某輪主機(jī)連桿大端軸承損壞原因分析

石擁軍

摘要：針對四沖程船舶主機(jī)由于管理和潤滑等原因易出現(xiàn)連桿軸承損壞的現(xiàn)狀，通過對某輪四沖程船舶主機(jī)連桿大端軸承燒損事故的案例分析并結(jié)合船舶輪機(jī)管理的要點(diǎn)，采用案例分析與原因推斷相結(jié)合的方法，推斷出了四沖程船舶主機(jī)連桿軸承損壞的原因并給出了預(yù)防對策，盡可能的避免了四沖程船舶主機(jī)連桿大端軸承燒損事故的發(fā)生。

關(guān)鍵字：連桿大端軸承 損壞 原因分析

在船用柴油機(jī)中，四沖程中速機(jī)與二沖程低速機(jī)相比，由于轉(zhuǎn)速高、滑油容易污染及工作條件差等原因，曲軸、主軸承和連桿大端軸承更容易出現(xiàn)故障。在四沖程中速柴油機(jī)的曲軸及軸承故障中，其中較為嚴(yán)重的一個故障是曲軸及軸承燒損事故。主機(jī)曲軸軸承的燒損，會導(dǎo)致曲軸粘著磨損[1]，曲軸硬度增大，甚至出現(xiàn)裂紋。一旦發(fā)生曲軸燒損事故，靠船員自身力量一般難以修復(fù)，對海上航行船舶的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，同時(shí)由于船舶停航、需要請專業(yè)公司進(jìn)行磨軸，而給船東造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。

1 某輪連桿大端軸承燒損案例

1.1故障經(jīng)過

某輪2010年11月29日航行途中，0741L于日本Akashi Kaikyo Traffic Route水域 ，機(jī)艙出現(xiàn)主機(jī)高溫淡水（HT系統(tǒng)）壓力報(bào)警，備用泵啟動，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)主機(jī)空冷器高溫淡水橡膠軟接頭一直破裂漏水，輪機(jī)長立即電告駕駛臺要求停車更換，經(jīng)船長同意，0852L主機(jī)完車，船舶拋錨。

0924L主機(jī)起動，0942L轉(zhuǎn)駕駛臺控制，0945L船舶起錨續(xù)航。1052L電機(jī)員巡回檢查中發(fā)現(xiàn)，主機(jī)油霧濃度儀黃燈在3-4格左右閃爍，輪機(jī)長得知后立即用電子點(diǎn)溫計(jì)對各缸曲拐箱道門進(jìn)行探測，發(fā)現(xiàn)主機(jī)4#缸曲拐箱道門溫度比其他缸曲拐箱道門溫度偏高10℃左右，并發(fā)現(xiàn)主機(jī)滑油壓力持續(xù)下降，輪機(jī)長立即將主機(jī)滑油電動泵由備用位置轉(zhuǎn)為手動開啟位置；轉(zhuǎn)換使用主機(jī)滑油自沖旁通濾器；轉(zhuǎn)換使用主機(jī)滑油雙聯(lián)細(xì)濾器，以保持主機(jī)滑油壓力。1112L船舶靠泊于大阪C-12E碼頭，駕駛臺電告機(jī)艙完車。

在完車操作過程中，于1123L主機(jī)轉(zhuǎn)速420RPM時(shí)，出現(xiàn)了主機(jī)油霧濃度報(bào)警、主機(jī)應(yīng)急停車報(bào)警并自動停車，輪機(jī)長即要求合上主機(jī)盤車機(jī)、啟動氣缸油泵、打開主機(jī)各缸示功閥進(jìn)行盤車。盤車至1230L，打開主機(jī)所有缸的曲拐箱道門檢查，發(fā)現(xiàn)主機(jī)4#缸連桿大端軸瓦變形。撬動各缸連桿大端，均能軸向移動。輪機(jī)長立即組織人員打開主機(jī)4#缸連桿大端軸承，1400L軸承拆出，檢查發(fā)現(xiàn)主機(jī)4#缸連桿大端軸承及軸頸過熱損壞，曲軸頸及軸瓦損壞情況見下圖。

1.2 主機(jī)機(jī)型、供電及滑油系統(tǒng)情況

該輪主機(jī)是MAK 8M552C四沖程柴油機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)主機(jī)定速500r/min。其動力輸出分兩路：前端經(jīng)齒輪驅(qū)動自帶滑油泵，后端經(jīng)變速齒輪箱驅(qū)動調(diào)距槳和軸帶發(fā)電機(jī)。全船的電力供應(yīng)：正常航行時(shí)由軸帶發(fā)電機(jī)提供，機(jī)動航行期間則由柴油發(fā)電機(jī)提供。主滑油系統(tǒng)有兩臺油泵：一臺是由主機(jī)曲軸驅(qū)動的自帶式油泵，主機(jī)正常運(yùn)行中的滑油由它供應(yīng)；另一臺是由主電網(wǎng)供電的主滑油泵。兩臺泵并聯(lián)在系統(tǒng)上。電力驅(qū)動的主滑油泵的控制方式有：自動/手動。自動的條件是：主滑油系統(tǒng)壓力低于0.25MPa或主機(jī)轉(zhuǎn)速低于300rpm時(shí)，則自動啟動；主機(jī)轉(zhuǎn)速高于300rpm且主滑油系統(tǒng)壓力大于0.25MPa，則自動停止。連桿大端的潤滑由主滑油系統(tǒng)經(jīng)曲軸鉆孔流到曲柄銷軸承完成。

2. 連桿大端軸承燒損故障原因分析

引起連桿大端軸承燒損的原因很多，如：軸承的材質(zhì)，軸瓦的澆注工藝，曲柄銷和軸瓦的配合間隙，軸承安裝工藝，主機(jī)的負(fù)荷，軸瓦、軸頸表面的粗糙度，滑油的品質(zhì)和供應(yīng)量[2]等。

由于故障原因很多，為此機(jī)務(wù)人員做了大量細(xì)致的檢查工作。通過對燒損的軸承的檢查和測量，未發(fā)現(xiàn)有白合金的局部脫落及偏磨，但軸承表面有明顯的燒痕和拉毛的現(xiàn)象，另外，在故障發(fā)生前，主滑油系統(tǒng)中的濾器上也未發(fā)現(xiàn)明顯的白合金粉末。由這些可分析得出，軸承、材質(zhì)和澆注工藝滿足運(yùn)行要求。大端軸承的安裝是根據(jù)說明書進(jìn)行操作的，不存在安裝工藝的問題。軸承的配合間隙經(jīng)塞尺法測量也在要求范圍之內(nèi)。主機(jī)沒有超負(fù)荷運(yùn)行，軸承安裝時(shí)對表面粗糙度都進(jìn)行仔細(xì)檢查，符合規(guī)范?；偷亩ㄆ诨?yàn)中，其品質(zhì)滿足運(yùn)行要求。綜合上述分析，最大的疑點(diǎn)就是滑油的供應(yīng)量不足。

檢查報(bào)警記錄，發(fā)現(xiàn)在拋錨完車時(shí)主機(jī)曾發(fā)生滑油低壓報(bào)警，經(jīng)詢問相關(guān)船員，得知由于高溫淡水膨脹接頭破裂，高溫淡水壓力波動使得高溫淡水備用泵自動啟動，在停備用高溫淡水泵時(shí)誤將備用滑油泵從備用位置轉(zhuǎn)換至停止位置，因此在停車時(shí)備用電動滑油泵未能及時(shí)啟動，造成滑油壓力低壓報(bào)警。由此可見此次連桿大端軸承故障的直接原因是停車時(shí)滑油的供應(yīng)量不足造成。滑油的供應(yīng)量不足導(dǎo)致連桿大端軸承在一定時(shí)間內(nèi)潤滑、冷卻不良，局部很可能產(chǎn)生干磨、過熱。干磨處軸承白合金被拉毛和燒傷，增加了軸承表面的粗糙度。冷卻不足引的過熱，可能會使軸承在某些部位因熱脹而咬合，稍一運(yùn)動，咬合處的金屬被撕裂，這也會增加軸承表面粗糙度。粗糙度的增加使運(yùn)動副之問無法形成良好的潤滑油膜，整個軸承表面就產(chǎn)生燒損現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)軸瓦與曲柄銷就咬合在一起。

另外，由于該輪主機(jī)曲拐箱油霧濃度報(bào)警裝置靈敏度較高，多次發(fā)生誤報(bào)警，導(dǎo)致主機(jī)在正常運(yùn)行中多次自動停車。一旦主機(jī)發(fā)生自動停車，軸帶發(fā)電機(jī)就跳電，引起主電網(wǎng)失電，機(jī)艙內(nèi)所有的運(yùn)行設(shè)備被迫停止。而柴油發(fā)電機(jī)的自動啟動并車性能又差，不能及時(shí)恢復(fù)電力供應(yīng)。在這期間，一方面，由于滑油自帶泵的低轉(zhuǎn)速乃至停轉(zhuǎn)，其所產(chǎn)生的油壓和油量不足以提供良好的潤滑和冷卻；另一方面，主電網(wǎng)的失電，又使該自動啟動的主滑油泵不能發(fā)揮作用。這一系列的連鎖反應(yīng)也會導(dǎo)致連桿大端軸承在一定時(shí)間內(nèi)潤滑、冷卻不良，局部很可能產(chǎn)生干磨、過熱，引起軸承受損。

由此看出，此次連桿大端軸承受損的直接原因是停車時(shí)主機(jī)電動滑油泵未能及時(shí)啟動；間接原因是主機(jī)正常運(yùn)行中的故障自動停車和由此引起的電網(wǎng)失電，使連桿大端軸承處的滑油供應(yīng)出現(xiàn)了中斷。而該軸承由于其本身的位置特點(diǎn)，供油正常時(shí)潤滑情況不理想，在缺油的情況下，潤滑更加惡劣，以致發(fā)生燒損事故。綜合上述分析，減少人為失誤和解決主機(jī)的故障自動停車是避免連桿大端軸承燒損的一項(xiàng)主要工作。

3 預(yù)防對策

（1）曲拐箱油霧報(bào)警器應(yīng)定期進(jìn)行校驗(yàn)、維修，確保其工作正常。因軸承過熱使滑油氣化等原因會使油霧警報(bào)器報(bào)警，萬一其失靈而檢測不到這些事故征兆，極易造成事故擴(kuò)大，發(fā)生惡性事故。在主機(jī)運(yùn)行中如發(fā)生警報(bào)器報(bào)警，要及時(shí)停車，分析查找原因，采取必要的措施，確保機(jī)器安全運(yùn)轉(zhuǎn)[3]。

（2）主機(jī)完車后，盤車潤滑、冷卻不少于1小時(shí)，除非檢修需要，最好保持滑油泵連續(xù)運(yùn)行。這一點(diǎn)在實(shí)際中往往被忽視。對定速柴油機(jī)來說，剛完車時(shí)，軸承的熱負(fù)荷還很大，如缺乏有效的冷卻，可能會使軸承因熱脹而咬合，下次啟動時(shí)咬合處就被撕裂。

（3）保證柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)良好工況。良好的燃燒，各運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整，活塞環(huán)的密封性，缸套磨損后的橢圓度對減少滑油污染非常重要[4]。吊缸時(shí)，一定要準(zhǔn)確測量缸套內(nèi)徑，缸套磨損到一定程度時(shí)要換新，不要等到磨損極限再換新。這是由于缸套磨損到一定值后，雖然按照說明書的要求，可以理論上繼續(xù)使用，但活塞缸套間隙變大，導(dǎo)致燃燒產(chǎn)物漏入曲拐箱增加，滑油消耗增加，污染加重。嚴(yán)重時(shí)，會引起軸瓦異常磨損、燒瓦。

需勤檢查曲拐箱，密切注意自清濾器沖洗頻率及雙聯(lián)濾器臟堵頻率，從而決定缸內(nèi)工況及活塞環(huán)是否斷裂，缸套、活塞是否損壞。按說明書要求12000h必須吊缸檢查，不得拖延時(shí)間。定期進(jìn)行油頭泵壓，進(jìn)、排氣閥研磨，噴油定時(shí)校正；定期爆壓檢測，避免爆燃和各缸負(fù)荷不均勻造成的部件應(yīng)力過大。

（4）定期測量拐擋差、各軸承間隙、K值并存檔。中速機(jī)的曲軸剛性較低速機(jī)強(qiáng)，拐擋差值不能明顯地反映出主軸承細(xì)微的變化，有時(shí)甚至個別主軸承懸空仍未發(fā)現(xiàn)，故應(yīng)仔細(xì)研究分析開檔的微小變化，并認(rèn)真做好記錄。對有懷疑的主軸承要認(rèn)真檢查。平時(shí)在維修保養(yǎng)時(shí)，應(yīng)有計(jì)劃地對主軸承及連桿軸承逐個進(jìn)行檢查，做好記錄。防止軸承座變形及軸瓦彈性不足，加強(qiáng)檢查軸承螺栓扭力、軸瓦配合間隙、軸承座孔過熱一般會產(chǎn)生向內(nèi)收縮變形，軸頸過熱后其表面硬度增大，變藍(lán)變黑，產(chǎn)生不同程度的裂紋、軸線彎曲。另外，爆壓不均、爆燃也會產(chǎn)生軸承座孔的變形趨勢；連桿軸瓦K值小于極限0.7mm，必須更換軸瓦或軸承座。配置軸承溫度檢測裝置，加強(qiáng)滑油溫度監(jiān)控，值班時(shí)注意煙霧濃度報(bào)警。

（5）加強(qiáng)滑油系統(tǒng)管理?；臀廴臼且疠S及軸瓦損壞的主要原因，四沖程主機(jī)滑油易受污染，對滑油的管理，保證滑油的清凈性，減少滑油的消耗是日常管理的一大重點(diǎn)。為此，需要注意如下幾點(diǎn)：

① 正確使用分油機(jī)。由于是四沖程柴油機(jī)又燃燒重油，為此保證凈油機(jī)不間斷工作和分離效果是相當(dāng)重要的。注意保持分離溫度在90℃～95℃之間，不能過低，合理選擇比重環(huán)，分離流量控制在分油機(jī)額定流量的25%一30%左右。

② 各濾器要定期清洗，并檢查濾芯有無濾網(wǎng)破損，滑油有無旁通現(xiàn)象；自清濾器工作是否正常，注意其沖洗空氣和滑油壓力，流量是否正常、沖洗次數(shù)是否正常，如沖洗次數(shù)增多，說明滑油質(zhì)量惡化，要查找原因，并予排除；滑油濾器中的濾網(wǎng)要使用合格產(chǎn)品，保證目數(shù)，流通面積，破損強(qiáng)度；定期清洗雙聯(lián)濾器濾筒。

③ 滑油壓力變化。此滑油系統(tǒng)最后一道主軸承滑油壓力保證在0.4MPa～0.5MPa范圍內(nèi)。壓力下降必須查找原因，檢查壓力表、滑油泵工作是否正常，滑油是否泄漏，軸承間隙是否磨損變大，滑油濾器是否堵塞，調(diào)壓閥是否正常，通過曲拐箱檢查各缸缸套，活塞及活塞環(huán)是否損壞導(dǎo)致滑油臟堵，檢查各潤滑點(diǎn)的油流情況。

④ 適當(dāng)縮短滑油取樣化驗(yàn)時(shí)間，認(rèn)真分析化驗(yàn)結(jié)果并存檔以便連續(xù)監(jiān)控.

（6）檢查減振器與彈性聯(lián)軸器。這一點(diǎn)往往被輪機(jī)管理人員疏忽，平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)檢查這些部件螺栓、橡膠環(huán)有無撕裂、是否缺少硅油而影響軸系對中偏差帶來的軸系振動增加所產(chǎn)生的不良后果，加強(qiáng)傳動齒輪檢查，防止斷油或缺油造成潤滑不良后果。

4 結(jié)束語

四沖程船舶主機(jī)的連桿大端軸承燒損直接影響到船舶的航行安全，尤其在大風(fēng)浪天氣，所以加強(qiáng)日常的維護(hù)保養(yǎng)和管理及按照輪機(jī)操作的要求進(jìn)行操作直接關(guān)系到船舶的安全。在平時(shí)工作中應(yīng)加強(qiáng)管理，多觀察，多分析，多總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，防止類似事故發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉海明.某型副機(jī)連桿大端軸承頻繁損壞的原因分析[J].航海技術(shù)，2005，6：63-64.

[2]王瑞宣. J.R輪主機(jī)連桿大端化瓦事故原因分析及處理措施[J].中國修船，2006，3（19）：18-20.

[3]黎思敏.某型引進(jìn)船用柴油機(jī)連桿大端軸瓦鍍層剝落研究.中國修船，2007，6（20）：17-21.

[4]李紅，張宗杰.B系列柴油機(jī)連桿燒瓦故障分析及對策.內(nèi)燃機(jī)工程，2003，2（24）：78-81.