作者：大連海事大學(xué)輪機(jī)工程學(xué)院 葉朝陽(yáng)
一、故障案例一
1、故障現(xiàn)象
X船主機(jī)型號(hào)為MAN B&W 7S50MC-C，增壓器型號(hào)為MAN B&W TCA66。
某航次航行途中突然發(fā)生全船失電事故，主機(jī)自動(dòng)保護(hù)停車(chē)。
待全船失電恢復(fù)正常后重新啟動(dòng)主機(jī)，發(fā)現(xiàn)增壓器滑油低壓報(bào)警，報(bào)警設(shè)定值為0.16 MPa, 調(diào)整壓力調(diào)節(jié)閥，將壓力升至0.19 MPa，主機(jī)緩慢加速，發(fā)現(xiàn)增壓器異響，油霧從壓氣機(jī)消音器溢出。
手動(dòng)停車(chē)，對(duì)增壓器進(jìn)行拆檢，發(fā)現(xiàn)推力軸承盤(pán)碎成4塊，推力環(huán)和推力軸承之間滑動(dòng)表面有拉痕，并附著炭化的滑油，軸頸軸承內(nèi)表面嚴(yán)重咬傷，內(nèi)徑擴(kuò)大5mm之多。
由于沒(méi)有備件，只能停用增壓器，主機(jī)降速維持到港。
2、增壓器軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及潤(rùn)滑
從故障現(xiàn)象可以得出結(jié)論：
此次損壞是由于各潤(rùn)滑部件缺少潤(rùn)滑油而導(dǎo)致的。
TCA66增壓器是曼恩公司2002年研發(fā)成功的高壓比軸流式新型增壓器，其結(jié)構(gòu)有較大的改進(jìn)：
一體式軸承室；滑動(dòng)式軸頸軸承位于壓氣機(jī)葉輪和渦輪機(jī)葉輪之間，屬內(nèi)支撐式；組合式推力軸承位于壓氣機(jī)葉輪和壓氣機(jī)端軸頸軸承之間，包括正反向推力軸承、推力環(huán)、推力軸承盤(pán)。
軸承室的滑油正常情況下由主機(jī)系統(tǒng)油供給，應(yīng)急情況下由設(shè)置在增壓器上部的應(yīng)急油柜供給（見(jiàn)圖1和圖2）。
圖1 增壓器滑油供給圖
圖2 增壓器應(yīng)急供油時(shí)間
由圖1和圖2可知：
正常情況下主機(jī)活塞冷卻油分支經(jīng)節(jié)流孔板（Φ8mm）、壓力調(diào)節(jié)閥和進(jìn)油單向閥（此時(shí)打開(kāi)）給增壓器軸承室供油，一路去潤(rùn)滑各部件，另一路通過(guò)供油單向閥（此時(shí)關(guān)閉）的旁通小孔向應(yīng)急油柜補(bǔ)油，當(dāng)油柜油位沒(méi)過(guò)溢流管后油柜頂部空氣開(kāi)始被壓縮，由于溢流管內(nèi)徑（Φ3mm）小于旁通小孔內(nèi)徑（Φ7.2 mm），油位會(huì)繼續(xù)上升，直至頂部空氣壓力與補(bǔ)油壓力相等時(shí)停止（ 液位4）。
當(dāng)主機(jī)滑油泵停止供油時(shí)，軸承室進(jìn)油單向閥關(guān)閉，應(yīng)急油柜里儲(chǔ)存的滑油在其上部壓縮空氣的作用下一路通過(guò)供油單向閥（此時(shí)打開(kāi)）向增壓器軸承室供油，一路通過(guò)溢流管流出。
大約30s后，油位降至液位3，溢流管露出，滑油只供給增壓器。
此時(shí)油壓接近大氣壓，故需依靠重力作用供油，而應(yīng)急油柜安裝在增壓器軸承室的上方，位置不高，因此供油將變得困難，供油量會(huì)大幅下降。
大約160s后，油位由液位3降至液位2，進(jìn)油管管口露出，滑油開(kāi)始通過(guò)進(jìn)油管底部的兩個(gè)小孔（Φ3.5mm）給增壓器軸承室供油。
大約30 min后油位由液位2降至液位1，應(yīng)急供油結(jié)束。
3、故障的分析和調(diào)查
全船失電時(shí)，主機(jī)滑油泵立即停止供油，應(yīng)急油柜向增壓器軸承室供油。
此時(shí)增壓器轉(zhuǎn)速大約有10000 r/min, 在慣性作用下依然高速旋轉(zhuǎn)，然而由于應(yīng)急油柜未供油或供油不足，潤(rùn)滑部件高速干磨，產(chǎn)生的磨粒附著在運(yùn)動(dòng)副表面，摩擦阻力加大，溫度急劇升高，運(yùn)動(dòng)副燒熔，裝配間隙增大，震動(dòng)加劇，進(jìn)而導(dǎo)致推力軸承盤(pán)碎裂。
全船失電恢復(fù)正常后再次啟動(dòng)主機(jī)，由于裝配間隙變大，滑油壓力自然就會(huì)降低，乃至報(bào)警。
在人為調(diào)整壓力后慢慢加速，增壓器由于運(yùn)動(dòng)部件的損壞發(fā)生強(qiáng)烈震動(dòng)，產(chǎn)生的高溫蒸發(fā)滑油，油霧從壓氣機(jī)消音器溢出。
此次故障是由于應(yīng)急油柜未供油或供油不足而引起的，故決定將其解體以調(diào)查緣由。
應(yīng)急油柜為筒形，兩端有法蘭，臥式安裝，外觀檢查油柜發(fā)現(xiàn)其一端端蓋上部有微量漏油痕跡，打開(kāi)端蓋發(fā)現(xiàn)油柜內(nèi)部較干凈，供油單向閥和供油管正常，這表明故障可能是因供油不足引起。
仔細(xì)分析應(yīng)急油柜供油原理發(fā)現(xiàn)：
在主機(jī)滑油向油柜補(bǔ)油時(shí)，當(dāng)補(bǔ)油壓力與油柜上部被壓縮的空氣壓力相等時(shí)，補(bǔ)油動(dòng)作停止。
如果此壓縮空氣慢慢由泄漏點(diǎn)漏出，那么補(bǔ)油動(dòng)作將慢慢繼續(xù)，直至液位在泄漏點(diǎn)保持動(dòng)態(tài)平衡，然后滑油可能從空氣泄漏處緩慢滲出。
當(dāng)需要油柜應(yīng)急供油時(shí)，少量滑油（低于正常應(yīng)急供給量）流出油柜后，油柜里的滑油壓力就等于大氣壓，因?yàn)樾孤┨幒芗?xì)微，油柜基本密封（因溢流管還浸在滑油中），因此油柜中的滑油很難再流出為增壓器供油，則各潤(rùn)滑部件會(huì)因?yàn)閼?yīng)急供油不足而損壞。
外觀檢查油柜時(shí)發(fā)現(xiàn)一端端蓋上部有微量漏油痕跡支持了以上的推斷。
4、故障總結(jié)
這起增壓器故障較為罕見(jiàn)，產(chǎn)生原因系管理人員通過(guò)分析而得出，受限于各種客觀因素，船方無(wú)法通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。
曼恩公司的服務(wù)工程師也參與了故障的調(diào)查，在共同的調(diào)查和分析下，決定更換應(yīng)急油柜，筒形新油柜兩端將采用焊接式，以降低泄漏發(fā)生的幾率。
由于焊接式的端蓋會(huì)給日后的油柜清潔保養(yǎng)帶來(lái)困難，可考慮在兩端的端蓋上安裝可以打開(kāi)的盲板，方便油柜的清潔。
根據(jù)應(yīng)急供油原理，盲板的最高位置應(yīng)低于溢流管的高度，這樣即使盲板有微小的滲漏，滲漏的也只是滑油，仍然能保證應(yīng)急油柜頂部有足夠的被壓縮空氣，從而油柜在需要應(yīng)急供油時(shí)能發(fā)揮作用。
在油柜未更換期間，注意檢查油柜有無(wú)泄漏。
船舶在港或錨地時(shí)，檢查油柜的應(yīng)急供油功能，停止主機(jī)滑油泵的同時(shí)通過(guò)回油觀察鏡檢查供油量和供油時(shí)間。
二、故障案例二
1、故障現(xiàn)象
Y船和X船是姐妹船，主機(jī)和增壓器的選型是一樣的，其出廠時(shí)間早于X船半年。
某日X船收到船舶管理公司來(lái)電，要求檢查主機(jī)增壓器廢氣進(jìn)氣管中的保護(hù)格柵工作狀況，并通報(bào)了Y船主機(jī)增壓器的損壞情況：在航行途中保護(hù)格柵損壞，損壞的格柵進(jìn)入渦輪機(jī)導(dǎo)致渦輪葉片等部件損壞。
2、檢查的結(jié)果和分析
TCA66是一款定壓增壓器，主機(jī)各缸的排氣支管都接到一根排氣總管上，排氣總管體積較大，各缸排出的廢氣進(jìn)入后迅速膨脹、擴(kuò)散并很快穩(wěn)定下來(lái)，排氣總管實(shí)際上成了一個(gè)具有穩(wěn)壓作用的集氣箱，集氣箱中的廢氣再經(jīng)過(guò)連接管進(jìn)入廢氣渦輪。
連接管中安裝一保護(hù)格柵，用以防止異物損壞廢氣渦輪。
打開(kāi)集氣箱一端的人孔進(jìn)入其中，通過(guò)連接管管口檢查格柵的狀況，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)狀的格柵向渦輪機(jī)側(cè)鼓起。
從連接管中拆下格柵仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)狀格柵焊接在一法蘭上，有幾處焊接點(diǎn)已經(jīng)斷裂，讓人慶幸的是格柵未脫落。
保護(hù)格柵使用壽命很長(zhǎng)，通常從集氣箱過(guò)來(lái)的異物都不能將其損壞。
X船服務(wù)時(shí)間只有大半年，本該起阻止異物作用的格柵自己卻險(xiǎn)些成了損壞渦輪機(jī)的異物。
由于格柵向增壓器側(cè)鼓起，如果其材料和制作工藝等沒(méi)有缺陷，那么可能有異常的高壓廢氣進(jìn)入連接管沖刷了格柵。
再次進(jìn)入集氣箱詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)主機(jī)第四缸排氣支管口的對(duì)面布置的就是連接管管口。
正常情況下，當(dāng)主機(jī)第四缸排氣閥開(kāi)啟排氣時(shí)，高壓的廢氣進(jìn)入集氣箱膨脹降壓、擴(kuò)散并穩(wěn)定下來(lái)進(jìn)入連接管。
由于增壓器的連接管管口在集氣箱上的位置為第四缸排氣支管管口的對(duì)面，部分第四缸的排氣來(lái)不及膨脹降壓就進(jìn)入連接管，直接沖刷保護(hù)格柵，從而降低格柵壽命并引起其損壞。
3、故障總結(jié)
故障是由于設(shè)計(jì)缺陷而引起的，通常船舶管理者很難在故障發(fā)生前察覺(jué)。
如果增壓器布置在集氣箱的端側(cè)，顯然不會(huì)出現(xiàn)這樣的故障。
如果由于布置困難，增壓器位于集氣箱的側(cè)面，進(jìn)入集氣箱檢查連接管管口的位置就變得很有意義。
將檢查結(jié)果反饋給船舶管理公司，公司在與船廠進(jìn)行技術(shù)探討后決定進(jìn)行改造，此后格柵再未出現(xiàn)類(lèi)似的狀況。
三、管理建議
1、針對(duì)船公司的技術(shù)管理者
船上管理者由于條件所限，獲得的外部信息較少，船公司管理者應(yīng)建立一個(gè)有效的機(jī)制，將搜集的內(nèi)外部資料傳遞給船舶，避免同樣或類(lèi)似的故障在本公司船舶發(fā)生。
故障案例二很好地證明了信息分享的重要性。
2、針對(duì)船上的設(shè)備管理者
增壓器技術(shù)發(fā)展較快，近幾年ABB公司相繼推出了新型的A100系列增壓器，曼恩公司的TCA和TCR系列增壓器開(kāi)始引入可變噴嘴環(huán)（VTA）技術(shù)，以及專(zhuān)門(mén)針對(duì)二級(jí)增壓技術(shù)的TCX系列斜流式增壓器，這些先進(jìn)的技術(shù)對(duì)管理者的水平提出了更高的要求。
設(shè)備管理者一方面應(yīng)依據(jù)說(shuō)明書(shū)的要求和經(jīng)驗(yàn)對(duì)增壓器進(jìn)行常規(guī)的維護(hù)保養(yǎng)，另一方面應(yīng)認(rèn)真分析增壓器的改進(jìn)部件，了解其工作原理，理解其管理要點(diǎn)，方能減少故障發(fā)生。
來(lái)源：船機(jī)幫
（版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有）
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