浅谈船舶老龄副机的管理

发布时间：2024-07-23

作者：浙江国际海运职业技术学院　徐惠华

导读：轮机员在管理新副机时总会觉得很难体现出技术水平高低,因为新设备故障率低,维修保养的东西少,特别是现在的机舱自动化程度高,轮机员管理起来更加轻松方便。

但是,老龄副机的管理会遇到许多棘手的问题,轮机员管理水平的差异可能会导致副机状况的天壤之别。

下面就笔者在管理某船的三台老龄副机时所遇到的排温高、滑油消耗大而污染重和启动困难三个问题比较有代表性,予以分析,供同行探讨。

三台副机的型号为WARTSIL.A6l20,转速900r/min,额定功率1040kW,透平为ABB公司生产的TPS52。

一、排温高,吃不上负荷

1、危害

排烟温度高,吃不上负荷,不但浪费了能源,更大的问题是对副机的安全造成重大威胁。

许多船上在正常航行时为了满足船舶设备正常的运行,不得不采用两台副机并联运行的办法来降低单机的负荷,这样就造成了燃油的消耗大大提高。

排温高归根到底是燃油没有完全燃烧。

这一方面对燃油造成浪费并污染大气;另一方面,没有燃烧的燃油经过透平,使透平内部结碳,进而使透平的输气效率降低，加剧了燃烧工况,造成燃烧的恶性循环。

而且排温高不但会引起排气阀烧蚀,还会因油膜蒸发而引起副机拉缸的事故。

2、原因分析

根据燃烧理论,燃烧不良造成排烟温度高有油、气、水和压缩比的原因。

油主要由油的品质差、雾化不良、喷油定时滞后和喷油规律的改变引起排烟温度变高的。

对于油的品质,只要能满足柴油机产品的说明要求,对新老副机都一样可以正常使用。

但是本船副机由于磨损问题严重,造成雾化不良、喷油定时滞后和喷油规律改变的现象突出。

首先,高压油泵和喷油器偶件的磨损大,使喷油压力降低,造成雾化不良,供油延迟角增大,造成喷油定时滞后。

其次,凸轮的磨损也有很大的影响,磨损后的凸轮改变了型线和有效工作段,进而改变了喷油规律。

最后,传动齿轮的磨损使曲轴和凸轮轴的传动产生误差,也影响了柴油机的喷油规律和喷油定时。

这些老龄副机不可避免的磨损问题都最终形成油的原因导致副机的排烟温度的升高。

气主要通过换气质量和过量空气系数来影响副机的排烟温度的。

本船副机活塞头部有不同程度的烧蚀和结碳,这样就改变了浅盆型活塞头部的形状，进而改变了进气流的运动轨迹,对油气的混合和换气质量产生不利的影响。

由于燃烧不良高排温的影响下,透平受到污染结碳,特别是喷嘴环和涡轮叶片,使透平效率降低,进气量少,扫气压力低又使过量空气系数降低,在燃烧中形成油多气少的状况,特别是高负荷和刚启动时会冒黑烟。

扫气压力低还会引起进气阀开启时刻的燃气倒灌现象,使进气总管发热,同时使进气道堵塞,更加剧了燃烧条件的恶化。

这些由气的原因造成本船副机的排烟温度大幅升高。

压缩比小也是对本船副机排烟温度高有着很大的影响。

由于连杆大端上瓦的磨损和活塞头部的烧蚀,使压缩比降低,压缩比降低又使压缩温度和压缩压力降低,在燃烧过程中,压缩压力和压缩温度降低就意味着滞燃期增加,整个燃烧过程出现滞后,导致后燃严重,排烟温度升高。

同时,压缩温度和压缩压力降低还将导致整个燃烧过程的最大爆炸压力降低,进而造成燃气推动活塞做功的能力下降了,意味着在相同喷油量的情况下,整台副机的输出有效功率降低,在外界负荷不变的情况下,副机的转速将降低,而本船副机采用WOODWARD全制式调速器，为了保持转速不变,调速器自动增大油门以增加燃气的做功能力,这样就增加了燃油的消耗,由于增加了喷油量,加剧了空气量的不足,这样排烟温度就大大的提高了。

还有活塞环和气缸套内壁的磨损和气阀关闭不严也都使压缩温度和压缩压力降低,产生的后果和压缩比降低一样,又加剧了这一现象,使排烟温度继续升高。

由于冷却不良,气缸套内壁的温度升高,对进气加温,造成进气密度减少,进而造成过量空气系数减少,燃烧不充分使排烟温度升高。本船副机的冷却水压2Par,进口温度73°C,出口温度85°C。

冷却水的压力和温度都在正常范围,所以水的因素可以排除。

3、措施

针对副机由油、气和压缩比而引起的排温高,吃不上负荷现象,采取了以下措施:

首先,对喷油器进行全面的雾化实验,正确的调节启阀压力320Par,出现雾化差的采用换新的方法,勉强可以用的采用研磨修复提高雾化质量。

对高压油泵的偶件进行密封实验,磨损严重的采用换新,磨损小的采用适当的增加柱塞下部的喷油定时调节垫片,以增大喷油提前角。

对凸轮和传动齿轮的磨损总的影响都是使喷油滞后,所以对所有各缸都采用适当增加1度左右的喷油提前角,以弥补磨损所造成的影响。

其次,对扫气系统进了彻底的清洁,对透平进行解体,喷嘴环、涡轮进行清洁,提高透平的效率;对空冷器的气面水面都进行了清洗,以提高冷却效果,降低空气温度提高密度,实践证明,扫气温度降低1℃,排烟温度可以降低2.5℃。

同时对活塞头的积碳进行清除,烧蚀严重的活塞头采用换新。

最后,对连杆大端轴承间隙和压缩比进行测量,间隙超标的,特别是上瓦磨损严重的采用换新轴瓦,压缩比减小的采用薄的缸头床,使压缩比符合说明书的要求;同时对每缸的气缸套内径、搭口间隙、天地间隙进行测量,超磨的活塞环换新。

4、效果

通过上面采取的一些措施,在相同的工况下各缸的排烟温度都得到了明显的下降,测得各缸的压缩压力和最大爆炸压力都得到了提高,透平转速提高,扫气压力提高,扫气温度下降。

在正常运行时，单机已经完全可以满足船舶设备负载的需要。

同时,在相同的输出功率情况下,油门的刻度减少,这些都大大减少了燃油的消耗,提高了船舶的经济性。

二、滑油消耗大且污染大

1、危害

滑油价格昂贵,是船东成本控制的主要对象。

滑油污染造成润滑效果降低,加剧了运动部件的磨损,滑油的总碱值降低加剧部件的腐蚀,严重时还会堵塞油孔,造成轴瓦烧融、拉缸等重大事故。

2、原因分析

滑油消耗大主要由漏泄和烧滑油引起。

漏泄发生在各类油封密封不良的地方,会直接漏到副机周围,这一目了然;还有滑油压力5Par,比冷却水压力高,可能漏到冷却水系统,这在膨胀水柜表面会有滑油,也较容易查找;如果高压油泵的橡皮密封圈老化,用来润滑柱塞与套筒的这路滑油将会漏出高压油泵,最终随漏泄的燃油一起流到燃油漏泄柜中,从而增加了滑油的消耗。

烧滑油从排烟的颜色可以看出,如果严重,排烟颜色会从浅灰色变成蓝色。

造成烧滑油的原因有很多。

如果在吊缸时把活塞上的刮油环安装反了,那就会造成刮油环把滑油刮到燃烧室随燃油一起燃烧。

在气阀导套内的橡皮密封圈如果老化,或者在安装时被戳破,就会导致润滑摇臂的这路滑油顺着气阀进入燃烧室烧掉。

还有本船副机的透平也采用一路单独的系统滑油对轴承进行润滑, TPS52型透平的油密封采用两根piston ring,这种密封效果较差, piston ring很容易失去弹性而降低了密封效果，造成滑油漏入涡轮端被高温的废气所燃烧。

这种现象在运行中油压高,漏泄更严重。

在停止状态,由于预润滑油的压力只有不到2Par,所以漏泄不是很明显,如果漏泄严重,可以通过打开透平放残阀检查，会有滑油流出。

滑油的污染大主要由燃油漏泄到滑油、燃气下窜到曲轴箱和水漏入滑油中引起。

燃油漏泄到滑油中的途径只有通过高压油泵，如果高压油泵内的橡皮圈老化,燃油将通过其内部漏到曲轴箱,这时的滑油总碱值降低,粘温特性改变,轮机员只要打开凸轮轴道门用经验法就可以判断哪个高压油泵出现漏泄。

由于活塞环和气缸套磨损严重造成燃气下窜，高温的燃气使滑油结碳,同时燃气中的颗粒融入滑油中,使滑油酸性变大,颗粒变多。

出现燃气下窜还会造成最大爆炸压力降低,排温升高,并在曲轴箱透气孔会有呛鼻的烟气。

水漏入滑油会使滑油乳化,造成滑油变质。

对于水漏入滑油的途径有很多,有缸套的密封圈老化,冷却水从缸套水腔漏入曲轴箱;有滑油分油机在分离过程中水封水漏泄,造成水进入滑油系统;还有曲轴箱的透气孔也有可能会有污水漏进曲轴箱。

3、措施

在吊缸过程中,对密封环、刮油环进行了更换，确保装环的方向正确,同时对两个磨损超标的缸套也采取了换新,加上气阀导套上的密封圈都采取换新。

在透平解体时对透平的密封部件两根pistonring 进行了更换,消除了透平内滑油的漏泄。

打开凸轮轴道门,对凸轮上有燃油较多的高压油泵进行密封圈换新,以消除滑油在高压油泵上的泄漏。

这样就消除了漏泄的可能。

在保持滑油质量的问题上,对污染严重的滑油采用换新,把污染程度较轻的滑油驳到澄清柜进行循环分离,在分离过程中滑油温度控制在85°C左右,根据滑油的污染程度控制滑油的进机流量,对滑油分离后含水量进行跟踪监测,确保最佳的分离效果。

同时,充分利用自带的离心分油机进行分离,在副机运行中根据滑油质量及时对其进行清洗。

4、效果

滑油从原来每天单机消耗25L降到18L,控制在公司给的单机每天消耗20L的指标内,烧滑油的现象已经消除。

曲轴箱内没有很高的气压和呛鼻的烟气,由活塞环密封不严而造成的燃气下窜现象得到控制。

通过一个航次后,对滑油进行质量检测,滑油的总碱值、粘度、颗粒含量和含水量都在标准范围。

二、启动困难

1、危害

自动化机舱中,都会把停机不需检修的副机放在随时备用的状态,启动困难就会造成自动化机舱的不正常运行,严重时会造成全船失电。

2、原因分析

对于启动困难可以把原因分为两种,第一种是在启动过程达到了发火转速;第二种是启动过程没有达到发火转速。

对于第一种现象,原因是由油引起的,比如油中进入空气,或者喷油定时错误、雾化不良造成多缸不发火;第二种是 由气引起的,比如气压不足,气动马达故障(本船副机由气动马达启动，无空气分配器)或者曲轴变形。

从本船副机启动现象看,在启动过程副机很难达到发火转速,所以断定是由气的原因引起的,再加上已经对副机进行了吊缸,油的原因可以排除。

首先对副机的曲轴臂距差进行测量,可以确定,副机曲轴的变形量在允许范围。

最终就确定了是副机的启动马达有问题,通过解体,发现马达上的啮合齿轮磨损严重,严重的已经在打滑。

所以对较轻的采用修挫,对严重的只有换新啮合齿轮。

四、结束语

老龄船出现的问题会很多,轮机主管人员一定要养成发现问题及时处理的习惯,同时重要的仪表损坏要换新,不然问题多了,会给故障的判断带来很大的困难,甚至会危及设备和人身安全。

只要轮机员多动脑,手勤眼快,用我们扎实的专业技术一定会在老龄船舶管理中给船东带来可观的经济效益。

来源：《天津航海》 

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