淺談船舶老齡副機的管理

輪機員在管理新副機時總會覺得很難體現(xiàn)出技術(shù)水平高低,因為新設(shè)備故障率低,維修保養(yǎng)的東西少,特別是現(xiàn)在的機艙自動化程度高,輪機員管理起來更加輕松方便。但是,老齡副機的管理會遇到許多棘手的問題,輪機員管理水平的差異可能會導(dǎo)致副機狀況的天壤之別。下面就筆者在管理某船的三臺老齡副機時所遇到的排溫高、滑油消耗大而污染重和啟動困難三個問題比較有代表性,予以分析,供同行探討。三臺副機的型號為WARTSIL.A6l20,轉(zhuǎn)速900r/min,額定功率1040kW,透平為ABB公司生產(chǎn)的TPS52。一、排溫高,吃不上負(fù)荷1、危害排煙溫度高,吃不上負(fù)荷,不但浪費了能源,更大的問題是對副機的安全造成重大威脅。許多船上在正常航行時為了滿足船舶設(shè)備正常的運行,不得不采用兩臺副機并聯(lián)運行的辦法來降低單機的負(fù)荷,這樣就造成了燃油的消耗大大提高。排溫高歸根到底是燃油沒有完全燃燒。這一方面對燃油造成浪費并污染大氣;另一方面,沒有燃燒的燃油經(jīng)過透平,使透平內(nèi)部結(jié)碳,進而使透平的輸氣效率降低，加劇了燃燒工況,造成燃燒的惡性循環(huán)。而且排溫高不但會引起排氣閥燒蝕,還會因油膜蒸發(fā)而引起副機拉缸的事故。2、原因分析根據(jù)燃燒理論,燃燒不良造成排煙溫度高有油、氣、水和壓縮比的原因。油主要由油的品質(zhì)差、霧化不良、噴油定時滯后和噴油規(guī)律的改變引起排煙溫度變高的。對于油的品質(zhì),只要能滿足柴油機產(chǎn)品的說明要求,對新老副機都一樣可以正常使用。但是本船副機由于磨損問題嚴(yán)重,造成霧化不良、噴油定時滯后和噴油規(guī)律改變的現(xiàn)象突出。首先,高壓油泵和噴油器偶件的磨損大,使噴油壓力降低,造成霧化不良,供油延遲角增大,造成噴油定時滯后。其次,凸輪的磨損也有很大的影響,磨損后的凸輪改變了型線和有效工作段,進而改變了噴油規(guī)律。最后,傳動齒輪的磨損使曲軸和凸輪軸的傳動產(chǎn)生誤差,也影響了柴油機的噴油規(guī)律和噴油定時。這些老齡副機不可避免的磨損問題都最終形成油的原因?qū)е赂睓C的排煙溫度的升高。氣主要通過換氣質(zhì)量和過量空氣系數(shù)來影響副機的排煙溫度的。本船副機活塞頭部有不同程度的燒蝕和結(jié)碳,這樣就改變了淺盆型活塞頭部的形狀，進而改變了進氣流的運動軌跡,對油氣的混合和換氣質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。由于燃燒不良高排溫的影響下,透平受到污染結(jié)碳,特別是噴嘴環(huán)和渦輪葉片,使透平效率降低,進氣量少,掃氣壓力低又使過量空氣系數(shù)降低,在燃燒中形成油多氣少的狀況,特別是高負(fù)荷和剛啟動時會冒黑煙。掃氣壓力低還會引起進氣閥開啟時刻的燃?xì)獾构喱F(xiàn)象,使進氣總管發(fā)熱,同時使進氣道堵塞,更加劇了燃燒條件的惡化。這些由氣的原因造成本船副機的排煙溫度大幅升高。壓縮比小也是對本船副機排煙溫度高有著很大的影響。由于連桿大端上瓦的磨損和活塞頭部的燒蝕,使壓縮比降低,壓縮比降低又使壓縮溫度和壓縮壓力降低,在燃燒過程中,壓縮壓力和壓縮溫度降低就意味著滯燃期增加,整個燃燒過程出現(xiàn)滯后,導(dǎo)致后燃嚴(yán)重,排煙溫度升高。同時,壓縮溫度和壓縮壓力降低還將導(dǎo)致整個燃燒過程的最大爆炸壓力降低,進而造成燃?xì)馔苿踊钊龉Φ哪芰ο陆盗?意味著在相同噴油量的情況下,整臺副機的輸出有效功率降低,在外界負(fù)荷不變的情況下,副機的轉(zhuǎn)速將降低,而本船副機采用WOODWARD全制式調(diào)速器，為了保持轉(zhuǎn)速不變,調(diào)速器自動增大油門以增加燃?xì)獾淖龉δ芰?這樣就增加了燃油的消耗,由于增加了噴油量,加劇了空氣量的不足,這樣排煙溫度就大大的提高了。還有活塞環(huán)和氣缸套內(nèi)壁的磨損和氣閥關(guān)閉不嚴(yán)也都使壓縮溫度和壓縮壓力降低,產(chǎn)生的后果和壓縮比降低一樣,又加劇了這一現(xiàn)象,使排煙溫度繼續(xù)升高。由于冷卻不良,氣缸套內(nèi)壁的溫度升高,對進氣加溫,造成進氣密度減少,進而造成過量空氣系數(shù)減少,燃燒不充分使排煙溫度升高。本船副機的冷卻水壓2Par,進口溫度73°C,出口溫度85°C。冷卻水的壓力和溫度都在正常范圍,所以水的因素可以排除。3、措施針對副機由油、氣和壓縮比而引起的排溫高,吃不上負(fù)荷現(xiàn)象,采取了以下措施:首先,對噴油器進行全面的霧化實驗,正確的調(diào)節(jié)啟閥壓力320Par,出現(xiàn)霧化差的采用換新的方法,勉強可以用的采用研磨修復(fù)提高霧化質(zhì)量。對高壓油泵的偶件進行密封實驗,磨損嚴(yán)重的采用換新,磨損小的采用適當(dāng)?shù)脑黾又虏康膰娪投〞r調(diào)節(jié)墊片,以增大噴油提前角。對凸輪和傳動齒輪的磨損總的影響都是使噴油滯后,所以對所有各缸都采用適當(dāng)增加1度左右的噴油提前角,以彌補磨損所造成的影響。其次,對掃氣系統(tǒng)進行了徹底的清潔,對透平進行解體,噴嘴環(huán)、渦輪進行清潔,提高透平的效率;對空冷器的氣面水面都進行了清洗,以提高冷卻效果,降低空氣溫度提高密度,實踐證明,掃氣溫度降低1℃,排煙溫度可以降低2.5℃。同時對活塞頭的積碳進行清除,燒蝕嚴(yán)重的活塞頭采用換新。最后,對連桿大端軸承間隙和壓縮比進行測量,間隙超標(biāo)的,特別是上瓦磨損嚴(yán)重的采用換新軸瓦,壓縮比減小的采用薄的缸頭床,使壓縮比符合說明書的要求;同時對每缸的氣缸套內(nèi)徑、搭口間隙、天地間隙進行測量,超磨的活塞環(huán)換新。4、效果通過上面采取的一些措施,在相同的工況下各缸的排煙溫度都得到了明顯的下降,測得各缸的壓縮壓力和最大爆炸壓力都得到了提高,透平轉(zhuǎn)速提高,掃氣壓力提高,掃氣溫度下降。在正常運行時，單機已經(jīng)完全可以滿足船舶設(shè)備負(fù)載的需要。同時,在相同的輸出功率情況下,油門的刻度減少,這些都大大減少了燃油的消耗,提高了船舶的經(jīng)濟性。二、滑油消耗大且污染大1、危害滑油價格昂貴,是船東成本控制的主要對象?；臀廴驹斐蓾櫥Ч档?加劇了運動部件的磨損,滑油的總堿值降低加劇部件的腐蝕,嚴(yán)重時還會堵塞油孔,造成軸瓦燒融、拉缸等重大事故。2、原因分析滑油消耗大主要由漏泄和燒滑油引起。漏泄發(fā)生在各類油封密封不良的地方,會直接漏到副機周圍,這一目了然;還有滑油壓力5Par,比冷卻水壓力高,可能漏到冷卻水系統(tǒng),這在膨脹水柜表面會有滑油,也較容易查找;如果高壓油泵的橡皮密封圈老化,用來潤滑柱塞與套筒的這路滑油將會漏出高壓油泵,最終隨漏泄的燃油一起流到燃油漏泄柜中,從而增加了滑油的消耗。燒滑油從排煙的顏色可以看出,如果嚴(yán)重,排煙顏色會從淺灰色變成藍色。造成燒滑油的原因有很多。如果在吊缸時把活塞上的刮油環(huán)安裝反了,那就會造成刮油環(huán)把滑油刮到燃燒室隨燃油一起燃燒。在氣閥導(dǎo)套內(nèi)的橡皮密封圈如果老化,或者在安裝時被戳破,就會導(dǎo)致潤滑搖臂的這路滑油順著氣閥進入燃燒室燒掉。還有本船副機的透平也采用一路單獨的系統(tǒng)滑油對軸承進行潤滑,TPS52型透平的油密封采用兩根pistonring,這種密封效果較差,pistonring很容易失去彈性而降低了密封效果，造成滑油漏入渦輪端被高溫的廢氣所燃燒。這種現(xiàn)象在運行中油壓高,漏泄更嚴(yán)重。在停止?fàn)顟B(tài),由于預(yù)潤滑油的壓力只有不到2Par,所以漏泄不是很明顯,如果漏泄嚴(yán)重,可以通過打開透平放殘閥檢查，會有滑油流出?；偷奈廴敬笾饕扇加吐┬沟交?、燃?xì)庀赂Z到曲軸箱和水漏入滑油中引起。燃油漏泄到滑油中的途徑只有通過高壓油泵，如果高壓油泵內(nèi)的橡皮圈老化,燃油將通過其內(nèi)部漏到曲軸箱,這時的滑油總堿值降低,粘溫特性改變,輪機員只要打開凸輪軸道門用經(jīng)驗法就可以判斷哪個高壓油泵出現(xiàn)漏泄。由于活塞環(huán)和氣缸套磨損嚴(yán)重造成燃?xì)庀赂Z，高溫的燃?xì)馐够徒Y(jié)碳,同時燃?xì)庵械念w粒融入滑油中,使滑油酸性變大,顆粒變多。出現(xiàn)燃?xì)庀赂Z還會造成最大爆炸壓力降低,排溫升高,并在曲軸箱透氣孔會有嗆鼻的煙氣。水漏入滑油會使滑油乳化,造成滑油變質(zhì)。對于水漏入滑油的途徑有很多,有缸套的密封圈老化,冷卻水從缸套水腔漏入曲軸箱;有滑油分油機在分離過程中水封水漏泄,造成水進入滑油系統(tǒng);還有曲軸箱的透氣孔也有可能會有污水漏進曲軸箱。3、措施在吊缸過程中,對密封環(huán)、刮油環(huán)進行了更換，確保裝環(huán)的方向正確,同時對兩個磨損超標(biāo)的缸套也采取了換新,加上氣閥導(dǎo)套上的密封圈都采取換新。在透平解體時對透平的密封部件兩根pistonring進行了更換,消除了透平內(nèi)滑油的漏泄。打開凸輪軸道門,對凸輪上有燃油較多的高壓油泵進行密封圈換新,以消除滑油在高壓油泵上的泄漏。這樣就消除了漏泄的可能。在保持滑油質(zhì)量的問題上,對污染嚴(yán)重的滑油采用換新,把污染程度較輕的滑油駁到澄清柜進行循環(huán)分離,在分離過程中滑油溫度控制在85°C左右,根據(jù)滑油的污染程度控制滑油的進機流量,對滑油分離后含水量進行跟蹤監(jiān)測,確保最佳的分離效果。同時,充分利用自帶的離心分油機進行分離,在副機運行中根據(jù)滑油質(zhì)量及時對其進行清洗。4、效果滑油從原來每天單機消耗25L降到18L,控制在公司給的單機每天消耗20L的指標(biāo)內(nèi),燒滑油的現(xiàn)象已經(jīng)消除。曲軸箱內(nèi)沒有很高的氣壓和嗆鼻的煙氣,由活塞環(huán)密封不嚴(yán)而造成的燃?xì)庀赂Z現(xiàn)象得到控制。通過一個航次后,對滑油進行質(zhì)量檢測,滑油的總堿值、粘度、顆粒含量和含水量都在標(biāo)準(zhǔn)范圍。二、啟動困難1、危害自動化機艙中,都會把停機不需檢修的副機放在隨時備用的狀態(tài),啟動困難就會造成自動化機艙的不正常運行,嚴(yán)重時會造成全船失電。2、原因分析對于啟動困難可以把原因分為兩種,第一種是在啟動過程達到了發(fā)火轉(zhuǎn)速;第二種是啟動過程沒有達到發(fā)火轉(zhuǎn)速。對于第一種現(xiàn)象,原因是由油引起的,比如油中進入空氣,或者噴油定時錯誤、霧化不良造成多缸不發(fā)火;第二種是由氣引起的,比如氣壓不足,氣動馬達故障(本船副機由氣動馬達啟動，無空氣分配器)或者曲軸變形。從本船副機啟動現(xiàn)象看,在啟動過程副機很難達到發(fā)火轉(zhuǎn)速,所以斷定是由氣的原因引起的,再加上已經(jīng)對副機進行了吊缸,油的原因可以排除。首先對副機的曲軸臂距差進行測量,可以確定,副機曲軸的變形量在允許范圍。