主機燃油泄漏到滑油系統的故障原因分析

趙金亮

（中海油能源發展采油服務公司曹妃甸FPSO作業公司 天津 300457）

主機燃油泄漏到滑油系統的故障原因分析

趙金亮

（中海油能源發展采油服務公司曹妃甸FPSO作業公司 天津 300457）

本文簡述了MAN 16V32/40型雙燃料柴油機運行時，燃油泄漏到滑油系統造成滑油污染的案例。文中對滑油污染后，主機出現的問題和當時主機運行狀況及主機的保護控制系統的反應做了描述。針對主機出現的現象和控制系統的反應，操作維修人員做大量的檢查確認，最后發現問題的所在，及時維修。滑油系統遭污染后，會對主機的運行造成很大的危害，甚至損壞主機造成事故。在以后的工作中，我們通過各種技術手段來避免燃油泄漏到主機滑油系統中，另外運用各種方法監測滑油狀況，保證主機正常運轉。

雙燃料柴油機；燃油污染滑油；運行狀況及現象；防護措施

1 動力設備的運行狀況

曹妃甸FPSO的動力系統是5臺MAN16v32/40型柴油機和1臺solar titan130型透平組成的，MAN 16v32/40柴油機最大可用功率是7540KW，solar titan130最大功率是12.5WM。曹妃甸油田在正常生產時總的設備載荷28MW左右，外輸時達到30MW左右，這個負載下，需要1臺透平和4臺主機在線，由于受天然氣量限制，透平帶載6WM，每臺主機帶載5.5MW，外輸時每臺主機帶載6.2MW左右。

2 主機出現的故障及檢查

2.1 主機出現的故障

2013年3月6號，動力值班人員在MCC檢查完主機的各項參數后，到主機房巡檢時發現3#主機的油霧探測器指示器在1到4之間波動（油霧探測器的關斷值是10）。正常情況下，油霧探測器是在0的位置，不會波動的。油霧探測器的波動意味曲軸箱里油氣濃度的增大了，很可能是設備某個地方出了問題。迅速啟動備用機，將3#主機下線。

因為油霧探測器波動幅度不大，我們不需要緊急停車。在備用機啟動過程中，我們再次檢查了3#主機所有的運行參數：主機的各缸飛濺油溫度，最高值和最低值相差2度，正常；檢查主機主軸瓦溫度正常，檢查主機滑油壓力和溫度，各缸排煙溫度，冷卻水系統數據均正常；測量曲軸箱壓力2mbar,壓力正常，用點溫槍檢查主機凸輪軸軸瓦及推力軸瓦的外部溫度，正常；并從滑油管線進主機前的取樣口取樣，送到化驗室蒸餾法測量滑油含水。另外主機冷卻水儲存罐的液位也沒有明顯變化。

待主機停穩，設備需要后潤滑15分鐘。期間我們檢查了滑油分油機的水封水管線，并沒有發現有水流出，從而排除了有水通過滑油分油機進入主機滑油系統的可能性。待主機后潤滑完成后，隔離主機等待后續檢查。

2.2 主機故障檢查

油霧探測器是主機的一個監測保護系統，工作原理是它能及時檢測出有否因軸承過熱或活塞環損傷造成過量漏氣等故障而導致在曲軸箱內形成油霧，從而監視柴油機的主要運行部件——曲軸和氣缸的工作狀況是否正常。在柴油機運行過程中它通過采樣管系不停地抽出曲軸箱內的油氣，并送至一個靈敏且準確的濃度測量裝置。該濃度測量裝置包括一個紅外線發射二極管和對側一個光電接收二級管。光電二級管感受紅外線產生的光強度，并將光強度信號轉換為電信號送至電子鑒定裝置來判定設備是否出現問題。

首先儀表人員檢查油霧探測器是否正常。檢查油霧探測器取樣管線中的介質是什么東西，水還是油。另外需要檢查油霧探測器的工作狀態。檢查后確認油霧探測器沒有問題，工作正常。然而在油霧探測器取樣管線中，有輕質油一樣的液體，但不是水，另外這種液體有很濃烈的燃油味。

另外針對油霧探測器工作原理和監測的設備的部位，我們重點檢查主機的運動部件是否有異常，并確認是否有水進入了滑油系統。我們打開3#主機曲軸箱邊蓋和凸輪軸邊蓋，1.檢查了曲軸的主軸瓦和連桿瓦，活塞和缸套，這個位置是檢查的重點，也是最容易引起油霧探測器波動和報警的部位。用點溫槍檢查主軸瓦和連桿瓦的溫度，活塞和缸套的溫度，沒有發現異常情況，相同位置點的溫度相差不大。通過外觀檢查主機主軸瓦和連桿瓦的邊緣，確認主軸瓦和連桿瓦沒有異常，并用撬杠輕輕撥動連桿，確認連桿瓦能在曲軸上左右滑動，并仔細檢查連桿瓦和曲軸表面有無異常。2.檢查活塞和缸套表面，確認表面是否有磨損，拉傷的痕跡。正常，沒有發現問題。3.檢查主機曲軸箱油底殼有無鐵屑或者金屬等物質，檢查前后驅動齒輪有無異常，也沒有發現問題。4.檢查是否有水泄漏到曲軸箱的跡象。特別注意缸頭閥座是否漏水，缸套內側和外側有無漏水的跡象，檢查曲軸箱內部等有可能出現漏水問題的地方，沒有異常。5.檢查主機的凸輪軸軸瓦和推力軸承也沒有發現問題。6.電動盤車，盤車到活塞上止點和下至點進一步檢查缸套和活塞有無磨損和拉傷的痕跡，并檢查各部件運動時有無異常，沒有發現問題。在盤車過程中發現B4的缸頭輕微漏水，冷卻水順著缸頭內壁流到曲軸箱里。

但我們分析這不是油霧探測器波動的原因，因為在正常運轉時，氣缸里的冷卻水是不會從氣缸內壁流入曲軸箱的。為了不干擾我們檢查，在主機經過足夠的冷卻后，我們放掉機體中的冷卻水，防止水進入滑油形成乳化。并標記漏水位置以后維修。

啟動預潤滑油泵檢查主機的潤滑情況，都正常，在主機滑油泵運轉時，我們發現3#主機滑油氣味有很重的燃油的味道，滑油的顏色也有點黑。由此我們猜測是否有燃油進入了滑油系統。

由于海上的化驗設備有限，我們只能檢測主機滑油含水和閃點。蒸餾法測量結果是含水0.05%，閃點高于170度（CATEX 30DP SEA40滑油閃點為240度，超出了現有設備的測量量程），0.05%的滑油含水是不會引起油霧探測器波動的。滑油中是否含有燃油，需要取滑油油樣送陸地化驗，檢查滑油的各個數據是否合格。

3 主機燃油泄漏進滑油系統故障的檢查確認

燃油進入滑油的故障，主要檢查主機的高壓油泵和噴油器，這兩個部件是出現問題都會造成燃油進入滑油系統。

3.1 高壓油泵的檢查

圖1 高壓油泵結構圖

圖2 高壓油泵驅動輪

首先檢查高壓油泵（如圖1），燃油在高壓油泵的燃油腔里，并通過柱塞的上下運動將燃油輸送到噴油器里。高壓油泵在運轉時，燃油腔里的燃油壓力波動比較大，如果燃油發生泄漏，需要通過3道密封圈才能進入下面滑油泄放的空間內，或者工藝孔上的絲堵損壞脫落造成燃油泄漏。檢查時我們打開主機燃油管線閥門，保持燃油管線壓力正常，電動盤車，通過高壓油泵柱塞的上下運動，觀察是否有燃油從凸輪軸和高壓油泵接觸面處流出，結果并沒有發現高壓油泵有燃油滴落的現象（如圖2）。

3.2 噴油器的檢查

我們打開16個缸頭蓋，逐個拆除噴油器壓塊，檢查噴油器上部槽中是否有燃油。發現A8的噴油器底部有明顯的燃油（如圖3），我們拆除了A8的噴油器，在試驗臺上效驗，進一步確認是否是A8的噴油器發生故障。如(圖3)，當效驗壓力增加到30bar左右時，燃油就從噴油器的工藝孔堵處噴出。

圖3 噴油器泄漏燃油

問題找到了，3#主機油霧探測器波動是因為有燃油進入滑油系統，由于燃油的揮發性高，在主機的曲軸箱里形成過多的油氣觸發油霧探測器波動。為了確保其他的噴油器是在正常的工作狀態，我們拆除所有的噴油器，放在效驗臺上試驗，其他的噴油器沒問題。更換A8的噴油器，同時將漏水的缸頭一并更換。

陸地的滑油化驗結果顯示，滑油稀釋嚴重，大于15（正常為＜3），閃點為184度，降低了41度，（正常值為225度），建議更換滑油。根據化驗要求，我們更換了主機滑油，并清潔油底殼，重新加注新滑油。

4 主機噴油器故障原因分析及預防措施

4.1 噴油器故障分析

從3#主機A8噴油器漏油位置看（如圖4），燃油是從噴油器工藝孔塞漏出的（噴油器工藝孔塞是在加工制造過程中安裝上去的）。噴油器在安裝前，需先在噴油器效驗臺上安裝噴油嘴，并調節噴油器霧化壓力，壓力為370bar。每次噴油器在效驗臺上效驗時，需要檢查噴油器上的噴油嘴霧化效果，并且檢查各個密封面的狀況。在A8這個噴油器安裝效驗時并未發現噴油器孔塞上有漏點。查看維修記錄后發現這個噴油器的使用時間只有三個多月，是個新的噴油器。我們從EDS系統中調取了當時各缸的排煙溫度（如圖5），排煙溫度從3月6號上午9點左右開始下降，最初溫度是355度左右，一直下午6點到停機時335度，排煙溫度下降不是很大，所以噴油嘴孔沒有堵塞，也就排除了是噴油嘴的噴油孔堵塞致使絲堵承受壓力過大造成燃油泄漏的。綜合各項檢查數據，我們認為是噴油器漏油可能是工藝孔塞和工藝孔公差配合不好，從孔塞和工藝孔的縫隙中漏出來的。

4.2 改進措施

4.2.1 操作程序優化和檢查項目改進

為了避免這種故障，我們在主機的操作維護中，注意噴油器效驗壓力不能超過允許值370bar，同時注意在370 bar這個效驗壓力時工藝孔的絲堵處有無泄漏的跡象。另外主機在日常的停機操作中，如果主機在原油模式運行，先將主機切為柴油模式，多運行一段時間，讓柴油徹底清潔噴油器，避免再次起車時因為原油在噴油器低溫凝結而增加噴油器絲堵承受的壓力。

4.2.2 備件質量控制

除此之外，我們與MAN廠家做了溝通，描述了噴油器出現的問題，他們承認這個噴油器的質量確實有問題，并做出承諾以后對備件的質量嚴格把關和測試。并對這個有問題的噴油器進行更換。

4.2.3 PM控制監測

在主機滑油的PM中，除了三個月的滑油化驗詳單外，我們增加了周檢化驗滑油粘度項目。我們的燃油在同溫度時粘度低于滑油粘度很多，因此通過對比同溫度時，主機使用中的滑油和新滑油流動速度，來確認使用中的滑油是否在正常的粘度內，如果粘度超出規定，就能及時發現問題。同時做滴定實驗，來對比每周滑油顏色的變化，觀察滑油是否有污染。確保在主機滑油有問題時第一時間發現，避免損壞主機。

結語

柴油機燃油泄漏到滑油系統是很危險的，尤其設備在高負荷運轉時設備的任何小瑕疵都會對設備造成非常大的損傷，滑油的污染對設備損害特別大，它增大了設備的磨損，造成運動部件不可修復的損傷。另外由于機體內高溫，滑油中的燃油油氣可能會自燃而引發火災，就會造成重大事故。因此對主機設備滑油系統的管理和維護，我們應該慎之又慎，做到早預防，早發現，早解決，確保主機高效平穩運轉。