馮偉 孫曉磊
（大連海事大學(xué)）
導(dǎo)讀
針對(duì)某實(shí)船發(fā)電柴油機(jī)飛輪端甩油故障現(xiàn)象，對(duì)故障原因和故障處理措施進(jìn)行了分析，Z終確定滑油透氣管的液柱導(dǎo)致故障產(chǎn)生。
針對(duì)故障原因，闡述了故障預(yù)防及改造措施，一方面為輪機(jī)管理人員在輪機(jī)管理過(guò)程中提供參考建議，另一方面為設(shè)備設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中提供改進(jìn)措施。
一、故障描述
某輪于2008年投入營(yíng)運(yùn)，配置3臺(tái)Auxpac520W4L20發(fā)電柴油機(jī)。
2016年1月17日，NO.2 發(fā)電柴油機(jī)出現(xiàn)故障：飛輪端有油液甩出。
發(fā)現(xiàn)飛輪端甩油后，對(duì)NO.2 號(hào)發(fā)電柴油機(jī)進(jìn)行停機(jī)處理，并進(jìn)行清潔和故障排查工作，并確認(rèn)甩出的油為滑油，此時(shí)啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)供系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
在停機(jī)狀態(tài)下，對(duì)飛輪及與其相關(guān)的部件、管路進(jìn)行清潔，由于只有預(yù)潤(rùn)滑泵運(yùn)轉(zhuǎn)，滑油壓力僅維持在2bar左右，壓力較低，經(jīng)過(guò)1天的觀察，未發(fā)現(xiàn)任何泄漏。
于是改變策略，啟動(dòng)NO.2號(hào)發(fā)電柴油機(jī)進(jìn)行運(yùn)行檢查，在運(yùn)行狀態(tài)下，機(jī)帶滑油泵運(yùn)轉(zhuǎn)，滑油壓力上升至 5.5 bar 左右，在持續(xù)運(yùn)行 3h 內(nèi)，滑油管路及其接頭均干燥，仍未發(fā)現(xiàn)滑油泄漏；在運(yùn)行3h 之后，發(fā)電柴油機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)甩油現(xiàn)象。
由于飛輪處位置狹窄、光線不足，并且油滴四處飛濺導(dǎo)致飛輪附近的設(shè)備及管路均有油跡，肉眼無(wú)法判斷滑油的泄漏位置；
在繼續(xù)運(yùn)行2h后，甩出的滑油量具有減小的趨勢(shì)。
在啟動(dòng)運(yùn)行的5h時(shí)間內(nèi)，油底殼中的油量沒(méi)有明顯減少。
此時(shí)為保障設(shè)備的安全，再次啟用備用發(fā)電柴油機(jī)，并再次對(duì)NO.2 發(fā)電柴油機(jī)進(jìn)行停機(jī)處理并清潔。
二、故障原因分析
1．管路泄漏，滴落在飛輪附近，由飛輪或者飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)所帶動(dòng)的空氣打散并甩出。
如果滑油管路泄漏，在運(yùn)行初期就會(huì)出現(xiàn)甩油現(xiàn)象，并且在甩油發(fā)生前，在滑油管路或接頭處會(huì)有較為明顯的油滴滴落。
以上推論與實(shí)際現(xiàn)象不符，可以排除滑油管路泄漏的可能。
2．油底殼內(nèi)的滑油由曲軸輸出端的軸封甩出
（1）正常情況下，曲軸及連桿大端回轉(zhuǎn)的Z低點(diǎn)比油底殼滑油液面高5-10cm，如圖1中距離d 所示，此設(shè)計(jì)目的是防止曲軸及連桿大端拍擊和攪拌滑油。
發(fā)生故障時(shí)，NO.2 發(fā)電柴油機(jī)油底殼液位為17cm，在說(shuō)明書所要求的范圍內(nèi) （7~19cm）。
所以，可以排除油底殼內(nèi)滑油直接由曲軸輸出 端軸封泄漏的可能。
（2）排除滑油直接泄露的故障原因之后，對(duì)曲軸箱內(nèi)充滿的高溫滑油油氣進(jìn)行分析。
高溫滑油油氣的產(chǎn)生原因主要包括以下三個(gè)方面：
①高溫產(chǎn)生油氣
②飛濺產(chǎn)生油氣
③冷卻活塞的滑油和潤(rùn)滑連桿小端、凸輪軸、搖臂等部件的滑油落回油底殼內(nèi)，也會(huì)形成油氣。
在曲軸輸出端軸封處，滑油以兩種形態(tài)存在：高溫滑油油氣和飛濺的液態(tài)滑油。
該型號(hào)發(fā)電柴油機(jī)曲軸輸出端采用V-ring 密封，如圖2所示。
正常情況下，V-ring 可以阻擋高溫滑油油氣泄漏，并且軸封安裝有泄放管，會(huì)將V-ring 處的液態(tài)滑油泄放至油底殼。
但是在一定狀況下，滑油依然會(huì)由曲軸輸出端軸封泄漏，原因主要包括：
①軸封泄放管阻塞。
如果軸封的泄放管阻塞，V-ring 處的液態(tài)滑油無(wú)法泄放，于是液態(tài)滑油無(wú)法回流至油底殼，此時(shí)曲軸箱內(nèi)處于正壓，液態(tài)滑油在壓力作用下由 V-ring 處泄漏。
然而在柴油機(jī)啟動(dòng)后，曲軸箱內(nèi)便處于正壓狀態(tài)，V-ring 處便有飛濺的滑油，如果泄放管堵塞，在柴油機(jī)啟動(dòng)初期就會(huì)出現(xiàn)甩油現(xiàn)象。
以上推論與實(shí)際現(xiàn)象不符，證明推論不正確。
②V-ring 損壞。
如果 V-ring 損壞，高溫滑油油氣以及飛濺的液態(tài)滑油由軸封處泄漏，導(dǎo)致甩油現(xiàn)象。
但是 V-ring 損壞，在運(yùn)行初期就會(huì)出現(xiàn)甩油現(xiàn)象，且甩出滑油的量會(huì)較大，油底殼液位會(huì)明顯降低。
以上推論實(shí)際現(xiàn)象不符，所以 V-ring 損壞的可能較小。并且該型號(hào)發(fā)電柴油機(jī)軸封的拆檢較為復(fù)雜，檢查 V-ring 的難度較大。
③曲軸箱壓力過(guò)高。
曲軸箱不斷產(chǎn)生高溫油氣，因此，柴油機(jī)正常運(yùn)行期間，曲軸箱內(nèi)的壓力略高于大氣壓。
為防止曲軸箱壓力過(guò)高，柴油機(jī)配有滑油透氣系統(tǒng)?
在正常壓力下，V-ring 可以有效的密封滑油油氣以及液態(tài)滑油，然而當(dāng)曲軸箱壓力過(guò)高，高溫滑油油氣以及液態(tài)滑油在高壓差的 驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)曲軸輸出端軸封的V-ring泄漏。
高溫滑油油氣由曲軸輸出端軸封處泄漏后，隨飛輪高速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)油氣遇到較冷的設(shè)備表面時(shí)冷卻為滑油，出現(xiàn)“甩油”現(xiàn)象。
活塞環(huán)串氣、活塞頭裂縫、透氣管堵塞均會(huì)導(dǎo)致曲軸箱壓力過(guò)高。
而壓力的建立是需要時(shí)間的，因此，在運(yùn)行初期，曲軸箱內(nèi)壓力低，不會(huì)發(fā)生甩油，而當(dāng)曲軸箱內(nèi)壓力足夠高時(shí)，高溫滑油油氣通過(guò)V-ring 泄漏，導(dǎo)致連續(xù)甩油，甩出滑油的量較小，油底殼液位不會(huì)有明顯變化。
以上推論與實(shí)際現(xiàn)象相符，所以，該原因的可能性較大。
該船沒(méi)有配備測(cè)量發(fā)電柴油機(jī)壓縮壓力的工具，活塞環(huán)串氣或活塞頭裂縫排查的難度較大。
滑油透氣管路的排查難度較小。
根據(jù)以上分析，將原因分析結(jié)果總結(jié)如下，如表1所示。
三、故障處理
根據(jù)以上分析，綜合故障因素的可能性和排查難度，決定首先對(duì)滑油透氣管路進(jìn)行檢查。
再次啟動(dòng) NO.2 發(fā)電柴油機(jī)，沿滑油透氣管自下而上的拆卸法蘭，透氣管內(nèi)徑約 76mm，其中下沉管段長(zhǎng)度約6米，容積約 27L。
逐一檢查透氣情況，在拆卸一段下沉管段的法蘭時(shí)，有大量滑油流出，放出約30L滑油，并且滑油透氣管內(nèi)形成了“液栓”。
透氣管疏通后，NO.2 發(fā)電柴油機(jī)甩油現(xiàn)象消失。
6個(gè)月后，對(duì) NO.2 發(fā)電柴油機(jī)進(jìn)行吊缸，對(duì)部件進(jìn)行檢查并發(fā)現(xiàn)缸套及活塞環(huán)的磨損量均在要求范圍內(nèi)；活塞頭未發(fā)現(xiàn)裂縫。
因此，排除活塞環(huán)串氣或活塞頭裂縫的可能，進(jìn)一步確認(rèn)，飛輪端甩油故障是由滑油透氣管“液栓”所導(dǎo)致。
四、預(yù)防及改造措施
1．液栓的形成機(jī)理及預(yù)防
高溫滑油油氣冷卻后變?yōu)橐簯B(tài)滑油，液態(tài)滑油聚集在透氣管路的下沉管段，形成“液栓”。
預(yù)防“液栓”的形成主要是將冷凝的液態(tài)滑油泄放掉， 防止液態(tài)滑油在管路中聚集。
在設(shè)備的設(shè)計(jì)和建造時(shí)，可以采取以下兩方面改進(jìn)措施：
（1）選擇合適的透氣漏斗并正確安裝；
（2）透氣管路沿油氣流動(dòng)方向上傾斜布置，以便液態(tài)滑油泄放。
2．滑油透氣管路改造
根據(jù)以上分析，提出滑油透氣管路改造的3種方法：
（1）改進(jìn)透氣漏斗，提高阻液效果，減小后續(xù)透氣管路滑油冷凝量；
（2）透氣管管路改造，對(duì)水平和具有下傾角的管路進(jìn)行改造，以確保液態(tài)滑油泄放至污滑油艙；
（3）在具有下傾角的管段安裝泄放閥，定期泄放透氣管內(nèi)滑油。
結(jié)合實(shí)船情況，我們采取第3種改造方法，在下沉管段處焊接泄放閥，以方便定期進(jìn)行泄放。
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