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發(fā)電柴油機飛輪端甩油故障分析及處理
2022-12-31馮偉 孫曉磊
(大連海事大學(xué))
導(dǎo)讀
針對某實船發(fā)電柴油機飛輪端甩油故障現(xiàn)象,對故障原因和故障處理措施進行了分析,Z終確定滑油透氣管的液柱導(dǎo)致故障產(chǎn)生。
針對故障原因,闡述了故障預(yù)防及改造措施,一方面為輪機管理人員在輪機管理過程中提供參考建議,另一方面為設(shè)備設(shè)計和建造過程中提供改進措施。
一、故障描述
某輪于2008年投入營運,配置3臺Auxpac520W4L20發(fā)電柴油機。
2016年1月17日,NO.2 發(fā)電柴油機出現(xiàn)故障:飛輪端有油液甩出。
發(fā)現(xiàn)飛輪端甩油后,對NO.2 號發(fā)電柴油機進行停機處理,并進行清潔和故障排查工作,并確認甩出的油為滑油,此時啟動備用發(fā)電機供系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。
在停機狀態(tài)下,對飛輪及與其相關(guān)的部件、管路進行清潔,由于只有預(yù)潤滑泵運轉(zhuǎn),滑油壓力僅維持在2bar左右,壓力較低,經(jīng)過1天的觀察,未發(fā)現(xiàn)任何泄漏。
于是改變策略,啟動NO.2號發(fā)電柴油機進行運行檢查,在運行狀態(tài)下,機帶滑油泵運轉(zhuǎn),滑油壓力上升至 5.5 bar 左右,在持續(xù)運行 3h 內(nèi),滑油管路及其接頭均干燥,仍未發(fā)現(xiàn)滑油泄漏;在運行3h 之后,發(fā)電柴油機開始出現(xiàn)甩油現(xiàn)象。
由于飛輪處位置狹窄、光線不足,并且油滴四處飛濺導(dǎo)致飛輪附近的設(shè)備及管路均有油跡,肉眼無法判斷滑油的泄漏位置;
在繼續(xù)運行2h后,甩出的滑油量具有減小的趨勢。
在啟動運行的5h時間內(nèi),油底殼中的油量沒有明顯減少。
此時為保障設(shè)備的安全,再次啟用備用發(fā)電柴油機,并再次對NO.2 發(fā)電柴油機進行停機處理并清潔。
二、故障原因分析
1.管路泄漏,滴落在飛輪附近,由飛輪或者飛輪轉(zhuǎn)動所帶動的空氣打散并甩出。
如果滑油管路泄漏,在運行初期就會出現(xiàn)甩油現(xiàn)象,并且在甩油發(fā)生前,在滑油管路或接頭處會有較為明顯的油滴滴落。
以上推論與實際現(xiàn)象不符,可以排除滑油管路泄漏的可能。
2.油底殼內(nèi)的滑油由曲軸輸出端的軸封甩出
(1)正常情況下,曲軸及連桿大端回轉(zhuǎn)的Z低點比油底殼滑油液面高5-10cm,如圖1中距離d 所示,此設(shè)計目的是防止曲軸及連桿大端拍擊和攪拌滑油。
發(fā)生故障時,NO.2 發(fā)電柴油機油底殼液位為17cm,在說明書所要求的范圍內(nèi) (7~19cm)。
所以,可以排除油底殼內(nèi)滑油直接由曲軸輸出 端軸封泄漏的可能。
(2)排除滑油直接泄露的故障原因之后,對曲軸箱內(nèi)充滿的高溫滑油油氣進行分析。
高溫滑油油氣的產(chǎn)生原因主要包括以下三個方面:
①高溫產(chǎn)生油氣
②飛濺產(chǎn)生油氣
③冷卻活塞的滑油和潤滑連桿小端、凸輪軸、搖臂等部件的滑油落回油底殼內(nèi),也會形成油氣。
在曲軸輸出端軸封處,滑油以兩種形態(tài)存在:高溫滑油油氣和飛濺的液態(tài)滑油。
該型號發(fā)電柴油機曲軸輸出端采用V-ring 密封,如圖2所示。
正常情況下,V-ring 可以阻擋高溫滑油油氣泄漏,并且軸封安裝有泄放管,會將V-ring 處的液態(tài)滑油泄放至油底殼。
但是在一定狀況下,滑油依然會由曲軸輸出端軸封泄漏,原因主要包括:
①軸封泄放管阻塞。
如果軸封的泄放管阻塞,V-ring 處的液態(tài)滑油無法泄放,于是液態(tài)滑油無法回流至油底殼,此時曲軸箱內(nèi)處于正壓,液態(tài)滑油在壓力作用下由 V-ring 處泄漏。
然而在柴油機啟動后,曲軸箱內(nèi)便處于正壓狀態(tài),V-ring 處便有飛濺的滑油,如果泄放管堵塞,在柴油機啟動初期就會出現(xiàn)甩油現(xiàn)象。
以上推論與實際現(xiàn)象不符,證明推論不正確。
②V-ring 損壞。
如果 V-ring 損壞,高溫滑油油氣以及飛濺的液態(tài)滑油由軸封處泄漏,導(dǎo)致甩油現(xiàn)象。
但是 V-ring 損壞,在運行初期就會出現(xiàn)甩油現(xiàn)象,且甩出滑油的量會較大,油底殼液位會明顯降低。
以上推論實際現(xiàn)象不符,所以 V-ring 損壞的可能較小。并且該型號發(fā)電柴油機軸封的拆檢較為復(fù)雜,檢查 V-ring 的難度較大。
③曲軸箱壓力過高。
曲軸箱不斷產(chǎn)生高溫油氣,因此,柴油機正常運行期間,曲軸箱內(nèi)的壓力略高于大氣壓。
為防止曲軸箱壓力過高,柴油機配有滑油透氣系統(tǒng)?
在正常壓力下,V-ring 可以有效的密封滑油油氣以及液態(tài)滑油,然而當(dāng)曲軸箱壓力過高,高溫滑油油氣以及液態(tài)滑油在高壓差的 驅(qū)動下,通過曲軸輸出端軸封的V-ring泄漏。
高溫滑油油氣由曲軸輸出端軸封處泄漏后,隨飛輪高速運動,當(dāng)油氣遇到較冷的設(shè)備表面時冷卻為滑油,出現(xiàn)“甩油”現(xiàn)象。
活塞環(huán)串氣、活塞頭裂縫、透氣管堵塞均會導(dǎo)致曲軸箱壓力過高。
而壓力的建立是需要時間的,因此,在運行初期,曲軸箱內(nèi)壓力低,不會發(fā)生甩油,而當(dāng)曲軸箱內(nèi)壓力足夠高時,高溫滑油油氣通過V-ring 泄漏,導(dǎo)致連續(xù)甩油,甩出滑油的量較小,油底殼液位不會有明顯變化。
以上推論與實際現(xiàn)象相符,所以,該原因的可能性較大。
該船沒有配備測量發(fā)電柴油機壓縮壓力的工具,活塞環(huán)串氣或活塞頭裂縫排查的難度較大。
滑油透氣管路的排查難度較小。
根據(jù)以上分析,將原因分析結(jié)果總結(jié)如下,如表1所示。
三、故障處理
根據(jù)以上分析,綜合故障因素的可能性和排查難度,決定首先對滑油透氣管路進行檢查。
再次啟動 NO.2 發(fā)電柴油機,沿滑油透氣管自下而上的拆卸法蘭,透氣管內(nèi)徑約 76mm,其中下沉管段長度約6米,容積約 27L。
逐一檢查透氣情況,在拆卸一段下沉管段的法蘭時,有大量滑油流出,放出約30L滑油,并且滑油透氣管內(nèi)形成了“液栓”。
透氣管疏通后,NO.2 發(fā)電柴油機甩油現(xiàn)象消失。
6個月后,對 NO.2 發(fā)電柴油機進行吊缸,對部件進行檢查并發(fā)現(xiàn)缸套及活塞環(huán)的磨損量均在要求范圍內(nèi);活塞頭未發(fā)現(xiàn)裂縫。
因此,排除活塞環(huán)串氣或活塞頭裂縫的可能,進一步確認,飛輪端甩油故障是由滑油透氣管“液栓”所導(dǎo)致。
四、預(yù)防及改造措施
1.液栓的形成機理及預(yù)防
高溫滑油油氣冷卻后變?yōu)橐簯B(tài)滑油,液態(tài)滑油聚集在透氣管路的下沉管段,形成“液栓”。
預(yù)防“液栓”的形成主要是將冷凝的液態(tài)滑油泄放掉, 防止液態(tài)滑油在管路中聚集。
在設(shè)備的設(shè)計和建造時,可以采取以下兩方面改進措施:
(1)選擇合適的透氣漏斗并正確安裝;
(2)透氣管路沿油氣流動方向上傾斜布置,以便液態(tài)滑油泄放。
2.滑油透氣管路改造
根據(jù)以上分析,提出滑油透氣管路改造的3種方法:
(1)改進透氣漏斗,提高阻液效果,減小后續(xù)透氣管路滑油冷凝量;
(2)透氣管管路改造,對水平和具有下傾角的管路進行改造,以確保液態(tài)滑油泄放至污滑油艙;
(3)在具有下傾角的管段安裝泄放閥,定期泄放透氣管內(nèi)滑油。
結(jié)合實船情況,我們采取第3種改造方法,在下沉管段處焊接泄放閥,以方便定期進行泄放。
來源:《中國水運》