船舶主機(jī)曲軸箱爆炸原因分析及防御措施論文

1、大連海事大學(xué)裝訂線畢 業(yè) 論 文二一三 年 八 月船舶主機(jī)曲軸箱爆炸原因分析及防御措施 專業(yè)班級(jí)： 船舶與海洋工程 姓 名： 霍成年 指導(dǎo)教師： 馮 偉 繼續(xù)教育學(xué)院內(nèi)容摘要 近些年來(lái),由船用主機(jī)曲軸箱爆炸造成的機(jī)損和人員傷亡事故已引起各家船公司的廣泛重視。本文首先分析了船用主機(jī)曲軸箱爆炸的基本原因,主要是因?yàn)榍S箱內(nèi)存在高溫?zé)嵩?從而導(dǎo)致油濃度達(dá)到爆炸極限.所以控制曲軸箱油霧濃度是預(yù)防曲軸箱爆炸的一個(gè)重要手段。針對(duì)如何解決主機(jī)曲軸箱爆炸問(wèn)題,本文總結(jié)了當(dāng)前預(yù)防曲軸箱爆炸的幾種方法及各自特點(diǎn),指出了油氣分離技術(shù)在船用主機(jī)曲軸箱爆炸預(yù)防中的應(yīng)用:油氣分離器的結(jié)構(gòu)及其原理；油氣分離器的功能及優(yōu)點(diǎn)。

2、本文最后提出了預(yù)防曲軸箱爆炸事故發(fā)生的日常管理注意事項(xiàng)及應(yīng)急措施,以期能供輪機(jī)管理人員參考。 關(guān)鍵詞:船舶主機(jī)；曲軸箱；油霧濃度；油氣分離；管理Centen AbstractIn recent years, As marine main engine crankcase explosion caused loss and personnel casualty accidents, Has aroused widespread attention of the various shipping companies.This article first analyzed the marine ma

3、in engine crankcase explosion basic reason. Mainly because of the crankcase in the high-temperature heat source. Leading oil concentration reaches the explosion limit. so control of crankcase oil mist concentration is an important means of prevention. In order to solve the problem of main engine cra

4、nkcase explosion, this article summarizes the current methods of prevention of a crankcase explosionAnd their characteristics. pointed out oil and gas separation technology in prevention of. The structure and principle of oil gas separator, Oil and gas separator features and advantages. The article

5、concludes with a daily management and emergency measures, In order to prevent crankcase explosion accident, in order to provide the engineers Key words：marine main engine, crankcase set, oil mist density sender, oil gas separation, manage目 錄1 前言12 曲軸箱爆炸的原因分析13 曲軸箱爆炸的預(yù)防措施13.1曲軸箱爆炸的預(yù)防措施和方法13.1.1 日常維護(hù)2

6、3.1.2 監(jiān)測(cè)和報(bào)警23.2 油氣分離技術(shù)在船用主機(jī)曲軸箱中的應(yīng)用43.2.1 油氣分離器的結(jié)構(gòu)及其原理53.2.2 油氣分離器的功能及優(yōu)點(diǎn)63.3 日常管理63.3.1 加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)63.3.2 做好日常巡回檢查63.3.3 定期進(jìn)行設(shè)備檢查和維護(hù)64 結(jié)束語(yǔ)7【參考文獻(xiàn)】8船舶主機(jī)曲軸箱爆炸原因分析及防御措施1 前言上世紀(jì)50年代，在內(nèi)燃機(jī)船“瑞那德?tīng)柵廖鞣聘纭碧?hào)上發(fā)生了曲軸箱爆炸的重大事故，造成28人死亡。這個(gè)事件使人們對(duì)曲軸箱爆炸有了深刻的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也將控制曲軸箱油霧濃度作為預(yù)防爆炸的一個(gè)重要手段。各種油霧濃度的監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用雖然大大的降低了曲軸箱爆炸的發(fā)生概率，但僅僅是起到一

7、種抑制作用，并未從根本上消除隱患。此外，隨著人們的環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，針對(duì)航行船舶造成大氣污染的問(wèn)題也逐漸得到重視。盡管主機(jī)廢氣排放問(wèn)題一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，但船上工作人員尤其是輪機(jī)部門的人員更為關(guān)注其周邊的環(huán)境。這主要是由于曲軸箱內(nèi)的油氣是通過(guò)排氣管直接排放到大氣中，未被稀釋，從而造成其周邊環(huán)境較高的油氣濃度。因此如何有效的解決主機(jī)曲軸箱爆炸的問(wèn)題同時(shí)又能兼顧環(huán)保，便成為船舶設(shè)計(jì)和管理者共同面對(duì)的挑戰(zhàn)。本文在充分分析船用主機(jī)曲軸箱爆炸的基本原因以及對(duì)當(dāng)前預(yù)防曲軸箱爆炸的措施和方法的基礎(chǔ)上，提出了預(yù)防曲軸箱爆炸事故發(fā)生的日常管理注意事項(xiàng)及應(yīng)急措施。2 曲軸箱爆炸的原因分析在正常條件下，船舶主機(jī)

8、曲軸箱內(nèi)的溫度低，油霧濃度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于爆炸極限，因此不會(huì)發(fā)生曲軸箱著火或爆炸。但當(dāng)船舶主機(jī)曲軸箱內(nèi)出現(xiàn)高溫?zé)嵩矗?00）時(shí)，就會(huì)造成曲軸箱內(nèi)滑油的“汽化”現(xiàn)象，形成油蒸汽，這些油蒸汽進(jìn)一步冷凝形成大量的微小油滴而懸浮在空氣中，形成所謂的乳白色油霧（0.005-0.01ml）。油霧是一種極易爆炸的物質(zhì)，大量的油霧會(huì)使曲軸箱內(nèi)的油霧密度（油霧濃度）急劇升高，在高溫?zé)嵩催_(dá)到850以上時(shí)將被點(diǎn)燃并迅速燃燒，使曲軸箱內(nèi)的溫度和壓力急劇升高乃至爆炸。多數(shù)情況下曲軸箱爆炸對(duì)設(shè)備的損害僅限于柴油機(jī)本身，但當(dāng)大量油霧從曲軸箱進(jìn)入到機(jī)艙內(nèi)，發(fā)生爆炸時(shí)危害將更為嚴(yán)重。造成曲軸箱爆炸的根本原因，主要是曲軸箱內(nèi)存在高溫?zé)?/p>

9、源，這些熱源主要來(lái)自以下幾個(gè)方面：（1）船用主機(jī)導(dǎo)板與滑塊出現(xiàn)局部干磨擦；（2）十字頭軸承燒熔；（3）曲柄銷軸承燒熔；（4）鏈傳動(dòng)裝置軸承燒熔；（5）上述各軸承潤(rùn)滑油供給不足或中斷；（6）潤(rùn)滑油進(jìn)水被乳化、被腐蝕或被磨粒污染；（7）活塞環(huán)和填料函干摩擦；（8）掃氣箱的火源通過(guò)填料函竄入曲軸箱；（9）曲軸箱內(nèi)伸縮套管過(guò)熱等等。3 曲軸箱爆炸的預(yù)防措施3.1曲軸箱爆炸的預(yù)防措施和方法如以上所述可見(jiàn)，由軸箱爆炸的影響因素多種多樣，做好預(yù)防工作十分必要。預(yù)防措施在日常工作中主要從以下兩個(gè)方面著手：3.1.1 日常維護(hù)曲軸箱的爆炸事故的發(fā)生，在一定程度上也反映了船舶日常管理工作中存在著疏忽和大意。勞埃德

10、船級(jí)社通過(guò)對(duì)其入級(jí)船舶的曲軸箱爆炸事故進(jìn)行數(shù)據(jù)分析表明，在二沖程柴油機(jī)中引發(fā)曲軸箱爆炸的因素中因主軸承、主軸頸、十字頭故障占43%，活塞占33%，其他因素占19%。因此在日常管理中應(yīng)重點(diǎn)對(duì)這些部件的工作情況進(jìn)行檢查，以盡早發(fā)現(xiàn)故障隱患，避免更大事故發(fā)生。同時(shí)在維修中應(yīng)按照說(shuō)明書(shū)的要求，調(diào)整好相關(guān)參數(shù)，并保證使用合格產(chǎn)品部件，不可忽視任一零部件的重要性。如某輪主軸承在2005年2月12日起開(kāi)始發(fā)現(xiàn)滑油壓力不斷下降，且逐日加重。但由于管理人員疏忽大意，未能注意各設(shè)備工作參數(shù)的變化情況，對(duì)主機(jī)的主軸承未能及時(shí)進(jìn)行檢查和更換，沒(méi)有按規(guī)定時(shí)間檢查主軸瓦與曲軸的貼合情況，或沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行拐擋差測(cè)量，使曲軸處

11、于軸瓦貼合情況較差的狀態(tài)下工作，引起主軸承高溫，引發(fā)曲軸箱爆炸、主軸承燒蝕、曲軸報(bào)廢的惡劣后果。3.1.2 監(jiān)測(cè)和報(bào)警對(duì)于曲軸箱爆炸，僅僅重視日常管理是不夠的。為及時(shí)掌握和控制曲軸箱內(nèi)的狀況，避免爆炸事故發(fā)生，對(duì)曲軸箱實(shí)施油霧濃度監(jiān)測(cè)和報(bào)警十分必要。根據(jù)SOLAS公約對(duì)預(yù)防火災(zāi)的強(qiáng)制要求，各船級(jí)社均明確提出了在功率大于2250kw和（或）缸徑超過(guò)300mm的船用主機(jī)必須裝有油霧探測(cè)器（如圖一）。油霧探測(cè)器作為大型柴油機(jī)運(yùn)行的重要保護(hù)裝置，其主要功能是探測(cè)柴油機(jī)曲軸箱內(nèi)的油霧、水霧濃度，從而監(jiān)測(cè)柴油機(jī)的主要運(yùn)行部件曲軸和氣缸的工作狀況是否正常，潤(rùn)滑油的含水量是否超標(biāo)，避免柴油機(jī)事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。

12、SOLAS公約同時(shí)也指出應(yīng)采用主軸承溫度監(jiān)測(cè)以作為油霧濃度探測(cè)的補(bǔ)充。船舶主機(jī)曲軸箱油霧探測(cè)器工作原理：?jiǎn)?dòng)電源系統(tǒng)初始化大于偏差濃度?偏差濃度報(bào)警平均濃度報(bào)警主機(jī)減速/停機(jī)計(jì)算平均濃度大于平均濃度各缸采樣停止采樣光學(xué)系統(tǒng)故障報(bào)警偏差過(guò)大？檢測(cè)零點(diǎn)流程故障報(bào)警清洗電磁閥是否打開(kāi) 圖(一)船舶曲軸箱油霧探測(cè)器工作原理當(dāng)前船上所采用的曲軸箱油霧濃度監(jiān)視報(bào)警器種類繁多，但工作原理相近。通常是采用吸收法或光散射法來(lái)監(jiān)測(cè)油霧濃度3。前者主要檢測(cè)經(jīng)由發(fā)射器穿透油霧到接受器上光的數(shù)量（即直射光的強(qiáng)度），當(dāng)油霧濃度增大時(shí)，阻光度增加，測(cè)量通道一端的受光器（另一端為紅外光發(fā)射器）感受到的紅外光就減少，輸出的光電

13、流也減少。當(dāng)主軸承等發(fā)生故障時(shí)，曲軸箱內(nèi)的油氣濃度急劇增加，達(dá)到一定濃度時(shí)，受光器輸出的電流低于設(shè)定報(bào)警值時(shí)，便發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并控制主機(jī)緊急停車。而后者則是通過(guò)檢測(cè)由于油霧而散射光的數(shù)量（強(qiáng)度）。但這兩種方法都不適于長(zhǎng)期使用，這是因?yàn)橛挽F探測(cè)器在運(yùn)行中時(shí)常會(huì)由于監(jiān)測(cè)管路受到油氣的污染而發(fā)生“誤報(bào)”，頻繁的誤動(dòng)作不僅會(huì)造成主機(jī)降低負(fù)荷而引起的零件材料疲勞，縮短零部件的使用壽命，也會(huì)使運(yùn)行和檢修人員產(chǎn)生麻痹心理。這樣當(dāng)曲軸箱運(yùn)動(dòng)部件真正出現(xiàn)故障時(shí)，不能及時(shí)排除隱患而造成事故。此外，由于運(yùn)行時(shí)間的增加，電子元件老化和機(jī)器零部件的磨損，也可能造成頻繁的誤動(dòng)作。油霧探測(cè)器是大型柴油機(jī)正常運(yùn)行的保護(hù)裝置之

14、一，因此要確保其正常工作，不可隨意退出運(yùn)行。平時(shí)要做好維護(hù)保養(yǎng)工作，遇到問(wèn)題要積極排除，不可大意。油霧探測(cè)器運(yùn)行一段時(shí)間后，要檢測(cè)其動(dòng)作的可靠性。3.2 油氣分離技術(shù)在船用主機(jī)曲軸箱中的應(yīng)用根據(jù)目前的技術(shù)水平，在柴油機(jī)上安裝監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的自動(dòng)油霧探測(cè)系統(tǒng)來(lái)對(duì)即將發(fā)生的事故報(bào)警，可以說(shuō)是避免主要零部件受損的唯一的可行手段。對(duì)于曲軸箱爆炸這一重大事件更應(yīng)重視日常的維管，將其消除在萌芽狀態(tài)。油氣分離技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要技術(shù)之一。這里所說(shuō)的油氣分離技術(shù)是指將曲軸箱內(nèi)的油氣抽出并進(jìn)行分離，從而有效切除爆炸三要素之一可燃物。目前這項(xiàng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用在汽車、摩托車等陸用交通工具的發(fā)動(dòng)機(jī)上，但在大型船用主

15、機(jī)和電站裝置中應(yīng)用較少。本文將通過(guò)對(duì)Alfa Laaval公司生產(chǎn)的船用油氣分離裝置的介紹，分析其在船上重要的應(yīng)用價(jià)值。3.2.1 油氣分離器的結(jié)構(gòu)及其原理油氣分離器的結(jié)構(gòu)如圖（2）所示，主要包括分離盤(pán)片、立軸、電動(dòng)機(jī)和分離桶體等部件，其原理同分油機(jī)相類似。在主機(jī)工作期間電動(dòng)機(jī)通過(guò)立軸帶動(dòng)分離盤(pán)片轉(zhuǎn)動(dòng)，在分離桶下部產(chǎn)生一定真空，使曲軸箱內(nèi)油氣經(jīng)曲軸箱油氣進(jìn)口被吸入到分離桶中，并進(jìn)入盤(pán)堆內(nèi)。在離心力的作用下油氣中所含的潤(rùn)滑油以及煙灰被收集在分離桶體的外周，并經(jīng)分離油出口泄放至污油柜或其它接收裝置，而經(jīng)分離后不含油的氣體則可直接排放到大氣中。在人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源的今天，減少排氣中的含油

16、量無(wú)疑具有重要的環(huán)保意義。此外，被分離出的潤(rùn)滑油如經(jīng)滑油分油機(jī)凈化仍可循環(huán)使用，從而提高了滑油的經(jīng)濟(jì)性能，這就構(gòu)成了如圖2所示的油氣分離系統(tǒng)。該系統(tǒng)中將曲軸箱的排空管與油氣分離器的油氣進(jìn)口相聯(lián)，分離油的出口與曲軸箱的油底殼相聯(lián)以實(shí)現(xiàn)滑油回流重新凈化再利用，油氣分離后的無(wú)油空氣可通過(guò)排氣管直接通入大氣。圖（二）油氣分離器的結(jié)構(gòu)3.2.2 油氣分離器的功能及優(yōu)點(diǎn)由油氣分離器工作原理可以看出，油氣分離器具有以下功能：（1）在工作過(guò)程中及時(shí)將可燃物排除，從根本上排除了發(fā)生曲軸箱爆炸的隱患；（2）油氣分離技術(shù)將實(shí)現(xiàn)曲軸箱內(nèi)排放至大氣中的氣體對(duì)外部環(huán)境無(wú)污染，滿足國(guó)際法律法規(guī)針對(duì)大氣污染的要求；（3）由于

17、采用高速旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)離心式分離，因此能耗少，分離效率高，凈化效果好；（4）采用離心式分離取代了陸上傳統(tǒng)分離設(shè)備中運(yùn)用濾器過(guò)濾分離方式，省去了更換濾芯的麻煩，降低了成本，且使用壽命長(zhǎng)；（5）由于滑油的可回收再利用，減少了油污染，降低了油損耗。3.3 日常管理3.3.1 加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)在航運(yùn)業(yè)呈現(xiàn)出繁榮景象的情況下，一些船員勞務(wù)公司為了提高勞務(wù)輸出人員的數(shù)量，使一些未經(jīng)系統(tǒng)培訓(xùn)或?qū)I(yè)訓(xùn)練的船員進(jìn)入船員隊(duì)伍。由于他們?nèi)狈Τ浞值呐嘤?xùn)和足夠的海上資歷，或者由于語(yǔ)言不通等原因，往往缺乏專業(yè)知識(shí)、技術(shù)能力和交流能力，因而導(dǎo)致了許多事故和險(xiǎn)情。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備管理和操作者的崗前技能培訓(xùn)，尤其是新

18、船員的培訓(xùn)。在對(duì)設(shè)備管理和操作者進(jìn)行崗前技能培訓(xùn)過(guò)程中，應(yīng)使其認(rèn)識(shí)有關(guān)曲軸箱爆炸或著火的原因及其危害性，建立嚴(yán)格的操作和維護(hù)規(guī)程。并根據(jù)不同管理/操作人員級(jí)別的特點(diǎn)，制定有針對(duì)性的培訓(xùn)計(jì)劃，明確培訓(xùn)的目標(biāo)、內(nèi)容、渠道、形式及保障措施等，重點(diǎn)實(shí)施有效的預(yù)防和控制培訓(xùn)以保證知識(shí)的連續(xù)和更新。培訓(xùn)中注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，注重與實(shí)際工作環(huán)境相結(jié)合，可集中培訓(xùn)也可在工作中利用班前會(huì)等形式進(jìn)行培訓(xùn)，進(jìn)而提高操作人員的安全意識(shí)和故障應(yīng)變處理能力，避免因錯(cuò)誤判斷而造成惡性事故的發(fā)生。3.3.2 做好日常巡回檢查巡回檢查是船舶機(jī)艙管理中一項(xiàng)重要的工作，巡回檢查中應(yīng)做到勤看、勤聽(tīng)、勤換，特別對(duì)設(shè)備的重點(diǎn)部位要勤檢

19、查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)正確加以處理。運(yùn)行中曲軸箱道門過(guò)熱、透氣管有黑煙竄入、滑油溫度升高、曲軸箱油霧濃度探測(cè)器報(bào)警、防爆門打開(kāi)等現(xiàn)象，是曲軸箱可能爆炸或著火的典型征兆，應(yīng)針對(duì)這些情況給予足夠重視，并及時(shí)記入輪機(jī)日志。3.3.3 定期進(jìn)行設(shè)備檢查和維護(hù)設(shè)備檢查包括機(jī)械設(shè)備的狀況檢查和監(jiān)測(cè)設(shè)備的檢查。機(jī)械設(shè)備的狀況檢查包括定期檢查曲軸箱內(nèi)導(dǎo)板與滑塊、十字頭軸承、曲柄銷軸承、主軸承、活塞桿與填料函、伸縮套管、鏈輪、減振器、透氣管道等部件的狀態(tài)，如曲軸箱內(nèi)有無(wú)白合金碎片，有無(wú)過(guò)度磨損、燒熔現(xiàn)象和透氣管臟堵?tīng)顩r等。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)查找原因并進(jìn)行相應(yīng)修復(fù)或清除。檢測(cè)設(shè)備的檢查主要是應(yīng)針對(duì)檢測(cè)油霧濃度、溫度、壓力等

20、參數(shù)的傳感元件的工作狀況及其系統(tǒng)的工況進(jìn)行檢查和校準(zhǔn)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中大多數(shù)的電子元件屬于高精度元件，但因其安裝在柴油機(jī)本體上，溫度高、振動(dòng)大，工作環(huán)境極為惡劣，由此使得電子元件的老化加劇，產(chǎn)生溫度漂移，控制的靈敏度增加，誤動(dòng)率也增加。通常表現(xiàn)為以下幾種現(xiàn)象：（1）連接插頭接觸不良，可以擰緊；（2）探頭特性變壞，可以更換探頭；（3）電子控制板需要重新調(diào)整。這些故障雖不會(huì)引起停機(jī)事故，卻會(huì)使船舶主機(jī)失去重要的保護(hù)。因此管理人員應(yīng)做好定期維護(hù)工作，如定期更換空氣濾片、減壓空氣濾片，排出冷凝管的水分，清洗閥箱的油污，用酒精清洗探頭，用壓縮空氣吹掃采樣管、油路、氣路，并做必要的報(bào)警試驗(yàn)及高油霧保護(hù)動(dòng)作（最簡(jiǎn)

21、單的方法是從采樣管入口處吹一口香煙的煙霧進(jìn)去）試驗(yàn)。對(duì)于油氣分離器應(yīng)按照相關(guān)使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行定期保養(yǎng)，如清洗分離盤(pán)、分離筒等以保障分離效果。防爆門的啟動(dòng)壓力設(shè)定也應(yīng)嚴(yán)格遵照安裝準(zhǔn)則或請(qǐng)?jiān)O(shè)備制造廠家校核，務(wù)必使其正常工作。3.3.4 應(yīng)急措施當(dāng)值班人員發(fā)現(xiàn)曲軸箱道門有打開(kāi)跡象或曲軸箱內(nèi)有大量可燃?xì)怏w竄出、滑油溫度急劇升高等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即降速（如設(shè)有降速或停車保護(hù)裝置），慢車運(yùn)轉(zhuǎn)若干分鐘，使煙氣從曲軸箱通風(fēng)管等處慢慢排出，并逐步降低機(jī)體溫度。切不可立即停車，否則會(huì)因停車后機(jī)體溫度不但不能快速降低反而會(huì)繼續(xù)升高而引起曲軸箱瞬時(shí)爆炸。在曲軸箱大量冒煙和慢車運(yùn)轉(zhuǎn)期間，輪機(jī)管理人員應(yīng)迅速判斷原因并作出相應(yīng)處理。待機(jī)器溫度下降至