11S90ME主機缸套異常磨損分析

陳飛

摘 要：ME主機在船舶已運用了十幾年，由于在實際運營過程中遇到各種故障和問題，廠家不管是在硬件上，還是在軟件設計上，不斷更新。為此，船舶所有人應經常與主機廠家溝通，及時對主機控制軟件進行更新，以防止故障發(fā)生。

關鍵詞：主機、缸套、磨損、原因、處理

0 前 言

某輪主機為HYUNDAI-MAN B&W 11S90ME-C10.5，在新船試航時，當主機功率運行到50%及100%，2次對掃氣箱進行檢查，活塞、缸套等情況均正常。而在試航結束靠碼頭期間，檢查發(fā)現主機No.1&No.11缸缸套及活塞環(huán)出現異常磨損的情況。其中No.1缸缸套最大磨損量為0.4 mm，No.11缸缸套最大磨損量為1.5 mm左右。見圖1、圖2。

1 原因分析

鑒于所出現的主機缸套異常磨損問題，經與船廠和主機廠家溝通，首先將該兩缸的活塞吊出進行現場檢驗。結果分析如下：

（1）氣缸油堿值

柴油機使用的氣缸油堿值過低易造成缸套的腐蝕磨損。因本次試航主機所使用的燃油為低硫柴油及重油，所以主機所使用的氣缸油為Shell Alexia S3，其堿值BN為25 mg/KOH/g。而MDT（MAN Diesel & Turbo）2018年3月的技術服務信函中提到，為加速新主機的磨合，無論使用高硫或低硫燃油，在主機進行臺架試驗、海上試航，以及正常航行500 h以內，建議使用BN70及以上的高堿氣缸油。為此，與MDT相關人員交流，此故障是否與所使用的氣缸油品質有關，MDT明確答復短時間內使用低堿值氣缸油不會造成主機缸套的異常磨損現象。

（2）氣缸油中含水量過多

氣缸油中含水量過多會導致主機在運行過程中缸套內表面潤滑油膜破壞，從而會造成缸套的異常磨損。為此，主機廠家對系統中的氣缸油進行取樣化驗，化驗結果顯示氣缸油的含水量小于0.05%。為此，可以確認如此少的含水量對缸套潤滑沒有影響，見表1。

2 氣缸油注油量

若氣缸油斷流或者注油量少，同樣也會引起缸套的異常磨損。因在整個試航過程中未出現過主機氣缸油斷流的警報，所以應考慮氣缸油注油量的問題。為此，船靠碼頭期間，在MOP中對主機各缸進行手動注油檢驗，檢查各注油點的注油情況，結果未發(fā)現注油口堵塞或節(jié)流等現象，注油情況正常。另在海上試航過程中，已對MOP中主機氣缸油耗油量及實際流量計耗油量做了比對，比對結果正常。為此可確認主機氣缸油注油過程及注油量正常，見表2。

3 掃氣中含水或放殘管堵塞

掃氣中含水一旦進入氣缸，同樣會破壞潤滑油膜而造成缸套的異常磨損，或者掃氣箱放殘管堵塞，殘余的氣缸油及結碳被吸入氣缸內而造成磨粒磨損，而可能造成主機掃氣含水的途徑有缸套或者空冷器漏水，空冷器放殘管不通暢或相關閥件開關錯誤，空冷器除水器擋板損壞或安裝錯誤等。為此，檢查空冷器放殘閥開關位置，打開空冷器底部道門檢查空冷器底部及除水器擋板，檢查各缸掃氣箱及放殘管均未發(fā)現異常。

4 主機負荷突變

隨著主機負荷的增加，氣缸套和活塞環(huán)的機械負荷和熱負荷均會增加。如果負荷（轉速）變化過快，則活塞環(huán)和缸套沒有足夠的時間來適應，因此可能會引起缸套的過度磨損，更嚴重的情況下可能會引起缸套變形或開裂。另由于試航船的主機為新機，缸套和活塞沒有經過充分的磨合，發(fā)生此類過度磨損的幾率會更高一些。

為此，經主機廠家調閱COCOS參數記錄分析后發(fā)現，整個試航過程中在主機高負荷運行時多次出現轉速突變的情況。核對時間后，確認為在船舶進行測速、回轉及舵機試驗時使用大舵角，致使主機負荷及轉速突變，見圖3。

經查主機控制軟件版本號為1312-5.1。該版本控制軟件在主機完成程序加速后，只要轉速變化時間在5分鐘之內，程序加速將自動取消，僅靠扭矩限制主機轉速。即當船舶進行測速試驗過程中轉向使用大舵角時，主機負荷突然增加，轉速下降。而當正舵時，主機負荷降低，主機轉速會立即回到設定值。經與MDT溝通后了解，因前期大缸徑（>800 mm）特別是G系列的主機出現缸套異常磨損的情況，所以MDT對主機控制系統進行了升級。在原控制系統中加入了IRL（Index Rate Limiter）功能，該功能主要是限制主機轉速，當主機轉速突然增加或降低時進行限制，以防止缸套的異常磨損或者拉缸。

5 處理方法及結論

將該主機2個異常磨損的缸套及活塞環(huán)換新，并對主機的控制系統軟件進行更新，更新版本號為1609-4。該版本的主機控制系統已加入了IRL控制功能。目前，該船已出廠半年左右，未發(fā)現主機缸套異常磨損的現象。由此可見，由于該機型主機為11個缸，配備3臺增壓器。No.1缸和No.11缸布置離增壓器比較遠，相對其他缸而言掃氣不夠充分，正常運行時燃燒工況較差排溫偏高。再說，負荷突變致使該兩缸的機械負荷和熱負荷超出缸套承受的極限而造成異常磨損。

6 管理要點

目前，隨著船舶主機功率及缸徑的逐漸增大，為防止缸套、活塞的異常磨損。在選擇氣缸油時應嚴格按照主機廠家要求，及時更換高低硫氣缸油并定期取樣檢驗氣缸油的品質。主機運行時應確?？绽淦鞣艢堥y開關位置正確及管路通暢，定期打開各空冷器底部道門檢查空冷器狀況及除水器的狀態(tài)，如有損壞，應及時修理。在清潔主機掃氣箱時，應注意勿堵塞放殘口，放殘管總管應定期用蒸汽吹通以確保暢通。平時操縱主機加減速時應緩慢增減，盡量避免超負荷運行，特別是在大風浪航行時應適當降低轉速，以防止對船舶主機造成不必要的損傷。