船舶空壓機(jī)連桿大端軸瓦故障實(shí)例分析

現(xiàn)代船舶為了提高傳動(dòng)效率，主機(jī)基本都是直接傳動(dòng)，船舶靠離碼頭時(shí)前進(jìn)倒退需要頻繁啟動(dòng)停車(chē)換向，大型船舶主機(jī)啟動(dòng)完全靠壓縮空氣，主空壓機(jī)在船舶機(jī)動(dòng)航行中至關(guān)重要。風(fēng)冷空壓機(jī)初投資少,不受地方限制,但冷卻效果和質(zhì)量較差，管理要求高,一旦高溫導(dǎo)致潤(rùn)滑油粘度下降,油膜承載能力快速下降,會(huì)導(dǎo)致軸瓦異常磨損,威脅航行安全,帶來(lái)巨大損失。本文對(duì)風(fēng)冷空壓機(jī)WP151L大端軸瓦發(fā)生的故障進(jìn)行分析,總結(jié)管理要點(diǎn),避免同類(lèi)型空壓機(jī)故障的重復(fù)發(fā)生。一、設(shè)備參數(shù)圖1空壓機(jī)圖圖1所示為紹爾風(fēng)冷式空壓機(jī)，型號(hào):WP151L;排量:180立方/小時(shí);工作最大壓力:30/40Bar，速度:1770轉(zhuǎn)/分鐘;功率:38千瓦;級(jí)數(shù)/缸數(shù):3級(jí)/3缸;冷卻形式:風(fēng)冷;熱量消耗:48千焦/秒;工作環(huán)境溫度:從+5到+55攝氏度，允許傾斜角度:22.5度;驅(qū)動(dòng)方式:直接驅(qū)動(dòng);曲拐箱滑油容量:13.6升。二、連桿大端軸瓦故障現(xiàn)象某輪于2022.12.14日08:00,輪機(jī)部工前會(huì)議結(jié)束，剛剛接班不久的二管輪開(kāi)始對(duì)NO.2空壓機(jī)進(jìn)行曲拐箱常規(guī)檢查保養(yǎng)，按照公司體系程序,先斷電掛牌,然后關(guān)閉進(jìn)出口閥門(mén)并泄壓，拆開(kāi)空壓機(jī)道門(mén)發(fā)現(xiàn)油里有金屬粉末,接著拆卸放油旋塞放油,油放到最后,金屬粉末越來(lái)越多,查找二管輪檢修記錄簿,2021年7月NO.2空壓機(jī)故障大修后剛剛吊完缸，因無(wú)備件更換，軸瓦使用修磨后的舊瓦。繼續(xù)往前查記錄,NO.1&2空壓機(jī)在3年內(nèi)有頻繁更換瓦的記錄,放完油底殼的滑油,決定對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行拆解詳細(xì)檢查。三、空壓機(jī)檢查1、一級(jí)的檢查情況圖2一級(jí)大端軸瓦連桿小端軸承正常，圖2連桿大端軸瓦磨損嚴(yán)重，瓦表面鍍層已基本磨損，出現(xiàn)銅色,圖3缸套下部有4道粗的凹槽，查檢修記錄簿，上次吊缸因無(wú)備件更換的是舊瓦。圖3一級(jí)缸套2、二級(jí)的檢查情況圖4二級(jí)大端軸瓦連桿小端滾柱軸承和圖4連桿大端軸瓦都正常,刮油環(huán)失去彈性。查檢修記錄簿,上次吊缸更換的是新瓦。3、三級(jí)的檢查情況圖5三級(jí)曲軸位置圖6三級(jí)大端軸瓦連桿小端滾柱軸承走外圓，連桿大端軸瓦磨損嚴(yán)重且已有過(guò)熱現(xiàn)象,曲軸、瓦背、瓦座都有過(guò)熱發(fā)黑發(fā)藍(lán)。查檢修記錄簿，上次吊缸因無(wú)備件更換的是舊瓦。四、故障分析通過(guò)檢查情況來(lái)看油底殼滑油中大量的金屬粉末是連桿大段軸瓦的異常磨損導(dǎo)致,是什么原因?qū)е逻B桿大段軸瓦頻繁的異常磨損，原因分析如下:(1）通過(guò)測(cè)量，一級(jí)和三級(jí)曲柄銷(xiāo)和軸瓦的間隙測(cè)量超標(biāo),會(huì)導(dǎo)致滑油壓力降低,瓦表面抗壓能力差,造成瓦的異常磨損。以上分析是這次的磨損原因，但應(yīng)該不是頻繁異常磨損的主要原因。(2）曲軸、活塞銷(xiāo)的圓度及圓柱度測(cè)量正常，沒(méi)有明顯的變形。但三級(jí)曲軸和軸瓦表面粗糙，上次檢修記錄沒(méi)有新備件,找的舊瓦修磨后裝復(fù)使用,在無(wú)備件沒(méi)有辦法的情況下用修磨的瓦，一定要把軸瓦安裝到曲軸上用1000目以上的研磨膏進(jìn)行初磨,然后清潔干凈用干凈的潤(rùn)滑油再不斷研磨至光滑，備件供船后第一時(shí)間更換新的軸瓦,不及時(shí)更換可能會(huì)造成二次傷害,修磨的瓦使用不當(dāng)還會(huì)損壞曲軸。這個(gè)是這次的磨損原因,但也應(yīng)該不是頻繁異常磨損的主要原因。(3)一級(jí)缸套下部有4道粗的凹槽，這個(gè)應(yīng)該是上次NO2空壓機(jī)事故原因?qū)е?缸套無(wú)備件更換，這會(huì)導(dǎo)致活塞環(huán)和缸套之間阻力加大,增加了軸瓦的負(fù)荷,也會(huì)增加軸瓦磨損。(4)空壓機(jī)打氣工作時(shí)間及間隔時(shí)間直接影響風(fēng)冷式空壓機(jī)的滑油壓力和滑油溫度，這是空壓機(jī)軸瓦頻繁更換軸瓦的重要因素?？諌簷C(jī)運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短有兩個(gè)因素，一個(gè)是空壓機(jī)的打氣效率，可以單獨(dú)關(guān)閉一個(gè)主空氣瓶出口閥，進(jìn)行輸氣效率測(cè)試,空氣瓶壓力每升高1KG/cm2，這臺(tái)空壓機(jī)需要工作1分鐘40秒,作為10年船齡的空壓機(jī)這種工況還是比較理想的。再一個(gè)是機(jī)艙的耗氣量，這個(gè)決定了空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候和停止時(shí)間，尤其是風(fēng)冷空壓機(jī),這個(gè)尤其關(guān)鍵，水冷的空壓機(jī)可以持續(xù)保證低溫水溫度基本恒定,而空氣冷卻的空壓機(jī)無(wú)法保證空氣溫度恒定，所以空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和停止時(shí)間決定了滑油壓力和溫度，對(duì)停泊和航行兩種狀態(tài)進(jìn)行空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和停止時(shí)間測(cè)試，空壓機(jī)啟動(dòng)壓力設(shè)定為23KG/cm2，停止壓力設(shè)定為28KG/cm2。從表1測(cè)試的數(shù)據(jù)可以看出，壓縮空氣耗氣量太大，空壓機(jī)單次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間很長(zhǎng)，停止時(shí)間太短，空壓機(jī)工作過(guò)于頻繁，每天總運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間太長(zhǎng)。機(jī)艙壓縮空氣非正常消耗的誘因，導(dǎo)致空壓機(jī)長(zhǎng)期超負(fù)荷工作，引起軸瓦頻繁異常磨損。(5)滑油的壓力及溫度影響。因?yàn)榭諌簷C(jī)是風(fēng)冷的，滑油冷卻效果的好壞主要有環(huán)境溫度、空壓機(jī)連續(xù)工作時(shí)間、空壓機(jī)停止運(yùn)行時(shí)間來(lái)決定?；偷膲毫突捅?、滑油溫度息息相關(guān)，NO.2空壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)滑油壓力為0.3MP,由于運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，停止時(shí)間太短，滑油溫度越來(lái)越高，粘度下降,滑油壓力會(huì)逐漸下降到0.26MP，船舶航行到熱帶區(qū)域，空壓機(jī)還會(huì)高溫報(bào)警停止運(yùn)轉(zhuǎn),空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的長(zhǎng)短也決定了滑油的溫度和壓力，這樣的工況會(huì)導(dǎo)致空壓機(jī)持續(xù)高溫,滑油快速氧化變質(zhì)，潤(rùn)滑油粘度指數(shù)變小，滑油潤(rùn)滑性下降，軸瓦異常磨損。五、故障解決方法(1）曲軸研磨至光滑，更換新備件裝復(fù)空壓機(jī)，一級(jí):連桿大端軸瓦、缸套、活塞環(huán)換新。二級(jí):連桿大端軸瓦、刮油環(huán)換新。三級(jí):連桿、連桿小端滾柱軸承、連桿大端軸瓦換新。(2）油底殼徹底清潔，滑油吸入濾器清洗,滑油換新。這里提出一點(diǎn)，不同品牌的空壓機(jī)滑油最好不要混用。(3）著手查找壓縮空氣漏氣點(diǎn)。這里查找漏氣點(diǎn)需要重點(diǎn)提一下機(jī)艙的整體重要性，輪機(jī)長(zhǎng)要統(tǒng)籌安排統(tǒng)一排查，不能安排輪機(jī)員自己查自己的主管設(shè)備，出現(xiàn)漏查或者不查的情況。一定要按照船舶壓縮空氣管路圖逐項(xiàng)排查，主要排查過(guò)程是先排查主機(jī)以外的,都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,停泊時(shí)開(kāi)始排查主機(jī)，用排除法，關(guān)閉主機(jī)所有的壓縮空氣閥，測(cè)試空壓機(jī)工作間隔時(shí)間立刻變?yōu)?.2小時(shí)，可以確定主機(jī)壓縮空氣消耗不正常，繼續(xù)縮小范圍,逐個(gè)打開(kāi)主機(jī)空氣閥,當(dāng)打開(kāi)主機(jī)排氣閥的這一路空氣時(shí),空壓機(jī)打氣間隔時(shí)間立刻縮短變?yōu)?1分鐘,再次關(guān)閉6個(gè)缸的主機(jī)排氣閥的空氣閥，觀察排氣閥桿的下降速度，發(fā)現(xiàn)主機(jī)第4缸的排氣閥桿立刻下降到最底部,可以通過(guò)排氣閥指示桿觀察，確定是4缸排氣閥的問(wèn)題導(dǎo)致壓縮空氣耗氣量異常。查找4缸排氣閥檢修后運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為6655小時(shí),可以看出這個(gè)排氣閥漏氣有很長(zhǎng)的時(shí)間了，而空壓機(jī)也一直就這樣長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)主機(jī)4缸排氣閥進(jìn)行更換后測(cè)試空壓機(jī)工況，從表2可以看出空壓機(jī)總工作時(shí)間為原來(lái)的1/4，單次停止時(shí)間是原來(lái)的3倍。(4)通過(guò)一段時(shí)間的觀察，空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，沒(méi)有高溫報(bào)警,滑油壓力、溫度正常，油底殼沒(méi)有發(fā)現(xiàn)金屬粉末。六、結(jié)束語(yǔ)為杜絕此類(lèi)空壓機(jī)連桿大端軸瓦磨損故障,提出以下建議:(1）船舶管理公司供應(yīng)備件要及時(shí),空壓機(jī)為機(jī)艙重要設(shè)備,由其進(jìn)出港或狹窄水道機(jī)動(dòng)航行，主機(jī)頻繁用車(chē)，用氣量大,空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，舊備件使用不可靠,長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)可能對(duì)曲軸損傷，一但機(jī)動(dòng)航行空壓機(jī)出問(wèn)題，會(huì)引發(fā)主機(jī)失控,導(dǎo)致重大事故。(2)頻繁更換滑油品牌，