主機(jī)曲軸事故原因分析處理及事后管理要點(diǎn)VIP

1、“云港八號(hào)”輪主機(jī)曲軸事故原因分析、處理及事后管理要點(diǎn)內(nèi)容摘要摘要：云港八號(hào)拖輪主機(jī)為DAIHATSU（日本大發(fā)）生產(chǎn)的8DSM-26型柴油機(jī)，是典型的四沖程中速機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為750轉(zhuǎn)每分鐘！在運(yùn)轉(zhuǎn)中主機(jī)曲軸由于各種原因?qū)е虑S及主軸承燒損事故，結(jié)合該事故，本文主要對(duì)曲軸和主軸承工作原理及工作環(huán)境進(jìn)行介紹，針對(duì)其工作特點(diǎn)對(duì)導(dǎo)致這次事故的原因進(jìn)行分析，總結(jié)并查出事故原因！根據(jù)事故處理后的結(jié)論，對(duì)主機(jī)日后的管理提出具體要求及注意事項(xiàng)！關(guān)鍵詞：柴油機(jī) 曲軸 主軸承 Abstract: The main engine of the Lianyungang NO.8 Tug is 8DSM-26.It

2、is made by DAIHATSU (Japan, Daihatsu).The engine is a typical four-stroke medium-speed engine and its rated speed is 750 revolutions per minute! For various reasons the crankshaft and crankshaft main bearing occur the burning incident in operation .In combine with the failure, this paper mainly intr

3、oduces the working principle and environment of the crankshaft and the main bearing .According to the characteristics of their work this paper analyse the cause of the accident, summarize and identify the reasons for failures! According to the conclusions of the accident this paper shows the specifi

4、c requirements and instruction for the future management of the main engine!Keyword：diesel engine，crankshaft，main bearing. 前言 港口拖輪為滿足其高機(jī)動(dòng)，大功率輸出等要求，一般在船舶中采用四沖程中速大功率柴油機(jī)作為其動(dòng)力輸出！特別是隨著民運(yùn)遠(yuǎn)洋及近洋船舶的大型化，對(duì)港口拖輪提出了更高的技術(shù)及管理要求！另一方面由于拖輪的工作性質(zhì)，在停泊休整時(shí)，可能任何時(shí)間都可以接到調(diào)度調(diào)令，備車出港接送貨輪，所以不能常規(guī)的對(duì)主機(jī)進(jìn)行暖機(jī)試車沖車等操作！工作環(huán)境的要求對(duì)主機(jī)的各個(gè)部件都提出了苛

5、刻的要求，特別是動(dòng)力傳動(dòng)裝置，工作環(huán)境最為惡劣，也是最容易導(dǎo)致主機(jī)故障的環(huán)節(jié)！所以，在日常的管理和養(yǎng)護(hù)中，主機(jī)曲軸及主軸承也就成為最重要的維修保養(yǎng)對(duì)象之一！1主機(jī)曲軸故障云港八號(hào)主機(jī)為大發(fā)柴油機(jī)生產(chǎn)的8DSM-26型柴油機(jī)，為典型的四沖程中速機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為750轉(zhuǎn)每分鐘！采用機(jī)帶燃油泵、滑油泵、淡水泵及海水泵，無軸帶發(fā)電機(jī)。在生產(chǎn)過程中，主機(jī)曲軸由于各種原因?qū)е虑S及主軸承燒損事故。設(shè)備部技術(shù)人員聯(lián)合輪機(jī)員對(duì)主機(jī)進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)曲軸溫度異常，連桿與曲軸已經(jīng)抱死?；敬_定為曲軸事故，報(bào)公司后決定對(duì)云港八號(hào)停產(chǎn)檢修。2主機(jī)曲軸的工作原理及工作環(huán)境2.1曲軸工作原理主機(jī)曲軸主要是通過連桿把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)

6、變成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；把各缸所做的功匯集起來向外輸出和帶動(dòng)柴油機(jī)的附屬設(shè)備，如機(jī)帶滑油泵，機(jī)帶海水泵，機(jī)帶淡水泵等，其中噴油泵、進(jìn)排氣閥、啟動(dòng)空氣分配器等均需正時(shí)要求，所以必須要由曲軸來驅(qū)動(dòng)。2.2 曲軸工作環(huán)境主機(jī)曲軸的工作條件是比較苛刻的，特別是對(duì)于以四沖程柴油機(jī)為主機(jī)的拖輪，這主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1. 預(yù)動(dòng)不足。在港口營運(yùn)時(shí)，隨時(shí)需要幫助大型船舶靠、離碼頭。接到調(diào)令后，立即備車啟動(dòng)，以最快的時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)。這就對(duì)主機(jī)部件的預(yù)熱，預(yù)潤滑等提出要求，不能有效和及時(shí)的對(duì)主機(jī)部件，特別是曲軸進(jìn)行預(yù)動(dòng)處理。另一方面，由于時(shí)間和工作特點(diǎn)限制，主機(jī)負(fù)荷不能逐漸緩慢升高，而是很快以高轉(zhuǎn)速，高負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)主機(jī)曲

7、軸來說，嚴(yán)重縮短了其使用壽命，對(duì)日常的維護(hù)保養(yǎng)也提出更加苛刻的要求！ 圖1 曲軸曲柄2. 受力復(fù)雜。曲軸在工作中承受各缸交變的氣體力、往復(fù)慣性力和離心力，以及它們所產(chǎn)生的彎矩和扭矩。這些力不僅隨著曲柄的轉(zhuǎn)角變化，還隨著負(fù)荷變化。曲軸在這些力的作用下要產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，并產(chǎn)生非常復(fù)雜的交變應(yīng)力。3. 應(yīng)力集中嚴(yán)重。云港八號(hào)曲軸是由8個(gè)彼此間錯(cuò)開的曲柄以及功率輸出端和自由端構(gòu)成，每個(gè)曲柄又分成主軸頸、曲柄銷、和曲柄臂三部分，曲軸的形狀復(fù)雜，曲軸上還鉆有潤滑油孔。這些因素都將使曲軸內(nèi)部的應(yīng)力分布極不均勻，以致在曲柄臂和軸頸的過渡圓角處及潤滑油周圍產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象。其中以曲柄臂和曲柄銷的過渡圓

8、角處最為危險(xiǎn)。4. 附加應(yīng)力很大。曲軸是一個(gè)彈性體，它在徑向力、切向力和扭矩的作用下會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、橫向振動(dòng)和縱向振動(dòng)。當(dāng)曲軸的自振頻率較低時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可能出現(xiàn)共振，從而使振幅大大增加，產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力。這不僅容易造成曲軸的損傷和破壞，而且會(huì)惡化柴油機(jī)的工作性能。如扭振將引起傳動(dòng)齒輪的噪聲和疲勞，是柴油機(jī)定時(shí)不準(zhǔn)從而因其工作過程惡化。橫向振動(dòng)會(huì)因曲軸彎曲過大使軸頸和軸承磨損加劇甚至不能正常工作。5. 軸頸遭磨損。特別是在潤滑不良、機(jī)座或者船體變形、軸承間隙不合適、超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)或經(jīng)常起停發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，軸頸的磨損會(huì)明顯加劇。3主機(jī)曲軸故障原因分析3.1主機(jī)曲軸的潤滑針對(duì)這次云港八號(hào)曲軸事

9、故，綜合設(shè)備部、船舶輪機(jī)管理人員所給出的材料，個(gè)人分析認(rèn)為主機(jī)曲軸故障的主要原因是滑油供給不足引起的。曲軸及其部件的有效潤滑是保證其正常工作的最重要因素之一。云港八號(hào)的滑油泵主要有兩臺(tái)齒輪泵，一臺(tái)為機(jī)帶滑油泵，一臺(tái)為備用滑油泵。兩臺(tái)齒輪泵均為外嚙合齒輪泵，機(jī)帶齒輪泵在主機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為其提供滑油保障潤滑，備用滑油泵則是在主機(jī)啟動(dòng)前啟動(dòng)，建立啟動(dòng)前期的滑油壓力，并為機(jī)帶泵提供引油。圖2云港八號(hào)曲軸上鉆有潤滑油道，把輸送至主軸承的滑油引入曲柄銷軸承。在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各接合面均應(yīng)保證有效地潤滑，滑油壓力均應(yīng)達(dá)到最低要求，特別是高速、高負(fù)荷承受的曲軸與連桿大端、軸瓦之間的潤滑！云港八號(hào)主機(jī)設(shè)置了滑油低壓報(bào)警裝置

10、，以保證在滑油壓力低于最低要求值時(shí)及時(shí)停止主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，確保主機(jī)安全。圖2 潤滑油道布置示意圖3.2滑油供給不足的原因針對(duì)曲軸滑油供給不足，個(gè)人分析主要有以下原因?；蛪毫Σ蛔?。在對(duì)主機(jī)進(jìn)行拆檢的過程中，發(fā)現(xiàn)主機(jī)曲軸與其他部件的咬合處由于滑油不足已經(jīng)發(fā)生過度磨損和裂紋。在對(duì)左主機(jī)的相關(guān)部件進(jìn)行對(duì)比觀察時(shí)，同樣發(fā)現(xiàn)右機(jī)的一些滑油接觸面滑油量明顯較少。在事故發(fā)生后，對(duì)主機(jī)滑油日用柜的滑油量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，滑油量在正常值內(nèi)。在對(duì)主機(jī)的兩臺(tái)滑油泵進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，發(fā)現(xiàn)機(jī)帶的滑油壓力并不能達(dá)到主機(jī)所要求的最低0.16MPa的要求。對(duì)機(jī)帶滑油泵進(jìn)行拆檢測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)，齒輪泵的端面間隙已經(jīng)達(dá)到0.16mm，由于端面間隙過大而

11、引起的泄漏，無法使齒輪泵的排出壓力達(dá)到規(guī)定值。備用滑油泵提前關(guān)閉。由于云港八號(hào)采用的是機(jī)帶滑油泵，在主機(jī)啟動(dòng)前無法實(shí)現(xiàn)預(yù)潤滑，備用滑油泵要使滑油壓力達(dá)到0.2Mpa以上時(shí)主機(jī)才可啟動(dòng)。在主機(jī)啟動(dòng)后的一段時(shí)間里，觀察滑油壓力基本正常，機(jī)帶滑油泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)才可以關(guān)閉備用滑油泵。如果過早關(guān)閉備用滑油泵，而引油還沒有進(jìn)入機(jī)帶滑油泵時(shí)，同樣會(huì)導(dǎo)致滑油無法供應(yīng)，機(jī)帶泵干轉(zhuǎn)的情況發(fā)生。特別是當(dāng)機(jī)帶泵端面間隙過大，自吸能力變差時(shí)，此種情況更為嚴(yán)重。另一方面，在對(duì)滑油的管路進(jìn)行通道實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)管路流阻正常，排除了由于管路不通或阻塞導(dǎo)致滑油壓力過低的情況。人為因素是此次事故不可忽視的。云港八號(hào)主機(jī)配有滑油壓力報(bào)警裝

12、置，可以在滑油壓力低于最低要求值時(shí)，第一時(shí)間切斷主機(jī)燃油供應(yīng)，并且發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以避免主機(jī)在滑油供應(yīng)不足時(shí)發(fā)生故障。在當(dāng)班輪機(jī)員對(duì)事故第一現(xiàn)場(chǎng)的觀察得知，滑油低壓報(bào)警裝置并沒有啟動(dòng)。在事故發(fā)生后分析認(rèn)為值班員因?yàn)橄氡苊庵鳈C(jī)過快達(dá)到最大負(fù)荷，把主機(jī)啟動(dòng)手柄控制在啟動(dòng)位置，在這個(gè)位置可以有效地控制主機(jī)的燃油供給量，駕駛臺(tái)無法在駕控實(shí)現(xiàn)油門控制。同樣啟動(dòng)位置不能壓下低壓報(bào)警裝置的啟動(dòng)按鈕。123456圖3 主機(jī)運(yùn)行調(diào)節(jié)裝置示意圖 1 主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)位 2 主機(jī)啟動(dòng)位 3 主機(jī)停車位 4 調(diào)節(jié)手柄 5 滑油低壓報(bào)警裝置 6 滑油低壓報(bào)警啟動(dòng)按鈕在云港八號(hào)出港作業(yè)的一個(gè)多小時(shí)內(nèi)，值班人員也不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)機(jī)器的

13、非正常運(yùn)轉(zhuǎn)，沒有按照值班規(guī)則進(jìn)行有效的機(jī)艙巡視、檢查，最終造成了此次嚴(yán)重的事故。故障不久前，船舶輪機(jī)部配合公司設(shè)備部對(duì)云港八號(hào)主機(jī)進(jìn)行了曲軸的軸線校正工作，所以基本上排除了由于曲軸軸線不正給主機(jī)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的故障。另一方面，對(duì)左右主機(jī)滑油進(jìn)行對(duì)比化驗(yàn)時(shí)，化驗(yàn)結(jié)果顯示右機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)均正常，所以也排除了由于曲軸箱滑油過臟而導(dǎo)致的曲軸故障。綜上，基本確定原因?yàn)榍S處所滑油供給不足。4事故處理及后期管理要點(diǎn)4.1事故處理在事故發(fā)生后，公司設(shè)備部、船廠的技術(shù)人員對(duì)主機(jī)的受損程度進(jìn)行了評(píng)估，認(rèn)定為重大事故，且船上無法自修，只能進(jìn)塢修理。進(jìn)塢后主要對(duì)曲軸的強(qiáng)度、彎曲度等進(jìn)行了測(cè)量和計(jì)算，并對(duì)其主要接合面進(jìn)行了

14、磁力探傷。在修復(fù)過程中曲軸被認(rèn)定為已報(bào)廢，論證后更換了新曲軸，并且采用了加厚瓦，并對(duì)機(jī)帶滑油泵進(jìn)行有效修復(fù)。云港八號(hào)主機(jī)曲軸強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)中國船級(jí)社一九八九年鋼制海船入級(jí)與建造規(guī)范第九章第二節(jié)9.2.3.1對(duì)鍛鋼、鑄鋼，合金鋼材料的曲軸主軸頸及曲柄銷最小直徑d，按下式計(jì)算：請(qǐng)見規(guī)范P386P3P5頁d=式中：D汽缸直徑 260mm S活塞行程 320mm L相鄰兩主軸承中心線距離 390mm Lp曲軸銷長(zhǎng)度 120mm Pz最高燃燒壓力 11MPa Pi平均指示壓力 1.46MPa A系數(shù)；直列單作用柴油機(jī) 0.50 C系數(shù)；四沖程八缸 2.915 材料最低抗拉強(qiáng)度（材料：55） 660Nmm2

15、 曲軸應(yīng)力集中指數(shù) 4.27 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力集中系數(shù) 1.50所需其他數(shù)據(jù)：過度圓角相對(duì)半徑0.05 曲壁相對(duì)厚度 0.44 曲壁相對(duì)寬度 1.50 曲柄銷中心孔與外徑之比 0.05代入公式得d=184.43mm從如上計(jì)算可以得出，云港八號(hào)主機(jī)曲柄銷磨損后，其強(qiáng)度任然滿足規(guī)范最低要求。若采取降低主機(jī)轉(zhuǎn)速，減少主機(jī)輸出功率，安全營運(yùn)是有保障的。但是由于采用加厚瓦，其導(dǎo)熱性變差不容忽視。提高滑油壓力，增加滑油供給量，降低主機(jī)使用負(fù)荷，以確保曲柄銷溫度小于70。曲柄銷熱處理層磨去，其表面硬度只在HB150200之間，耐磨疲勞和耐磨性能下降。應(yīng)采取拋光工藝獲得較小的摩擦系數(shù)，實(shí)現(xiàn)液體潤滑；降低主機(jī)負(fù)荷，防止

16、沖擊；軸承合金相對(duì)軸頸較軟比較有利。曲軸換新后臂距差測(cè)量（1）、中國船級(jí)社標(biāo)準(zhǔn)，在海上營運(yùn)船舶檢驗(yàn)規(guī)程（1984）中規(guī)定了曲軸臂距差測(cè)量點(diǎn)在（SD）2處（S為活塞行程、毫米；D為主軸直徑、毫米）。（2）、中國修船標(biāo)準(zhǔn)：中華人民共和國船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB3364-91對(duì)船舶柴油機(jī)曲軸臂距差作出規(guī)定，曲軸臂距差測(cè)量點(diǎn)在（SD）2處，曲軸在冷態(tài)時(shí)臂距差標(biāo)準(zhǔn)：·正常值不大于0.000125S，即1.25 S/10000；·修理中飛輪端控制值不大于0.00015S，即1.5 S/10000；·飛輪端如為彈性連軸節(jié)可適當(dāng)放寬至不大于0.000175S，即1.75 S/10000；

17、 曲 軸 臂 距 差 測(cè) 量 記 錄測(cè)量位置 曲 拐 測(cè) 量 值12345678上止點(diǎn)00.005000000下止點(diǎn)0-0.01-0.04-0.03-0.005-0.04-0.03-0.01左平00-0.010-0.03-0.03-0.02-0.01右平0000.0050-0.0100 表1 曲軸臂距差測(cè)量記錄 曲軸換新后臂距差顯示曲軸彎曲程度滿足標(biāo)準(zhǔn)所要求，可以投入正常的生產(chǎn)運(yùn)營。船廠根據(jù)公司要求一并對(duì)機(jī)帶滑油泵進(jìn)行了有效的修復(fù)，修復(fù)后的滑油泵輸出壓力可以達(dá)到主機(jī)滑油壓力所需要的最低0.16Mpa的要求，并且在正常值范圍之內(nèi)。根據(jù)主機(jī)曲軸及相關(guān)部件的損壞情況，對(duì)曲軸進(jìn)行了磁粉探傷處理，發(fā)現(xiàn)第

18、1、2、3、5、8各拐均存在嚴(yán)重的貫穿軸頸的開放性磁痕，其中最長(zhǎng)的約80mm，最短者約6mm。針對(duì)這種情況技術(shù)人員對(duì)曲柄銷進(jìn)行了磨削加工。再次經(jīng)過磁粉探傷，發(fā)現(xiàn)曲軸修復(fù)后各拐頸貫穿軸頸的開放性磁痕經(jīng)打磨已消除，軸頸相對(duì)減小，并重新加工了曲軸瓦，瓦臂加厚。為此，為此曲軸的強(qiáng)度和導(dǎo)熱性都有所影響，營運(yùn)時(shí)采取降低負(fù)荷使用，修復(fù)后，主機(jī)高負(fù)荷定在617rmin，這時(shí)輸出功率為850ps，最高燃燒壓力控制在8MPa左右。至此，云港八號(hào)左主機(jī)修復(fù)完畢，進(jìn)行廠內(nèi)試車實(shí)驗(yàn)，各轉(zhuǎn)速下的工況參數(shù)均在正常值能為之內(nèi)，云港八號(hào)可以投入修復(fù)后試運(yùn)營。但在營運(yùn)過程中，船舶輪機(jī)員應(yīng)積極與設(shè)備部及廠商聯(lián)系，以便在工作管理中更好的保障船舶及船員的安全。4.2修復(fù)后營運(yùn)管理要點(diǎn) 本次事故之后，結(jié)合主機(jī)修復(fù)和事故特點(diǎn)，應(yīng)對(duì)本船后期管理提出更加具體和嚴(yán)格的要求，要特別對(duì)輪機(jī)管理人員在日常工作中的職責(zé)進(jìn)行強(qiáng)化教育。借鑒本次事故，重視船舶故障中人的因素。針對(duì)事故主機(jī)，對(duì)其日后的管理和維護(hù)做出詳細(xì)的管理要?jiǎng)t。首先，本船應(yīng)保證滑油的質(zhì)量，潤滑油中不應(yīng)含有殘留的軸承合金顆粒！積極配合公司設(shè)備部技術(shù)人員對(duì)事故主機(jī)進(jìn)行定期檢測(cè)，確保修復(fù)后的主機(jī)正常運(yùn)營。在航行過程中，要保持修復(fù)后主機(jī)在所要求的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，切勿超負(fù)荷對(duì)主機(jī)各部件造成二次損壞。其次，在后期管理中，船舶駕駛員要及時(shí)與輪機(jī)值班