活塞環(huán)導致副機異常運行實例

船舶副機是船舶電力系統(tǒng)的重要組成部分，為船舶的正常運營提供電源。某船配備3臺副機，型號為CME-MAN6L23/30H，缸徑225mm，行程300mm，額定轉速720r/min，額定功率720kW。一、故障現(xiàn)象筆者上船任職時，No.3副機已經運行13000h且處于吊缸檢修窗口。檢修No.3副機并試車正常，恰逢航行途中貨油艙洗艙充惰氣需要2臺副機運行，主管輪機員把副機切換為No.2和No.3副機，單機負荷250kW左右。運行約8h，No.2副機出現(xiàn)曲軸箱滑油低液位報警，值班輪機員補油至正常液位。次日早上No.2副機再次出現(xiàn)滑油低液位報警。該型號副機在運行過程中，曲軸箱一般6d添加滑油1次。查看輪機日志和副機日志，得知No.2副機自2018年4月11日整體吊缸檢修后，曲軸箱添加開始頻繁添加滑油，平均間隔12h需添加1次滑油，每天約消耗100kg滑油。在相同的運行時間內，No.1和No.3副機每天消耗15～20kg滑油，判斷No.2副機滑油消耗異常。查閱近兩任主管輪機員交接班《設備運行備忘錄》，未找到關于No.2副機滑油消耗異常的警示。對No.2副機的異常運行情況未引起船舶輪機員重視，沒有采取適當措施解決異?；拖膯栴}。截至筆者接班No.2副機運行4000h，導致實際多消耗約3.5t滑油。主管輪機員為追平滑油消耗量，違背船舶所有人機務及廠家對副機1200h更換滑油的規(guī)定，對3臺副機均延長滑油使用時間，待副機運行1800～2000h才更換滑油。查看副機日志，發(fā)現(xiàn)No.2副機除滑油消耗異常外，排溫也越來越高，較吊缸前高20℃。二、滑油異常消耗原因分析副機滑油消耗異常主要有2個原因:系統(tǒng)外漏和內部異常消耗。系統(tǒng)外漏包括分油機凈化、管線、滑油冷卻器等。本船副機滑油定期更換，在運行期間不采用分油機凈化，如果是系統(tǒng)外漏，則滑油冷卻器將出現(xiàn)異常，且較容易目視檢查泄漏處。內部消耗主要指滑油進入活塞頂部燃燒室，或從增壓器漏入排煙管，即俗稱“燒機油”。通過觀察3臺副機的排煙顏色，No.2副機的顏色稍微偏藍，符合燒機油特質?？梢詳喽ɑ捅桓睓C內部異常消耗。副機燒機油的主要原因包括:

滑油主要通過噴油器密封膠圈、氣閥導套密封膠圈進入燃燒室;活塞環(huán)與缸套配合間隙不正常，導致滑油進入到活塞頂部燃燒室;活塞環(huán)積炭過多，導致活塞環(huán)卡阻在環(huán)槽中，失去彈性，導致刮油環(huán)作用減弱;增壓器油封漏油，滑油漏入排氣管。No.2副機在備用狀態(tài)，保持預潤滑油泵的長期運行，沖車檢查發(fā)現(xiàn)沒有滑油從缸頭示功閥中沖出。拔出6個噴油器，噴油器下部沒有油跡，密封膠圈良好，排除滑油通過噴油器、氣閥等處的膠圈滲漏進入活塞頂部燃燒室。進一步拆檢增壓器，檢查腔室內部未發(fā)現(xiàn)異常。判斷活塞環(huán)與缸套之間的密封不正常，或活塞環(huán)異常。三、副機燒機油的危害副機燒機油除導致滑油消耗劇增外，不僅引起噴油器受機油污染而積炭，導致噴油嘴堵塞、磨損，還造成氣閥積炭，引發(fā)惡劣燃燒，排溫異常升高。嚴重者導致副機運行中滑油液位突然降低，滑油壓力低，造成運動部件潤滑不足，進而引發(fā)“拉缸、抱軸、燒瓦”的機損事故。副機過量消耗滑油，值班輪機員為確保該副機運行期間有足夠多的滑油，頻繁補油至高位，然而隨著副機的運行，更多的滑油飛濺到缸套壁上進入燃燒室，進一步加劇滑油消耗，陷入補得多、耗得更多的惡性循環(huán)。四、活塞環(huán)原因分析本船副機使用的活塞環(huán)有3道氣環(huán)、1道刮油環(huán)。氣環(huán)的作用是密封活塞，把缸套內的燃油和廢氣密封在活塞頭燃燒室內防止竄進曲軸箱。刮油環(huán)把飛濺在缸套壁上的多余滑油刮回曲軸箱，只留下薄薄的油膜用于活塞在缸套內上下運動的潤滑，防止滑油進入活塞頂部燃燒室。在副機運行過程中，由于最下部刮油環(huán)過度磨損，或活塞環(huán)搭口間隙過大、活塞環(huán)彈性差、斷環(huán)及活塞環(huán)被積炭卡在環(huán)槽中，氣環(huán)密封性變差，大大降低刮油環(huán)的刮油效果，導致缸套壁上的機油竄至活塞頂部燃燒室，引起燒機油。如果活塞環(huán)安裝不正確(裝反)，也會使其產生“泵吸”效應，把氣缸壁的滑油泵向活塞頂燃燒室，增加滑油消耗量，進一步造成氣閥積炭，引發(fā)惡劣燃燒，排溫異常升高。No.2副機在2018年4月11日進行吊缸檢修，更換6套活塞環(huán)，還留存1套同批次的活塞環(huán)。筆者檢修No.3副機的備件包有6套活塞環(huán)，經過仔細對比發(fā)現(xiàn)2個批次的活塞環(huán)寬度、厚度一致，但批次噴碼、圓周長度、安裝搭口間隙均不一致。將活塞環(huán)裝入全新的缸套備件(缸徑D=225mm)中，測量相關參數(shù)，見表1和2。通過上述表格得出，No.2副機使用的活塞環(huán)不符合要求，圓周長度、安裝搭口間隙均超出廠家說明書要求，特別是最關鍵的第1道氣環(huán)和第4道刮油環(huán)?；钊h(huán)在副機運行過程中與高溫氣體接觸導致受熱膨脹，并且周期性的往復運動使其出現(xiàn)徑向膨脹變形，因此活塞環(huán)在缸套內的安裝搭口間隙必須符合說明書要求，才能保證正常工作。綜上所述，本船副機活塞環(huán)的加工尺寸存在誤差，造成安裝搭口間隙超出規(guī)定范圍，活塞環(huán)在缸套中無法達到良好工況，導致氣環(huán)密封作用下降，刮油環(huán)的刮油作用減弱，無法將缸壁上的滑油刮回曲軸箱，最終出現(xiàn)竄油現(xiàn)象。隨著活塞的上下運動，飛濺在缸套壁上的滑油過多地殘留在燃燒室的缸壁上，被高溫燃氣蒸發(fā)、燃燒，滑油消耗增加，進一步造成活塞環(huán)積炭過多，活塞環(huán)卡阻并失去彈性，滑油消耗越來越大。燃燒室內燒機油，造成氣閥積炭，引發(fā)惡劣燃燒，導致No.2副機排溫異常升高，無法使用高負荷。五、故障排除經過船上的仔細檢查和比較，No.2副機滑油消耗異常的根本原因是活塞環(huán)加工尺寸不符合要求。于是按正規(guī)程序對No.2副機吊缸，卸下6套活塞環(huán)進行檢查，證明采用了尺寸不合適的活塞環(huán)。更換6套和No.3副機同批次的活塞環(huán)，裝復并投入使用。在No.2副機使用過程中，安排值班輪機員密切關注滑油油位、各缸排溫、透平排溫。經過7d的連續(xù)運行，對比No.2副機更換新活塞環(huán)前后運行參數(shù)，見表3。至此，經過全面的檢修及更換6套活塞環(huán)，No.2副機滑油異常消耗的故障得到解決。六、經驗教訓本船副機滑油異常消耗的原因為使用尺寸異常的活塞環(huán)，但本次故障的發(fā)生包括多方面的原因，既有活塞環(huán)本身的因素，又有使用不當?shù)脑?，最根本原因在于船舶設備管理人員，暴露出機艙管理很多漏洞，主要體現(xiàn)在以下幾點:(1)主管輪機員申請、簽收備件時，沒有認真檢查核實設備型號、備件申請編碼、圖號是否準確;供船簽收時也未能認真核對，導致不合格備件上船。(2)船舶所有人的體系文件要求更換活塞環(huán)時，須進行活塞環(huán)外觀對比、參數(shù)測量、