一起主機(jī)滑油異常消耗故障排查與分析

陳明 楊勝利 武漢海事職業(yè)學(xué)院

當(dāng)下航運(yùn)市場(chǎng)持續(xù)低迷但競(jìng)爭(zhēng)激烈，各航運(yùn)公司極力要求節(jié)能減排、極力要求節(jié)省船舶營運(yùn)成本，主機(jī)系統(tǒng)滑油的日常消耗量是計(jì)算船舶營運(yùn)成本的重要指標(biāo)之一，發(fā)現(xiàn)主機(jī)系統(tǒng)滑油異常消耗必須及時(shí)查找故障根源，并解決問題。

1.故障的發(fā)現(xiàn)

某船主機(jī)型號(hào)：WARTSILA 5 RT-flex 58 T-D，額定功率：9800KW。筆者某次上船任職，接班即發(fā)現(xiàn)主機(jī)滑油的實(shí)際存量與輪機(jī)日志記錄的賬面存量相比較，少了近5000升，而且查閱近六個(gè)月的輪機(jī)日志，前三個(gè)月每日上報(bào)主機(jī)滑油消耗50 升，后三個(gè)月每日上報(bào)居然高達(dá)100升。主機(jī)滑油虧空，這是一個(gè)不小的數(shù)字！查閱主機(jī)說明書，在額定轉(zhuǎn)速105rpm下，主機(jī)滑油消耗為30L/D；在經(jīng)濟(jì)航速下，主機(jī)運(yùn)行85rpm，每日滑油消耗10～20L為正常。初步判斷主機(jī)滑油可能存在異常消耗，而且持續(xù)了很長時(shí)間沒有引起輪機(jī)管理人員的重視。

接下來航行中觀察到，主機(jī)滑油循環(huán)柜油位每兩天下降1厘米，查閱倉容表，約160升，即每一天主機(jī)滑油循環(huán)柜存儲(chǔ)的油量就減少了約80升，可以肯定主機(jī)滑油日常消耗量確實(shí)過大，必須盡快查找主機(jī)滑油異常消耗的原因。

2.故障的排查和分析

主機(jī)系統(tǒng)滑油的異常消耗主要由外部泄漏和主機(jī)內(nèi)部泄漏兩大因素造成。外部泄漏有滑油冷卻器、滑油管路及其閥件的泄漏，滑油自清濾器自動(dòng)沖洗的排泄，滑油分油機(jī)出現(xiàn)跑油或參數(shù)設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致的運(yùn)行狀態(tài)不正常等等；主機(jī)內(nèi)部泄漏分為活塞冷卻油泄漏和填料函的故障泄漏。

首先排查外部泄漏：該輪自出廠開始營運(yùn)才剛滿五年，滑油管路及其閥件密封狀態(tài)尚好，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的漏油之處；主機(jī)兩側(cè)道門，飛輪處的主機(jī)曲軸軸封，主機(jī)艙底地板及污水井，也沒有發(fā)現(xiàn)明顯油跡；滑油自清濾器型號(hào)是ALFA LAVAL XL280D-25/4，該型濾器沒有設(shè)置自動(dòng)排泄，濾器運(yùn)行時(shí)污渣被存貯在濾器的上部空間，只能通過定期手動(dòng)泄放而排出，在實(shí)際操作中并不存在過量泄放而浪費(fèi)滑油；主機(jī)滑油分油機(jī)始終保持運(yùn)行，但運(yùn)行狀態(tài)良好，對(duì)照說明書，各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置均未見明顯偏差，運(yùn)行中打開排渣口檢查，排渣口干凈清爽，沒有出現(xiàn)跑油現(xiàn)象。綜上，完全可以排除主機(jī)滑油外部泄漏的可能性。

接下來重點(diǎn)排查主機(jī)滑油的內(nèi)部泄漏。

活塞冷卻油是來自主機(jī)滑油管系的系統(tǒng)滑油經(jīng)鉸鏈裝置進(jìn)入十字頭，經(jīng)過十字頭和活塞桿的內(nèi)部通道，到達(dá)活塞頭，經(jīng)噴射管高速噴出，在冷卻空間隨著活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)活塞頭實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制振蕩冷卻，然后經(jīng)過冷卻空間的中間孔道泄放至主機(jī)曲拐箱。如果活塞頭的密封狀態(tài)不佳，例如內(nèi)部O形圈老化、密封面接觸不良或安裝不到位等，冷卻滑油會(huì)從活塞表面泄漏至掃氣箱。主機(jī)停車之后，通過掃氣口檢查活塞狀況，各缸活塞底部均未見明顯油滴滴下，各缸活塞表面也未見滑油泄漏痕跡。而且根據(jù)主管輪機(jī)員回憶，該輪半年前塢修期間，主機(jī)所有缸全部進(jìn)行過吊缸檢修，所有活塞全部按照說明書要求做過壓力試驗(yàn)，未見異常。綜上，基本可以斷定活塞頭冷卻油泄漏的可能性不大。

填料函泄放至單獨(dú)的stuffing box drain tank,與掃氣箱放殘的scavenging box drain tank 是完全分開的。航行中連續(xù)測(cè)量填料函泄放柜和掃氣箱泄放柜存油的增長量，發(fā)現(xiàn)填料函泄放柜存油幾乎不見增長，但是掃氣箱泄放柜存油卻增長異常，每日增長約170升。掃氣箱泄放的殘油主要來自活塞環(huán)從缸套表面刮下來的氣缸油，而氣缸油每日消耗僅100升左右，由此基本可以判定異常消耗的主機(jī)系統(tǒng)滑油是進(jìn)入了掃氣箱，隨掃氣箱放殘的殘油一起排入了污油系統(tǒng)。但是活塞冷卻油未見泄漏，填料函的正常泄放量也不見增長，主機(jī)系統(tǒng)滑油是如何進(jìn)入掃氣箱的？

為徹底查清故障根源，必須先要充分了解主機(jī)填料函的各部件結(jié)構(gòu)構(gòu)造和工作原理。

活塞桿填料函是安裝在氣缸體橫隔板中心孔內(nèi)的密封裝置，具有密封氣缸掃氣空氣、刮除活塞桿的油污和將氣缸與曲軸箱分隔開的作用。

活塞桿填料函基本構(gòu)造如圖1和圖2所示，殼體為兩半式，兩者用四只螺栓12緊固，殼體上部用十只帶止動(dòng)墊片螺栓10（內(nèi)圈）和可拆卸式兩半式法蘭15緊固，法蘭用四只帶止動(dòng)墊片螺栓14（外圈）固定在氣缸橫隔板上。

圖1 填料函正視圖

圖2 填料函俯視圖

填料函內(nèi)部組件見圖3和圖4，分為上下兩部分。上半部分是三道刮油環(huán)2和兩道組合密封環(huán)3和4，均為銅質(zhì)的四段扇形塊組成，環(huán)外側(cè)共用五只拉伸彈簧8箍緊，使環(huán)彈性地緊密地貼合在活塞桿上。三道刮油環(huán)分兩圈，環(huán)的上表面開有泄放槽，通往彈簧外側(cè)的兩半式殼體上的泄放孔，活塞下行時(shí)刮除活塞桿上的污物至掃氣箱。兩道組合密封環(huán)用于密封掃氣箱的氣體防止進(jìn)入曲軸箱。填料函的下半部分是12道刮油環(huán)，分六組，六道環(huán)座5每道環(huán)座安裝兩道刮油環(huán)6，使用六只拉伸彈簧9箍緊在活塞桿上，用于活塞上行時(shí)刮去飛濺到活塞桿上的滑油使其回到曲軸箱。第一組刮油環(huán)彈簧外側(cè)開有徑向泄放孔，通往填料函殼體外兩道O型圈之間的密封空間，用于刮除較臟的部分滑油，并通過管路引至填料函泄放柜。其他五組刮油環(huán)均是環(huán)槽下平面開有泄放孔，刮除的滑油較干凈，依次下行泄放至曲軸箱。

圖3 填料函刮油環(huán)密封環(huán)分解圖

圖4 填料函刮油環(huán)密封環(huán)安裝圖

查找到了主機(jī)掃氣箱放殘量增長異常，為進(jìn)一步判斷是主機(jī)所有缸的掃氣箱放殘量不正常還是單個(gè)缸不正常，某日航行中，我們測(cè)量了主機(jī)各缸掃氣箱24小時(shí)的放殘量，見表1。

表1 填料函檢修前各缸掃氣箱放殘量比較

通過主機(jī)各缸掃氣箱放殘量的比較，可以看出2#、3#、4#缸的掃氣箱放殘量明顯多于1#和5#缸，結(jié)合填料函的各部件結(jié)構(gòu)構(gòu)造和工作原理，可以推斷出2#、3#、4#缸活塞桿上的主機(jī)滑油有可能并沒有被填料函完全刮下，回到曲拐箱，而是隨活塞桿一起被帶到了掃氣箱。但是主機(jī)在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，掃氣箱壓力也基本保持在0.8bar,而曲拐箱通過透氣管直通油霧透氣箱，正常情況下內(nèi)部壓力較低，低壓空間的滑油如何進(jìn)入較高壓力空間的掃氣箱？

測(cè)量到了三個(gè)缸掃氣箱放殘量明顯大于另兩個(gè)缸，而且詢問主管輪機(jī)員，半年前塢修期間，主機(jī)吊缸檢修時(shí)，所有的填料函也全部拆檢過。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，故障剛好自填料函檢修之后就出現(xiàn)了，那么極有可能是2#、3#、4#缸填料函拆裝不正確或零部件存在異常。

我們決定，利用錨泊時(shí)間，拆檢主機(jī)2#、3#、4#缸填料函。通過拆檢，發(fā)現(xiàn)三組填料函都存在一個(gè)共性問題，即各刮油環(huán)、氣封環(huán)完好，未見明顯磨損，見圖5，但是下部六組刮油環(huán)的彈簧卻比使用了五年的舊彈簧還要長約10毫米，見圖6。

圖5 3#、4#缸拆下的刮油環(huán)幾乎未見磨損

圖6 3#、4#缸拆下的刮油環(huán)彈簧比標(biāo)準(zhǔn)件長約10毫米

主機(jī)2#、3#、4#缸填料函的所有刮油環(huán)彈簧使用標(biāo)準(zhǔn)件全部換新，各部件裝復(fù)。航行中再次測(cè)量各缸掃氣箱放殘量，見表2。

表2 3#4#缸填料函檢修后各缸掃氣箱放殘量比較

主機(jī)2#、3#、4#缸填料函拆檢之后，三個(gè)缸的掃氣箱放殘量明顯大幅下降，可以斷定故障的根源就出在這一批不合格的刮油環(huán)彈簧上面。標(biāo)準(zhǔn)彈簧全長600毫米，極難變形，即使使用了五年也未見明顯伸長，拆裝時(shí)使用專用工具兩個(gè)人對(duì)稱使勁拉動(dòng)才能將搭扣勾上，而塢修期間檢修主機(jī)使用的備件彈簧長了10毫米，換算成徑向間隙，等于徑向間隙多出了1.6毫米（10mm/3.14/2）?？梢岳斫鉃?，在同樣條件下與標(biāo)準(zhǔn)彈簧比較，刮油環(huán)和活塞桿之間多出了1.6毫米的間隙。查閱主機(jī)說明書，標(biāo)準(zhǔn)刮油環(huán)寬5.0毫米，磨損極限是1.8毫米。這樣可以推斷，使用了長出10毫米的彈簧，刮油環(huán)與活塞桿之間的間隙就接近于刮油環(huán)的磨損極限，刮油環(huán)完全不起作用，活塞桿上的滑油不能被刮油環(huán)刮下。加之主機(jī)長期低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷運(yùn)行，掃氣壓力較低，曲拐箱的透氣管延伸到煙囪較高位置，導(dǎo)致掃氣箱和曲拐箱內(nèi)部壓力差并不大。因此活塞桿上未能刮下的滑油幾乎全部被帶到了上部空間，被上部三道刮油環(huán)刮到了掃氣箱，經(jīng)放殘管泄放到了主機(jī)掃氣箱泄放柜。每只活塞桿每次上行帶入掃氣箱的滑油量可以這樣計(jì)算出來：80×1000/（3×85×24×60）=0.22(ML),看似微不足道的0.22毫升，導(dǎo)致主機(jī)滑油每日損失80升，長此以往，形成了主機(jī)滑油存量的大量虧損。經(jīng)過對(duì)2#、3#、4#缸填料函的拆檢之后，長時(shí)間觀察，主機(jī)滑油循環(huán)油柜油位幾乎不見下降，主機(jī)掃氣箱放殘量每日增長約80升。自此以后，主機(jī)系統(tǒng)滑油消耗量每日上報(bào)30升，大約八個(gè)月之后，主機(jī)滑油實(shí)際存量與賬面漸漸趨于持平。確認(rèn)此次主機(jī)系統(tǒng)滑油異常消耗故障徹底排除。

3.填料函的拆裝

每次吊缸檢修活塞時(shí)均應(yīng)拆檢填料函，換新嚴(yán)重磨損或損傷的零部件，使其至下個(gè)檢修周期始終處于良好的技術(shù)狀態(tài)。當(dāng)然，在不吊缸的情況下，也能很方便地拆檢填料函。盤車至下止點(diǎn)，在十字頭活塞桿連接螺栓的螺母上安裝兩半式尼龍夾緊工具，在掃氣箱拆下填料函的兩半式法蘭外側(cè)的四只螺栓，緩慢盤車至填料函被輕輕頂起，拆下兩半式法蘭內(nèi)側(cè)的十只螺栓，并拆下兩半式法蘭，向下盤車使填料函隨活塞桿輕松落至曲拐箱（如遇卡阻，可反復(fù)上下盤車，或用木塊敲擊填料函上部）。小心拆下填料函殼體的兩只O型圈并注意保護(hù)（不吊活塞，不便換新），拆下填料函殼體側(cè)面四只緊固螺栓，在曲拐箱合適位置使用兩只手拉葫蘆及吊環(huán)、鋼絲，吊出兩半式殼體，使用專用工具依次拆出各道拉伸彈簧、刮油環(huán)、密封環(huán)。仔細(xì)清潔兩半式殼體及其各環(huán)槽、各泄放孔，仔細(xì)清潔并測(cè)量所有拉伸彈簧、密封環(huán)、刮油環(huán)。填料函組裝完畢，應(yīng)能在活塞桿上下輕松移動(dòng)，不應(yīng)有任何卡阻。安裝殼體上的兩只O型圈，并涂抹適量軸承油，緩慢盤車使填料函上升至填料函孔正確位置，安裝兩半式法蘭，并鎖緊內(nèi)外圈螺栓。

4.結(jié)束語

（1）本次主機(jī)系統(tǒng)滑油異常消耗的根本原因是填料函檢修時(shí)使用了不合格的彈簧備件，故障持續(xù)時(shí)間過長而沒有察覺，增加了相當(dāng)?shù)拇盃I運(yùn)成本，要求輪機(jī)管理人員必須充分重視主機(jī)系統(tǒng)滑油的日常管理，發(fā)現(xiàn)任何異常應(yīng)及時(shí)查找原因，對(duì)易損耗零部件嚴(yán)格按照說明書要求做到正常維修保養(yǎng)，但是也要注意切忌盲目更換備件，仔細(xì)查閱說明書，對(duì)新備件也要有適當(dāng)?shù)蔫b別能力。

(2）希望船舶管理公司岸基部門嚴(yán)格掌控備件的采購和質(zhì)量關(guān)，保障船舶安全營運(yùn)和控制船舶營運(yùn)成本，避免假冒偽劣備件供應(yīng)上船。

（3）本文只在闡述本次填料函故障實(shí)例，僅希望對(duì)同類船舶主機(jī)填料函的正確保養(yǎng)和故障時(shí)拆裝有一點(diǎn)幫助。