船用柴油機潤滑油系統進燃油監測案例分析

任鳳華，劉 墨，呂 躋，王亮

（中國人民解放軍92957 部隊，浙江舟山 316000）

0 引言

柴油機作為船舶動力和電力供應的重要裝備，被稱為船舶的“心臟”。而在柴油機長時間高負荷的工作運行中會產生各種各樣的故障隱患，其中燃油混入潤滑油系統的問題較為常見且影響惡劣。柴油機燃油泄漏進潤滑油系統不僅會破壞潤滑油的潤滑性能，加劇機械磨損造成運動部件不可修復的損傷，甚至會由于機體內的高溫使得潤滑油中燃油油氣發生自燃而引發火災，造成重大裝備事故[1]。因此應定期檢測潤滑油各項指標，有效掌握潤滑油狀態，防止其被燃油污染導致性能失效，影響設備壽命。

1 燃油混入潤滑油系統原因分析

燃油進入潤滑油系統主要有兩個途徑：一是從燃燒室經活塞與氣缸壁之間的間隙進入；二是從高壓油泵進入。

（1）燃油從燃燒室經活塞與氣缸壁之間的間隙進入潤滑油系統。柴油機在正常工作時，通過安裝在氣缸蓋上的噴油器將燃油定時、定量、定壓的噴入燃燒室，然后壓爆燃燒，產生高溫高壓的氣體推動活塞向下運動做功，也可以說，噴入燃燒室中的燃油完全燃燒成了廢氣。但是如果由于某種原因，噴油器噴入了過量的燃油，或者噴入的燃油沒有燃燒完全，多余的燃油就會從活塞與氣缸壁之間的間隙進入油底殼與機油混合，導致機油黏度下降、潤滑性能降低，從而加劇發動機的磨損。而噴油器多噴油的最主要原因就是噴油器針閥卡死，導致燃油直接流入燃燒室，這種情況下燃油并不是在壓縮行程末期才開始噴油，而是一直在向燃燒室中供油，造成大量的燃油無法燃燒而流入油底殼。另外就是噴入燃燒室中的燃油沒有燃燒，在燃燒室中冷凝后流入油底殼，這種情況主要是由于噴油器噴油孔堵塞，噴出來的燃油沒有充分霧化燃燒。

（2）燃油從高壓油泵流入油底殼中與滑油混合。由于高壓油泵在工作中需要滑油潤滑，所以有一個專門的油道通向高壓油泵下方，它的上面是高壓油泵的供油柱塞。如果發生柱塞破裂、卡死、拉上等故障，燃油就會從柱塞與柱塞體之間的間隙流出，與下面的潤滑油混合，然后回流到油底殼中。

2 典型監測案例分析

2.1 案例1

2.1.1 油樣基本信息

此次裝備監測對象為某船1 號發電柴油機，使用通用柴油機潤滑油，取樣位置為油底殼液面高度1/2 略下的深度，取樣時機為機器運轉停機后30 min 內。取樣時柴油機運行10 965 h，潤滑油使用482 h。

2.1.2 監測技術信息

根據監測診斷工作大綱規定及艦艇柴油機潤滑油監測技術要求，潤滑油監測的主要技術信息見表1。

表1 油液主要監測技術信息

2.1.3 監測診斷過程

2021 年2 月7 日，首先對送檢的油樣進行水分檢測、黏度檢測、光譜分析與鐵譜分析等，檢測結果為：水分含量正常；光譜分析各元素濃度正常；鐵譜顯示磨粒大小形貌正常；黏度指標異常。該油樣100 ℃運動黏度測量結果為9.14 mm2/s，相比歷史監測數據下降明顯，為排除滑油油品自身性能下降的原因，建議船方對滑油進行更換處理。

2021 年3 月10 日，在滑油換新使用64 h 后，對1 號發電柴油機再次取樣，同時采集部分新油樣品，一并送檢復測。

2021 年3 月11 日，對復檢的1 號發電柴油機和新油油樣進行化驗檢測。結果顯示：1 號發電柴油機滑油樣品100 ℃運動黏度為10.26 mm2/s，相比新油黏度（13.12 mm2/s）下降了21.8%，依據艦艇柴油機正常換油指標規定，100 ℃柴油機油運動黏度變化率不應超過±20%，送檢的油樣黏度下降率已超標；閉口閃點測量結果為158.1 ℃，測量值雖在換油指標規定范圍內，但相比新油閉口閃點值（206 ℃）下降幅度明顯，達到了23.3%。潤滑油在更換使用僅64 h 的情況下，黏度和閃點均出現大幅下滑，基本確定潤滑油中混進了燃油。建議船方進行故障排查。

2.1.4 問題排查與故障修復

在監測意見指導下，船方及時進行了問題排查：①對1 號發電柴油機各缸噴油器進行了檢查，結果顯示噴油器性能狀態均良好，故障原因排除；②對高壓油泵進行了檢查，結果在油泵滑油回油管內發現存有燃油（圖1），基本可以確定油泵柱塞偶件發生了異常磨損，燃油從間隙向下滲漏與潤滑油發生了混合。

圖1 高壓油泵滑油回油管示意

2021 年3 月18 日，船方組織修理單位對1 號發電柴油機高壓油泵進行了更換，排故完成后潤滑油也進行了換新。在新換滑油使用50 h 和80 h 后船方分別組織了取樣送檢，監測結果如下：100 ℃運動黏度測量結果分別為12.92 mm2/s、13.05 mm2/s，閉口閃點測量值分別為204.7 ℃、201 ℃。黏度、閃點均恢復正常水平且變化趨勢穩定，證明該柴油機燃油混進潤滑油系統的問題已徹底解決。

2.2 案例2

2.2.1 油樣基本信息

裝備監測對象為某船4 號主機，潤滑油使用牌號、取樣位置、取樣時機與案例1 一致。取樣時柴油機運行5111 h，潤滑油使用時間104 h。

2.2.2 監測技術信息

監測技術信息同案例1。

2.2.3 監測診斷過程

2021 年9 月17 日，對送檢油樣進行水分檢測、黏度檢測、閃點分析、光譜分析與鐵譜分析等，檢測結果：水分、光譜、鐵譜指標均正常；黏度、閃點指標異常。該油樣100 ℃運動黏度為9.66 mm2/s，相比歷史監測數據下降明顯，且已低于參考范圍的下限值（主機滑油艙新油黏度為13.41 mm2/s，換油指標規定在用油黏度不超過新油黏度的±20%）；閉口閃點測量結果為154.1 ℃，相比新油閉口閃點值（216℃）下降幅度明顯，達到了28.7%。滑油使用時間僅為104 h，基本排除油品自身性能下降的可能，因此可以確定潤滑油中混進了燃油。建議船方進行故障排查。

2.2.4 問題排查與故障修復

根據監測指導意見，船方對噴油器及高壓油泵進行狀態性能檢查。排查過程中發現，柴油機A 排第8 缸噴油器存在燃油滴漏（圖2），進一步檢查發現噴油嘴與噴油器本體密封變差造成了燃油滲漏。后續船方拆卸了所有的噴油器（圖3），并在試驗臺進行了噴射壓力及霧化試驗，對不合格的噴油器進行全部替換。排故完成后潤滑油也進行了換新，后續跟蹤監測中油液各項指標恢復正常，燃油滲漏問題徹底解決

圖2 噴油器燃油滴漏

圖3 拆卸所有噴油器

3 預防措施

3.1 潤滑油系統的日常管理

柴油機使用管理人員應提高設備的風險管控意識，注意潤滑油系統的日常維護管理，關注使用過程中各項表征和指標，及早發現燃油滲漏故障的早期異常現象，防止問題擴散引發裝備事故。

（1）觀察潤滑油壓力是否變化，燃油混入潤滑油，潤滑油黏度會受到影響，繼而產生壓力低的現象。

（2）注意潤滑油氣味是否異常，燃油相較于潤滑油易揮發，特別是在機器高溫運行下會有部分燃油揮發，潤滑油系統如果能夠明顯聞到燃油的氣味，說明極有可能混入了燃油。

（3）觀察滑油是否被稀釋，燃油混入潤滑油，稱為“燃油稀釋”現象，如果發現潤滑油明顯變稀，則要警惕其是否被燃油所污染。

（4）注意潤滑油液面是否上升，潤滑油在使用中會逐漸消耗，如果發現液面高于加油時的刻度，則可能是混入了燃油。

3.2 潤滑油指標的定期監測

柴油機潤滑油系統應定期取樣送檢，掌握其黏度、閃點等性能指標的變化，以及早判斷滑油是否被燃油污染，做到問題早發現、早排查、早解決。

柴油機不同的運轉周期、磨損狀態，應有不同的取樣間隔時間：①柴油機運轉初期磨合階段，由于機器磨損狀態變化大，故障率較高，潤滑油取樣次數應多一點，間隔時間短一點；②柴油機正常運轉（正常穩定磨損）階段，因磨損狀態變化較小，潤滑油取樣時間間隔應長一些；③柴油機經過長時間運轉，進入部件磨損過程的后期階段，因磨損狀態變化較大，取樣間隔時間應縮短一些；④柴油機在重大修理前后運行發現異常時，應及時進行潤滑油取樣送檢。

4 結語

當前任務形勢日趨復雜多樣，裝備使用強度不斷加大，對柴油機工作的可靠性與安全性提出更高要求。定期開展油液監測可及時掌握船用柴油機潤潤滑和磨損狀態的信息，指導船方科學組織柴油機的狀態維護和潤滑管理，在潤滑油出現污染或性能失效時，準確查明故障原因，縮短檢修周期，有效降低事故風險，提高裝備使用的軍事、經濟效益。