“泰瑞莎波羅的海”主機(jī)試航故障分析

范志勇，孟高山，張軍鎖，王洪生

(山海關(guān)船舶重工有限公司，河北 秦皇島 066206)

1 船舶主機(jī)故障及修理過程

“泰瑞莎波羅的海”主機(jī)型號為B&W 6L60MC。主機(jī)故障現(xiàn)場情況：主機(jī)滑油冷卻器漏損，導(dǎo)致海水進(jìn)入滑油循環(huán)系統(tǒng)，滑油乳化，造成主機(jī)十字頭軸承、連桿軸承及主軸承磨損嚴(yán)重。

針對現(xiàn)場情況，船廠工程師提出了如下具體修理方案。

1)主機(jī)6個缸頭車間拆解，缸頭附件排氣閥桿、閥座測量檢查，必要時做翻新處理；啟動閥、安全閥、示功閥等拆解，檢修；油頭檢修，并作臺架霧化試驗。

2)6組活塞抽出，活塞環(huán)全部換新，環(huán)槽清潔測量；活塞燃燒面探傷檢查，必要時做翻新處理；填料函解體，清潔，測量間隙，填料換新。

3)主機(jī)十字頭軸瓦、連桿軸瓦及主軸瓦拆出，全部換新；推力軸承推力塊拆出檢查；十字頭銷子、曲柄銷軸、主軸頸檢查。

4)主機(jī)空冷器、增壓器、滑油冷卻器等全部清潔，檢查，修理。

按上述修理方案，圖1為拆出的連桿軸瓦和主軸瓦磨損情況。從圖1可以看出，拆出的主機(jī)軸瓦磨損嚴(yán)重，部分已經(jīng)脫鉛。檢查相應(yīng)的軸頸，發(fā)現(xiàn)也是磨損嚴(yán)重，隨與相應(yīng)的工程師協(xié)商進(jìn)行磨軸拋光處理，之后根據(jù)相應(yīng)尺寸變化，重新配備軸瓦。圖2為軸頸的磨軸拋光過程。

圖1 主機(jī)軸瓦磨損情況

圖2 磨軸拋光處理

船舶全部工程修理結(jié)束后，船廠安排工程師參加主機(jī)試航，檢驗主機(jī)運(yùn)行狀況。試航過程中發(fā)現(xiàn)新的問題，主機(jī)在轉(zhuǎn)速達(dá)到85 r/min時，增壓器發(fā)生喘振。

2 增壓器喘振分析及排查

造成主機(jī)增壓器喘振的直接原因是進(jìn)氣流量小和高背壓。由于在設(shè)計時增壓器與主機(jī)的配合特性曲線已經(jīng)遠(yuǎn)離喘振區(qū)域，所以主機(jī)轉(zhuǎn)速的高低并不是造成增壓器喘振的原因。因此，從以下3方面進(jìn)行排查原因。

1)氣流通道排查。氣流通道阻塞是造成增壓器喘振的最常見原因。空氣流動路線是：壓氣機(jī)進(jìn)口濾網(wǎng)—壓氣機(jī)—空氣冷卻器—掃氣箱—掃氣口—排氣閥—排氣管—渦輪機(jī)—廢氣鍋爐。廠修記錄顯示，增壓器、空氣冷卻器、掃氣箱等已經(jīng)做過清潔修理，故應(yīng)排除這段線路的空氣通道阻塞，拆除排氣管段，也沒有發(fā)現(xiàn)有雜物或其他污物阻塞，因此排除氣流通道阻塞的原因。

2)環(huán)境溫度高或惡劣的海況環(huán)境影響。環(huán)境溫度高或空氣冷卻器冷卻狀況不佳，造成空氣流量減少，但當(dāng)時機(jī)艙溫度適宜，空冷器剛做完大修，狀況良好，不存在環(huán)境溫度造成空氣流量減少的情況。同時錨地海域，無大風(fēng)大浪，海況良好，也不存在因主機(jī)連動部件與壓氣機(jī)短暫不適配而造成的增壓器背壓升高而發(fā)生喘振的現(xiàn)象。

3)船舶主機(jī)各缸負(fù)荷不均勻影響。通常情況下，由于某缸熄火會導(dǎo)致與該做功時段的增壓器渦輪機(jī)得到的廢氣能量減少，增壓器轉(zhuǎn)速下降，但壓氣機(jī)出口背壓未變化，使該時段壓氣機(jī)排量減少，因而可能引起該喘振。檢查各缸負(fù)荷狀況最直接的方法就是測定各缸的爆發(fā)壓力，繪制示功圖。通過測量發(fā)現(xiàn)No.2缸沒有爆壓，顯然No.2缸內(nèi)部沒有燃燒，該行程沒有做功。檢查油頭和高壓油泵，再次去船上工作間測試油頭霧化能力，狀況良好；為了快速發(fā)現(xiàn)故障，將No.2高壓油泵與其他缸調(diào)換試用，結(jié)果仍然No.2缸依然沒有爆壓，隨排除高壓油泵故障。這時我們將故障排查放在驅(qū)動噴油和氣閥開關(guān)的凸輪軸及凸輪軸傳動機(jī)構(gòu)。

對于2沖程柴油機(jī)，凸輪軸上一般固定著燃油凸輪，廢氣凸輪，控制著燃油的噴射和排氣閥的啟閉。凸輪軸傳動機(jī)構(gòu)位于曲軸與凸輪軸之間，用以使曲軸按一定轉(zhuǎn)速比和定時關(guān)系驅(qū)動凸輪軸回轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，對于2沖程的柴油機(jī)，曲軸和凸輪軸的傳動比是1∶1，在工作過程中，排氣閥、噴油泵等每一工作循環(huán)動作1次。

于是打開凸輪軸箱道門，通過檢查發(fā)現(xiàn)No.2缸的凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動噴油的燃油凸輪從軸上松脫，這樣就造成曲軸每轉(zhuǎn)動1圈，No.2燃油凸輪都不能有效的驅(qū)動噴油，也就造成No.2缸沒有進(jìn)油，進(jìn)而沒有燃燒爆壓，不會做功。從而找到了造成增壓器喘振的真正原因。

3 故障排除

圖3所示為凸輪在軸上的安裝形式。

圖3 無鍵式凸輪軸的安裝

確定凸輪軸故障后，船廠工程師將No.2組凸輪軸拆下。凸輪軸上的燃油凸輪和廢氣凸輪都是通過過盈配合固定在凸輪軸上，凸輪內(nèi)孔與軸的配合面加工成一定的錐度，凸輪內(nèi)孔車有一道淺的環(huán)形布油槽與油孔相通，裝配時，把凸輪套在軸上采用液壓擴(kuò)孔套合的方法將凸輪牢固地安裝在凸輪軸上,按照說明書，重新將燃油凸輪固定安裝在凸輪軸上，工作完成后，啟動主機(jī)，故障排除。

4 結(jié)束語

正常情況下，修理完工的船舶進(jìn)行主機(jī)試航試

驗是為了檢驗修理的質(zhì)量和效果，一般情況下不會出現(xiàn)不良狀況。但是，一旦出現(xiàn)了新的故障，工程師需要根據(jù)現(xiàn)場情況盡快確定故障原因，并找到解決方案。

從這個案例來看，雖然由于燃油凸輪從軸上松脫造成增壓器喘振的原因比較少見，但是從造成增壓器故障的幾方面原因逐一分析，透過現(xiàn)象，抓住本質(zhì)，逐一排查，終究可以找出問題所在。