船舶柴油机润滑油异常消耗故障实例_戴青和.pdf

2023 年 1 月航海技术第 1 期船舶柴油机润滑油异常消耗故障实例戴青和(宁波油港轮驳有限公司)在船舶柴油机的日常运行中，会有少量润滑油在润滑气缸和活塞的时候进入燃烧室经燃烧消耗。随着柴油机的持续运转，润滑油会逐渐被损耗，所以应定期补充。但是润滑油消耗量过大时，不仅油料成本增加，而且给船舶柴油机的运行带来极大的安全隐患。1 因此在轮机管理中，要求定期检查、记录润滑油的消耗量，按时取样化验并检查性能指标是否在正常范围内2，一旦发现异常消耗，应及时查找原因，排除故障。本文以某船舶柴油机润滑油消耗量异常为例，分析原因、查找问题和处理故障。1故障现象某船舶是配有双机双桨的港作拖船，主柴油机为日本新潟机，型号 6L26HLX，功率 1 470 kW。在一次厂修时，对左右主柴油机润滑油进行了更换，润滑油牌号是长城 4012。厂修结束后 3 个月左右，检查发现左主机润滑油循环舱油位下降速度比右主机润滑油循环舱快很多，初步判断左主机润滑油消耗异常。检查左右艉排烟，未见明显蓝烟。检查左右曲柄箱温度正常。经统计，润滑油换新下半年(712 月)使用时间为 1 756 h，左主机消耗 0 933 m3(858 kg)，消耗率0 33 g/(kWh);右主机消耗0 32 m3(295 kg)，消耗率 0 11 g/(kWh)。左主机比右主机多消耗0613 m3(563 kg)，消耗率为右主机的 3 倍。厂修后左右主机润滑油消耗量见表 1。表 1厂修后左右主机润滑油消耗对比时间主机运行时间/h左主机润滑油消耗量/m3右主机润滑油消耗量/m37 月2400 10508 月2820 1550 0309 月3560 1750 08010 月3250 1750 05011 月2970 1730 08012 月2560 1500 0802润滑油系统概述某船舶主柴油机润滑油从润滑油循环舱经过吸入滤器(20 目吸入)，经泵输送，先进入润滑油冷却器冷却，再通过润滑油滤器(30 m)过滤，分别进入增压器和主机内部。除部分蒸发消耗外，其他都汇聚到油底壳，再流入润滑油循环舱，形成一个闭环循环回路。在主机内经过的部件有主轴承、连杆、活塞、摇臂、传达齿轮箱、调速器、高压油泵等。润滑油系统见图 1。3润滑油异常消耗原因分析船舶主柴油机在持续运行中，润滑油消耗量过大，通过对图 1 的分析，得出以下几个可能原因。3 1运动件过度磨损、密封失效1)气阀导管磨损或者气阀密封圈老化失效，导致摇臂润滑油经进气阀杆与导管间隙渗漏进入燃烧室造成异常消耗。或通过排气阀杆和导管间隙进入排气管被排放到大气中，这种情况一般伴有排白烟现象。因为在排气管中燃烧条件较差，经过废气搅拌混合，一旦进入大气，遇见充足的氧气，迅速氧化形成白烟。2)活塞环、环槽或气缸套磨损超过度，当刮油环失效时，或者密封环间隙过大，会导致部分润滑油进入燃烧室被消耗。如果密封环失效，燃烧气体会进入曲柄箱，使得曲柄箱温度、压力变高，部分润滑油燃烧气化，从曲柄箱透气孔排出，此时曲柄箱透气孔油气分离器的油气增多。3)气缸套变形或者活塞环断裂，伴有冷却水温度升高，甚至出现异响。4)喷油器总成与座体密封不严，或者安装不到位，导致润滑油通过喷油器总成和座体间隙进入高压燃油管的双层管壁中，最终流入污油舱或者燃油舱。5)高压油泵内部磨损，导致润滑油进入燃油泄漏管中，最终通过燃油系统消耗。6)增压器漏油，润滑油进入压气或废气涡轮端被消耗。图 1新潟船舶柴油机润滑油系统3 2润滑油泄漏润滑油管路、滤器、润滑油泵、输出轴等密封失效导致润滑油泄漏至主机外部，形成消耗，一般通过外部检查可以发现。3 3润滑油参数不达标润滑油参数不达标会导致润滑效果不佳，加剧运动部件的磨损，使得润滑油温度增加，挥发量会相应增大，例如润滑油黏度过小，摩擦表面难以建立有效的油膜，温度升高导致挥发量增加，消耗增加;润滑油本身质量差，挥发性强，消耗就会多。1 3 4船舶柴油机运行技术状态不同等原因当柴油机处于不同的负荷和转速工况下，单位时间消耗的润滑油量也会不同，负荷大、工况复杂时比负荷小、工况单一消耗大。柴油机转速高时润滑油消耗量比转速低时大。使用新柴油机时，各运动部件配合精密度较高，间隙相对较小，选择使用黏度小的润滑油;使用旧柴油机时，由于各个部件配合间隙变大，润滑油的密封作用变差，应选择黏度大的润滑油。4故障分析查找发现问题后，立即进行润滑油取样化验，化验结果显示左右主机都正常，且左右主机无明显差异。4 1厂修前后对比由于该故障是在船舶厂修后被发现，因此特意调出厂修前后数据进行对比，润滑油消耗量具体对比见表 2。表 2厂修前后左右主机润滑油消耗对比日期主机运行时间/h左主机润滑油消耗量/m3右主机润滑油消耗量/m3厂修前半年1 30903200210厂修后半年1 75609330320厂修前，左右主机润滑油消耗量相差不大，属于正常;厂修后，左主机润滑油消耗量突然增加，左主机比右主机润滑油消耗量要大得多，因此左主机的润滑油消耗量变大和厂修有关的可能性比较大。进厂修理前后柴油机排温数据对比见图 2。图 2厂修前后排温数据对比通过厂修前后数据对比可知，厂修后左主机600 r/min 与 720 r/min 的排温数据稍有升高，说明燃烧性能厂修后未改进。83航海技术第 1 期4 2厂修时船舶柴油主机主要修理相关项目1)拆卸左右主机 12 缸气缸头和进排气阀，研磨气阀，清洁气缸头。2)吊起左主机第3 缸、右主机第2 缸活塞，检查测量活塞环、油环间隙正常，缸套加工纹理清晰，磨损测量值为 0 02 0 03 mm，在正常范围内，检查连杆瓦和连杆螺栓正常。3)抽检右主机第 3 道主轴承情况良好，清洗后装复。4)拔出 12 只主机油头并进行校对，其中左主机第 4、第 6 缸换新，其他正常。5)主机所有润滑油滤器全部被清洗。6)整体拆出 2 台增压器，送厂解体转子，喷砂涡轮叶片，校验动平衡，更换 2 只密封环和 1 只左增压器喷嘴环。拆下增压器空气滤网，对内部过滤板进行化学蒸煮清洁。7)用面粉把主机润滑油循环舱(2 3 56 m3)清理干净，更换 30 桶主机润滑油。4 3原因查找具体思路根据以上情况进行原因分析，2 台主机的技术状态和工况基本相同，润滑油都是同一批长城 4012牌号，因此可以排除第 3 3 和第 3 4 节原因。按照从简单到复杂的排查思路先对第 3 2 节“润滑油泄漏”方面进行排查，在左主机转速 720 r/min、润滑油压力0 52 MPa 情况下进行排查，未发现任何润滑油管路、冷却器、滤器、增压器和油底壳和增压器等润滑油泄漏情况，第 3 2 节原因也被排除。因此故障极大可能由第 3 1 节运动部件磨损超过标准值项的原因导致。于是拆解各缸排温表或者热电偶接头，检查各缸排气口通道，通道较干净，基本无积碳;打开主机进气口，观察口道门，发现进气通道内部较干净;通过对曲柄箱透气管油气分离器放残未见明显残油，曲柄箱温度正常，通过进一步分析可以排除第 3 1节中第 1 3 种、第 6 种原因，最后在主机运行期间对左机各高压油泵的润滑油放残管进行拆卸，未发现润滑油泄漏，可以排除第 3 1 节第 5 种原因，最终只剩下第 4 种比较隐蔽的原因。4 4燃油泄漏管检查情况在主柴油机运行时拆开主柴油机燃油泄漏管，收集泄漏的油样见图 3，左边是左主机燃油泄漏管30 min 收集的油样，右边是右主机燃油泄漏管 65min 收集的油样。图 3燃油泄漏管收集油样对比通过对比发现，颜色有明显的区别，左主机颜色明显较深，具有润滑油成分的可能性较大。然后拆卸高压油管，气缸头接口有明显的润滑油油迹，见图4。拆卸喷油器总成后，发现喷油器总成本体的高压油管对侧和座体对应内侧都有明显的摩擦痕迹，见图 5。图 4气缸头高压油管接口和喷油器总成a)喷油器总成b)喷油器总成座体图 5喷油器总成拆卸情况4 5原因分析结果通过以上分析得出，轮机人员在拆装喷油器总成的方法和步骤不对，使得喷油器总成安装不到位。当柴油机运行时，喷油器总成发生振动，与其座体发93第 1 期戴青和:船舶柴油机润滑油异常消耗故障实例生磨损(见图 5)，从而导致喷油器总成与其座体密封不严，润滑油通过喷油器本体和气缸头间隙，在经过燃油泄漏管，流入燃油舱，与燃油混合后最终进入燃烧室被消耗。由于混入的润滑油相对燃油占比非常少，所以未见明显蓝烟。4 6处理方法更换喷油器总成本体密封圈时，按照说明书先安装喷油器总成后装高压油管等附件。重新拆装后运行，故障消除。5润滑油消耗异常的预防措施船舶柴油机型号不同，对润滑油的要求不同，其润滑油的消耗率也存在差异。润滑油的消耗率会随着船舶柴油机运行时间变长而增大，如果超过说明书的最高值或者突然增大，都属于异常消耗，通过以上分析，该船舶主柴油机润滑油消耗异常由日常使用和维护管理不正确所引起。5 1选用正确的润滑油牌号选用正确的润滑油牌号是船舶柴油机润滑油正常消耗的前提保障。不同牌号的润滑油具有不同运动黏度和不同添加剂成分。2 简单直接的方法是严格按照说明书选择正确的润滑油牌号使用，定期取样化验，对化验指标超标的润滑油进行分析，预判故障并采取恰当的处理措施，避免事故的发生。例如本文所述柴油机说明书规定:选择 SAE40 正确的润滑油，禁止使用多黏度油(例如 15w-40)，当润滑油碱度低于 8 mmol/L 时，应加入新油或者更换，碱度低于 6 mmol/L 或者闪点低于 150 时全部换新。5 2选择正确的管理和维护保养1)避免全新或者大修后的船舶柴油机长时间处于低温、低速、高变负荷和高温状态下工作，例如本文所述柴油机要求冷却水的温度低于 20 时必须暖缸后才能启动，低于 40 时禁止加速操作，冬天做好机舱保温工作。2)定期对润滑油取样化验，及时掌握润滑油动态信息和柴油机技术状态，预先采取措施，例如理化指标、光谱分析数据的分析。3)按照维护保养周期，严格认真完成柴油机各项维护保养工作，同时避免异物进入润滑油系统中。4)认真监控和检查船舶柴油机，特别是对第 31 节所提到的部件进行密封性能检查，确保柴油机始终处于良好的技术状态。5 3采用正确的维修方法1)在拆装过程中严格按照说明书的力矩要求、间隙要求、顺序要求、规格要求等进行操作，确保各部件良好的配合性能和密封性能，例如确保主轴承、连杆轴承的各自配合间隙等。2)磨损间隙或使用时间超过标准值后应科学更换备件，定期更换密封件。在更换气阀、气阀座时，采用正确的研磨方法，研磨后要对应安装，确保密封性。3)在拆装喷油器总成时，不同的柴油机机型拆装方法和步骤有所不同，采取“先拆后装”的方法，同时避免在喷油总成未安装到位前先装高压油管等部件。6结束语通过对某拖船主柴油机的润滑油异常消耗实例展开原因分析和总结，得出人为因素是导致润滑油消耗异常的主要原因，所以必须要加强轮机人员的管理。首先应挑选责任心较强、具备良好的维护保养和维修技能的轮机人员。其次必须加强培训，要求轮机人员能够熟料掌握柴油机以及润滑油的性能参数，能够正确判断润滑油的状态并采取正确的措施，避免人为因素导致机损事故发生，确保船舶柴油机始终处于良好的运行技术状态，延长船舶柴油机的使用寿命。参考文献 1毕海平，潘学锋 船舶柴油机润滑油消耗过量的原因及预防措施 J 中国水运(下半月)，2018，18(9):75-76 2王歆，张京全，贾艳峰 内燃机润滑油的合理使用J 中国石油和化工标准与质量，2018，38(20):96-97作者简介:戴青和，轮机长，(E-mail)251952637 qq com04航海技术第 1 期