主機(jī)掃氣箱著火原因分析及對策

對主機(jī)掃氣箱檢查、清潔是一項常規(guī)工作，掃氣箱著火也時有發(fā)生。綜合分析某輪提供的有關(guān)掃氣箱著火的各種信息，仍有很多問題需要引起重視和探討。例如，在通過掃氣口對主機(jī)缸套、活塞、活塞環(huán)等部件檢查時，時機(jī)選擇、標(biāo)準(zhǔn)要求、經(jīng)驗積累等因素直接影響了檢查判斷結(jié)果及后續(xù)行動，對主機(jī)安全運行具有重要影響。一、案例某輪主機(jī)型號為MANB&W7G80ME-C9.5,2022年11月7日從巴西開航，按照租家要求經(jīng)濟(jì)航速，主機(jī)運行轉(zhuǎn)速46r/min。2022年12月初，發(fā)現(xiàn)主機(jī)NO.3缸缸套溫度有波動現(xiàn)象，但波動幅度較小,且掃氣溫度、排煙溫度、冷卻水溫度及其它的熱工參數(shù)均正常。2022年12月7日，在航行途中，又出現(xiàn)缸套溫度異常波動。經(jīng)分析認(rèn)為，第二道活塞環(huán)可能漏氣，且第二道活塞環(huán)旋轉(zhuǎn)到與第一、三道活塞環(huán)的搭口重合時，就會發(fā)生竄氣，引起缸套溫度波動。于是，加強(qiáng)了機(jī)艙值班，密切監(jiān)控主機(jī)運行工況。2022年12月10日至20日，主機(jī)NO.3缸各參數(shù)相對平穩(wěn)。12月21日夜間，掃氣溫度出現(xiàn)波動。22日中午，基本恢復(fù)正常，晚上溫度又開始波動?？紤]到主機(jī)NO.3缸工況不穩(wěn)定，將掃氣箱高溫報警值從80℃調(diào)低至70℃，輪機(jī)員在集控室值班保持觀察。23日0615LT，主機(jī)監(jiān)控電腦發(fā)出主機(jī)NO.3缸掃氣溫度高報警，尚未觸發(fā)主機(jī)“SLOWDOWN”。值班大管輪立即將NO.3缸油門降低到0，發(fā)現(xiàn)主機(jī)掃氣溫度并未下降，而是繼續(xù)上升到120℃左右，主機(jī)發(fā)出“SLOWDOWN”報警。同時，NO.3缸排煙溫度、缸套溫度等全部上升，掃氣箱溫度達(dá)到量程最大值314℃，排煙溫度接近600℃，紅外線測溫槍測量NO.3掃氣箱道門550℃左右，表面油漆脫落，掃氣箱明顯著火。事發(fā)時主機(jī)運轉(zhuǎn)時間為11532h，說明書推薦的主機(jī)吊缸檢修時間為24000h。二、故障排查2022年12月23日0640LT，主機(jī)停車進(jìn)行檢查，持續(xù)用紅外線測溫槍測量NO.3掃氣箱道門溫度，發(fā)現(xiàn)溫度無下降跡象，保持在550℃左右。在這么高的溫度下，如果采用蒸氣滅火，溫度驟降會造成熱應(yīng)力過大。所以，沒有采取蒸氣滅火措施,而是等待緩慢冷卻，直到上午1000LT，道門溫度才降到約80℃。打開掃氣箱道門，發(fā)現(xiàn)掃氣箱內(nèi)有大量滑油，活塞四周持續(xù)有滑油泄漏下來。在主機(jī)盤車的同時，保持主機(jī)滑油泵運轉(zhuǎn)，等待溫度進(jìn)一步下降;1130LT，停止主機(jī)滑油泵，待NO.3缸掃氣箱內(nèi)滑油液位下降后，發(fā)現(xiàn)兩個活塞螺栓(flangescrew備件號:2272-0400-0010-055）掉落在掃氣箱內(nèi)。此螺栓是活塞頭與活塞裙的連接螺栓，如果松動或斷裂，就會從密封令（備件號:2272-0400-0010-031）處漏油。將掉落的螺栓與備用件比較,發(fā)現(xiàn)掉落的螺栓較短，說明螺栓不是松動，而是斷裂，如圖1所示。圖1斷裂的螺栓與備件比較三、原因分析及對策該輪自2021年03月接船投入營運以來，共進(jìn)行過11次主機(jī)掃氣道的內(nèi)部檢查，其中有3次發(fā)現(xiàn)活塞有滴油現(xiàn)象，分別為NO.4缸、NO.6缸、NO.7缸，均及時重新上緊活塞頭的連接螺栓。本航次在巴西錨地剛剛進(jìn)行過檢查，當(dāng)時活塞螺栓情況良好，第二道活塞環(huán)表面不光亮但未斷裂，其他情況均良好。最近一次掃氣口檢查于2022年10月22日在巴西錨地，當(dāng)時發(fā)現(xiàn)主機(jī)NO.3缸第二道環(huán)表面沒有第一、三道環(huán)光亮，但用銅棒進(jìn)行檢查其彈性還比較好，各連接螺栓良好，活塞底部檢查未發(fā)現(xiàn)有漏油，如圖2所示。圖2主機(jī)No．3缸活塞環(huán)檢查從巴西開出后至12月23日發(fā)生故障，連續(xù)航行了46天，鑒于12月26日即將抵港，船舶降低了單缸油門并安排人員值守。同時，做好吊缸檢修準(zhǔn)備，但還是發(fā)生了掃氣箱著火事故。主機(jī)NO.3缸第二道活塞環(huán)本來工況不佳，在第一道活塞令和第三道活塞令搭扣轉(zhuǎn)到同一方向時會造成串氣。這個時候，恰好遇到該缸的活塞冷卻油滲漏，滴落在掃氣口。由此可以判斷，這是掃氣箱著火的直接原因。漏泄的大量滑油進(jìn)一步加大火勢，甚至在降速后和停車后仍未能快速熄滅。綜合以上情況可以看出，對掃氣箱的檢查有利于對主機(jī)工況的確認(rèn)和調(diào)整，對確保主機(jī)安全運行具有重要意義。1、主機(jī)氣缸油注油量和潤滑情況檢查的時機(jī)選擇該輪主機(jī)使用漢森氣缸油注油器(HansJensenSwirlInjectionPrinciple)。其工作原理是，在活塞向上運動通過氣缸油注油孔之前，幾乎在排氣閥關(guān)閉的同時，開始向氣缸內(nèi)噴射氣缸油，利用掃氣渦流向缸套內(nèi)壁布油，其工作方式主要包括三種。一是RPM-RA，即氣缸油的注射量與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比;二是MEP-RA，即氣缸油的注射量與發(fā)動機(jī)的平均有效壓力成正比;三是BHP-RA，即氣缸油的注射量與發(fā)動機(jī)的負(fù)荷成正比。另外，還有一種硫調(diào)節(jié)算法(S-RA)，它是一種基于燃油硫含量及氣缸油BN值，自動計算氣缸油注油率的方法?？刂栖浖腔凇爸甘矩?fù)荷”進(jìn)行計算的，氣缸油注油率恒定。如果氣缸油注油率根據(jù)“輸出負(fù)荷(BHP)”計算，在較低的負(fù)荷下，氣缸油注油率將增加。這是因為在低負(fù)荷下，每千瓦負(fù)荷消耗的燃油更多，所需要的氣缸油也更多。如圖3所示。圖3柴油機(jī)負(fù)荷變化與注油率示意圖由圖3可以看出，在柴油機(jī)負(fù)荷低于調(diào)節(jié)極限(RegLimit)的低負(fù)荷下（通常低于25%負(fù)荷)，所有調(diào)節(jié)將暫停，不再進(jìn)一步減少，以保證最低的氣缸油注油量。如果在主機(jī)長時間低負(fù)荷運行后再進(jìn)行掃氣口檢查，所看到的缸套、活塞和活塞環(huán)的潤滑情況與主機(jī)正常運行時相差較大。因此，在通過掃氣口檢查時，要選擇好時機(jī)，盡量縮短低負(fù)荷運行的時間。2、氣缸油注油率調(diào)整較高的氣缸油殘余堿值有利于降低氣缸磨損率，并保持氣缸和活塞組件的清潔，但過多氣缸油容易形成積炭，導(dǎo)致活塞環(huán)卡阻，使其失去彈性，甚至折斷。同時，還可能使缸套內(nèi)表面無法形成開放的石墨結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生“鏡面”現(xiàn)象。在本案例中，主機(jī)共有三道活塞環(huán)，其中第二道活塞的作用尤其重要。在檢查中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)第二道環(huán)表面沒有第一、三道環(huán)那樣光亮，說明其彈性和密封功能降低，不能很好地與缸套內(nèi)壁貼合。應(yīng)該根據(jù)活塞下部殘油化驗的堿值并結(jié)合掃氣口檢查，綜合評估氣缸油潤滑和清潔效果并及時調(diào)整氣缸油注油率，使缸套和活塞保持最佳工況。缸套內(nèi)表面開放的石墨結(jié)構(gòu)具有儲油功能，一定程度的腐蝕有助于實現(xiàn)氣缸油的動壓潤滑。在現(xiàn)實上作中,有些輪機(jī)長一味求穩(wěn)，要么固守刖仕的僅心值,要么超過前任的設(shè)定值，在調(diào)整氣缸油注油率尤其是調(diào)低氣缸油時，存在畏難情緒，注油率往往偏大。3、活塞和活塞環(huán)檢查通過掃氣口檢查活塞頭工況，查看是古有燒蝕、積炭。如果積炭較多,表明主機(jī)燃燒工況或氣缸油的清潔效果不佳;如果活塞頭有白色的碳酸鈣結(jié)晶物,則表明氣缸油注油量太大，過多的白巴恢酸鈣結(jié)晶物可能會擴(kuò)散到活塞四周及活塞環(huán)槽，造成活塞環(huán)卡死在環(huán)槽內(nèi)?；钊^上沉積的燃油，往往是由油頭滴漏引起的。活塞頭上如果有水漬，則需要及時查找其來源并消除。需要特別提醒的是,檢查活塞時,要保持王滑油泵持續(xù)運轉(zhuǎn),這樣就很容易發(fā)現(xiàn)活基是否有消油漏泄。一定要逐個檢查,確認(rèn)活基下部蝶栓的工況。例如，本案例中的螺栓（FLANGESCREW備件號2272-0400-0010-055)，上面有鎖緊鐵絲，在螺絲輕微松動或未完全斷裂時，是不容易發(fā)現(xiàn)的。檢查活塞環(huán)的主要內(nèi)容，包括檢查磨損、劃傷、粘咬、斷裂、竄漏、積炭及潤滑狀態(tài)等情況。狀態(tài)良好的活塞環(huán)應(yīng)該是外圓光亮、無明顯劃痕、無斷裂、可以在環(huán)槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動等。如果活塞環(huán)卡在環(huán)槽內(nèi)無法自由轉(zhuǎn)動，活塞環(huán)斷裂或彈力喪失，特別是其搭扣與其它活塞環(huán)的搭扣重合時，極易造成燃?xì)庀赂Z，在缸套、活塞環(huán)表面形成黑斑，嚴(yán)重時引起掃氣箱著火。關(guān)于第一道環(huán)“干爽”的問題，在實踐過程中，判斷的結(jié)果不僅與個人的經(jīng)驗有關(guān)，也與檢查時機(jī)的選擇有關(guān)。例如，前文談到的長時間低負(fù)荷運行問題。至于第二道環(huán)下部及其它活塞環(huán)的濕潤標(biāo)準(zhǔn)要求，相對比較容易判斷。4、缸套檢查正常工作條件下，柴油機(jī)氣缸套與活塞間的磨損是不可避免的，工況良好的缸套表面不能出現(xiàn)明顯的拉痕或“鏡面”現(xiàn)象，可以有輕微腐蝕，下部珩磨紋理可見，如圖4所示。圖4正常的缸套內(nèi)壁如果缸套內(nèi)壁表面有白色或褐色區(qū)域，表明存在腐蝕磨損，通常是由硫酸造成的，需要綜合考慮，是否需要增加氣缸油注油量。圖5

缸套下部的黑色沉淀物如果缸套下部掃氣口附近偶爾出現(xiàn)的黑色沉淀物（如圖5)，常常是由掃氣箱內(nèi)潮濕的空氣作用于氣缸油而產(chǎn)生的堿性物質(zhì)，遇到這種現(xiàn)象，不要輕易地增加注油率，可以通過適當(dāng)提高掃氣溫度，加強(qiáng)空冷冷卻器冷凝水的泄放來降低掃氣中的水分來解決。5、掃氣箱管理定期清潔掃氣箱內(nèi)部，避免殘?zhí)?、?/p>