨损 还是 A 轮，航行中当值人员发现两台高压油泵齿条比平时大，而且有逐渐加大趋势。此时燃油共轨压力还是稳定地维持在 70MPa。用听针听 2 号高压油泵运转声音，可以听到有细微的擦擦声音。此轮几个月前发生过高压油泵弹簧断裂情况。鉴于此，立刻停车检查，发现高压油泵滚轮和凸轮轴异常磨损，滚轮已磨成月牙形。原因分析：一部分润滑油通过导向活塞内的环槽，通孔和端面中心孔对导向活塞，衬套和滚轮进行润滑；向下流动滑油还可润滑凸轮工作面。另一部分滑油则进入润滑油通道润滑调节套筒。如果润滑通道被阻塞或者滚轮与衬套，滚轮销的配合间隙不满足要求，它们之间的油膜将难以建立，从而引起润滑失效，这将导致滚轮卡滞[2]。若滚轮卡滞，滚轮与凸轮之间油膜消失，滚轮与凸轮直接接触，滚动摩擦变成滑动摩擦。干摩擦很快造成滚轮和凸轮磨损。滚轮异常磨损后，柱塞偶件下移，供油终点前移，供油量减小。FCM-20 系统检测到共轨压力降低，输出油门加大信号，执行机构加大供油量，维持燃油共轨压力。 图 1 滚轮
图 2 柱塞偶件
高压油泵滚轮及凸轮轴异常磨损主要由以下几个方面造成的： （1）装配工艺：燃油凸轮和滚轮贴合不均匀，可能造成凸轮和滚轮在运动中呈线性接触，滚轮因造成受力不均而发生异常磨损。高压油泵未按力矩安装，造成四个角的固定位置存在偏差，高压油泵因受力不均而发生异常磨损。 （2）零件质量问题：主要是材料质料和加工偏差。 （3）清洁度：滑油中的不容物等杂质多[3]。 改进措施： （1）加强高压油泵质量管控，油泵一旦发生故障，滚轮，滚轮销等运动部件全部更换。即使观察滚轮没有损坏，也可能也发生了微小变形。 （2）严格按照说明书要求安装，各螺丝用力矩扳手上紧。安装过程保持各接触面清洁，加强滑油油质管理，保证油质清洁。 （3）6RT-FLEX50 主机凸轮轴道门没有观察窗，滚轮和凸轮内部情况只有停车才能检查。可以考虑安装观察窗，建议每条船上都备有 1 台高压油泵整体，1 根燃油凸轮轴和 3 副凸轮轴轴瓦。平时检查时注意油门执行器位置，倾听油泵运转声音。发现异常及时采取措施。 二、伸缩管故障 伸缩管常见故障为：顶部托架固定螺丝断裂；连接块固定螺丝断裂；伸缩管根部折断；伸缩管撞弯；活塞头漏油。 图 3 伸缩管
案例 3 B 轮主机运行中出现一声异常声响，滑油压力降 0.36MPa，1#缸活塞油出口温度由原来 59℃降为 45℃。主机立即停车，检查发现连接块 IF36037 和伸缩管 IF36035卡死在上部。此次设备故障造成连接块两只固定螺栓IF36042 断裂，伸缩管撞弯。 案例 4 A 轮在索马里海域航行，主轴承滑油压力为 0.48 MPa。突然主轴承滑油低压报警（0.35 MPa）并激活主轴承滑油低压主机减速。此时集控室电脑显示主轴承滑油压力0.32MPa。3#缸活塞油出口温度仅为 46℃而其它缸为 58℃。打开主机 3#缸曲拐箱两侧道门检查，发现油拉管在下端接近法兰处断裂，折断的油拉管被顶到 3#缸上部滑油管里面，此次故障还造成固定螺栓 IF36042 断裂 1 根。 案例 5 C 轮托架 IF36038 固定螺丝断裂，断裂螺纹断在机架内很难取出。断裂原因分析：固定螺栓（IF36042）断裂；托架（IF36038）固定螺丝断裂基本确认是伸缩管对中不好，导致伸缩管承受侧向力。螺栓长时间在交变载荷作用下，强度较低或局部应力集中部位首先产生裂纹，形成疲劳源，然后裂纹不断扩展，最终导致疲劳断裂。伸缩管断裂或固定法兰脱落后和连接块发生撞击，拉断固定螺栓 IF36042。 导致伸缩管不对中原因如下： （1）连接块（IF36037）有 2 个销子定位，与十字头位置固定。而伸缩管（IF36035）法兰和托架（IF36038）无定位销子定位。二者安装不当，极易造成伸缩套管对中不好。 （2）造船缺陷：案例 5 中 A 轮伸缩管断裂后，服务工程师上船现场测量后确认机架顶部镗孔中心与连接块中心偏移了 2mm（向船头方向），需订购特制连接块来纠正缺陷。在备件未供船期间，扩大现有伸缩管法兰孔，纠正偏差。伸缩管断裂连带损坏：活塞伸缩管断裂后，活塞头没有冷却油，直接承受燃烧室高温。密封 O 令 IF36020 和IF36021 因老化而失去弹性。密封失效后导致活塞头漏油，系统油消耗增大，扫气箱脏污。 改进措施： （1）选用高强度螺栓国内柴油机厂所采用的螺栓强度等级为8.8 级。材料公称屈服强度为 800×0.8=640MPa。但强度依然不足。上文的两处固定螺栓断裂后，WARTSLIA 安排服务工程师上船，更换强度为 12.8 螺栓（材料公称屈服强度达 1,200×0.8=960MPa 级）并使用扭力扳手对称上紧，方解决固定螺栓断裂的问题。 （2）安装注意事项：在上紧托架4 个固定螺丝和伸缩管法兰四个螺丝前，需用专用工具94337a 检查铜套中心与连接块 IF36037 进油口中心是否在一条线上，这才是安装的关键。说明书间隙 1 为 0.30~0.39mm；间隙 2 为0.08~0.20mm，设计此间隙的目的是保证铜套（IF36039）在机架内自由移动，伸缩管不受侧向力。 三、降速运行带来的缸套低温腐蚀和排气阀座烧蚀由于航运不景气，X 公司出于降低成本考虑，主机转速由持续最高116rpm 降为102rpm（经济航速）。运营航线为印度洋、东南亚，加油地点通常为新加坡、富家拉。燃油含硫量3.1~3.4%之间，属高硫重油。成本降下来的同时也带来诸多问题。 案例 6 缸套低温腐蚀 D 轮抵港后盘根箱检查时，发现 6#缸第二道活塞环断裂。吊缸后测量缸套下部数据，磨损腐蚀异常，主机运行时间不到两万小时，缸套下部直径数据接近极值。在高硫燃油情况下，当船舶低负荷在高湿海域航行时，缸套很容易发生低温腐蚀。检查气缸状况，定期化验气缸残油，可以帮助人员判断缸套使用情况。最佳的缸套低温腐蚀解决方案是提高气缸油的碱值，选用碱值 BN100 的 Shell Alexia S6 替代碱值 BN70 的 Shell Alexia S5。同时注意以下问题： （1）主机在低负荷运转时，气缸注油率应该相应变化； （2）燃油签收单中的含硫量可能与实际有差别； （3）船上简易气缸油化验设备化验结果不准确[4]。 案例 7 E 轮排气阀座烧蚀 6RT-Flex50 主机排气阀座存在烧蚀风险，尤其运转到 4万小时左右。长期低负荷运转，扫气压力低，排气温度升高，这种风险更大。 有研究表明：（1）排气阀座密封不严，会产生高温腐蚀（2）黏着物中 V2 O5增加，腐蚀加重（3）排气温度上升 50℃，腐蚀速度增加 2-10 倍[5]。排气阀座烧蚀，严重时会烧穿冷却水腔，导致冷却水泄漏。日常表现为主机膨胀水箱水位下降，主机运转时，膨胀水柜有气泡，排气阀座漏水的缸排烟温度较其他缸低。 排气阀高温腐蚀应对措施：（1）船舶备有一只排气阀座（IF27506）（2）6RT-Flex50 主机每周应提升两次负荷，119rpm至少运行1h，从低负荷升到上述转速的时间应大于2h。 四、滑油脏污 系统滑油脏污主要由以下原因造成的 （1）活塞杆填料函密封效果差，导致滑油碱度升高，不容物超标； （2）油底壳进水，滑油乳化。为了最大限度的降低系统滑油消耗，RT-FLEX50 主机改进了活塞杆填料函的设计，刮油环由原来的 4 道变为 5 道。RT-FLEX50 刮油效果过于强大，连脏油都刮到油底壳了，污染了系统油。同时系统油消耗少，滑油更新速度慢，油质下降。 油底壳脏污应对措施：（1）如系统油污染严重，则应将系统油驳入滑油沉淀柜，对循环油舱进行清洁。清洁完成后，将经沉淀柜沉淀的清洁滑油放入循环油舱。循环舱清洁后，会明显改善滑油污染情况。 （2）活塞填料函换新型号或者对其进行改造-泄放油孔加大。改造后滑油脏污有所改善。改进油底壳进水措施：（1）国内寻找合适企业加工弹性连接；（2）主机凹坑修船时加装围栏防止舱底水流入主机凹坑。油底壳。RT-Flex50 主机伺服油自清滤器对伺服油管理极为重要，该滤器自动冲洗电磁阀故障会直接导致反冲功能失效，进而造成滤器频繁堵塞报警。伺服油自动冲洗滤器为 6μm，而旁通滤器为 20μm。除应急情况外，尽量不使用旁通滤器。 五、其它常见故障 1．ICU 泄露大主机无法启动应对措施： （1）加大燃油管理力度，确保燃油不间断分离，保证燃油分油机工况良好，加大燃油自清滤器管理，经常清洗滤器。 （2）锅炉和主机检修时，主机尽量不换油。燃油共轨有伴热，船舶实践证明主机维修时不换油，燃油共轨温度会慢慢加上来。 （3）ICU 使用 24,000~36,000h 需送设备厂拆检或换新。 2．ICU 流量传感器卡死，可采取拆除接线的方式来保持该缸运转。通常容积活塞易因燃油温度变化及杂质造成卡死，主机运转一段时间可自行恢复。 3．FCM-20 module Fail 指示灯闪烁，报警。该报警会引起所在缸排气高温，断电复位可修复FCM-20 模块死机问题。 4．备车机动航行中，启动空气消耗太快。阀 V2.05 阀芯（IF43265）折断，阀座 IF43261 有碰伤。换新备件可修复问题，若没有可以自己加工白钢阀芯临时使用。 5．震动引起十字头导板合金点状剥落，侧导板白合金脱落 1cm2 不影响使用。脱落量大时，不影响主机短时运行，但应尽快更换。 6．伺服油低压报警，高压报警。通常是油压力调节阀卡滞导致的，系统油脏污是主因。排除技巧是：用内六角扳手旋紧（低压时）或旋松（高压时）压力设定旋钮，此举目的是活络阀芯。可以听到阀芯恢复正常的声音，压力正常后，调节螺钉恢复初始位置。 7．扫气箱冷凝水高液位主机减速。这是因为冷凝水泄放管节流孔孔径太小，空气湿度大所致。人为钻大泄放孔后管路上加装一截止阀，控制扫气流失。 8．排气阀开关异常：RT-FLEX 50 有两处节流，一处在 VCU 阀块上，另一处在排气阀上。VCU 节流孔脏堵，排气阀打不开，VCU 节流松动，排气阀关闭时间延长。排气阀节流孔松动，气阀关闭延时。补气管路单项阀松脱，排气阀关闭时间延长。经常观察主机 FLEX VIEW 排气阀曲线，可以早期发现故障。 9．气缸注油器膜片频繁漏油：改进建议：（1）向厂家反馈膜片质量问题，要求加强质量管控（2）及时检查单向阀功能，若不止回，及时研磨或换新备件。 10.主机严重拉缸事故：原因（1）主机缸套水温度设置过低 (2)过早过快降低气缸注油滤。改进措施提高缸套水出口温度85℃-90℃；确保空冷器挡水板工作正常；合理选择气缸油。 11.主机曲柄转角发生器故障：可能原因是安装时皮带张紧力过大或轴承润滑不良。预防措施，严格按照说明书步骤操作。 12.飞轮T型铁固定螺丝脱落导致的主机启动故障。改进措施选用高强度螺丝，定期检查。 13。电缆线破损导致绝缘故障。 14.主机电子注油器马达变频器电源绝缘故障：变频器上有个小按钮，误触会导致注油器马达已最大供油量运转。 六、结束语 本文所述故障多与产品设计缺陷，产品质量差，设备管理不善有关。自首次引进 RT-FLEX 50 以来，产品质量已不断提高，人员管理水平也不断提升。主机状况越来越好，这是广大管理人员所希望的。 参考文献 : [1] 满一新.船机维修技术[M].大连：大连海事大学出版社，1999. [2] 田永维.某型柴油机高压油泵滚轮异常磨损原因分析与排除柴油机[J].2017. [3] 何彪.核电站应急发电机高压油泵异常磨损原因探究柴油机[J].2015. [4] 赵玉铭，岳刘斌.7RT-Flex68D 主机缸套低温腐蚀故障实例航海技术[J]. [5] [日]座间正人.柴油机排气阀座部位的高温腐蚀柴油机[J].1991. [6] RT-FLEX50 2009 说明书. |
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