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柴油发电机滑油异常消耗故障及其排查
润滑油在机械领域不可或缺,对船舶设备而言更是如此。在机械设备的全生命周期内,通过定期送岸检测进行油液分析,可以发现日常检查中肉眼无法观察到的问题,从而更精准地检测其运行工况。润滑油的良好管理,不仅能降低船舶运营成本,提高公司经济效益,还能起到节能减排的良好作用。本文就某轮YAMAR 6N21AL-SV型(由YANMAR CO. LTD.于2004年生产)柴油发电机滑油异常消耗故障及其排查与同行分享。
图片是小编17年在某船拍的YAMAR 6N21AL副机的照片
一、故障经过
2021年08月23日1745时, NO.1柴油发电机投入运行。起动时通过油尺测量,曲拐箱滑油液位处在4格的正常位置。至2021年08月24日1550时,运行了23小时后出现曲拐箱滑油液位低报警。当时正处于卸货状态,受船舶左右前后吃水的影响,会导致油底壳液位不正常变化。当值大管轮巡视检查后,并未发现NO.1柴油发电机周围有滑油泄漏现象,遂将曲拐箱的滑油补至4格位置,并将补油操作记入柴油发电机日志。2021年08月25日1130时,二管轮接班前巡查发现NO.1柴油发电机滑油液位下降至1格,并怀疑是异常消耗,于是转用NO.3柴油发电机。在4月份修船时,NO.1柴油发电机通过吊缸更换了缸套、活塞头、活塞环等部件,在运行的4个来月期间,单机滑油日耗10升左右,大致每半个月补一次约150L的基座油。但这次不到1天的时间,NO.1柴油发电机的系统滑油就消耗了约50L,明显大于正常消耗量——比其他2台机组的消耗量还大。由此可以判断,NO.1柴油发电机滑油消耗异常。
二、故障排查
(一)确定原因
柴油发电机滑油消耗异常,大致可分为两类:一类是滑油被燃烧消耗掉;一类是泄漏至机体外或通过泄放管路流至泄放柜等。
1.滑油被燃烧消耗掉
(1)滑油进入气缸被燃烧掉。滑油进入气缸通常有三种情况:一是通过气阀导套和气阀阀杆之间的间隙进入气缸。这种现象较为常见,且多数是因气阀导套顶部密封件老化或破损导致密封性下降,滑油由此进入气缸而被燃烧掉。这次打开气阀盖进行详细检查,发现气阀导套顶部密封件并没有破损;结合冲车试验,6个缸也均没有油气喷出。于是,这种可能被排除。二是刮油环装反了。如果是这种情况,应该在吊缸后刚使用的时候就显现出来,不应该在使用了4个月后才出现情况。所以,这种可能也被排除。三是缸套磨损。该轮4月份曾在船厂进行过吊缸作业,缸套是刚换新的,所以这种可能不大;即使有这种可能,也要遵从先易后难、先外后内的方法,只有不得已时才会吊缸排查。(2)滑油进入透平涡轮侧被烧掉。NO.1号柴油发电机在运行时,透平底座处有轻微的滑油泄漏,但因有隔热层的包扎,很难能直观地看到泄漏部位。按计划,拆检透平工作即将进行,正好可借此消除泄漏点。拆开透平后,发现涡轮侧是干净的,并无滑油泄漏。平常,滑油泄漏多是由于在船厂更换新的透平时使用的胶圈材质及大小不合适、经长时间运行后其变形引起的,但更换胶圈后,泄漏点就会消失。所以,这种可能也被排除。
总之,柴油发电机滑油消耗异常,不是滑油被燃烧消耗掉的原因。
2.滑油泄漏至机体外
(1)通过与油底壳相连的阀门泄漏。连接分油机和滑油驳运泵的阀门一直处于关闭状态,在NO.1柴油发电机滑油消耗异常的时候,分油机和滑油驳运泵并未运行,拆开阀门处法兰也没发现有滴漏油现象,这说明连接油底壳的阀门是关闭的,效果正常。
(2)高压油泵柱塞润滑的油量太大。根据说明书要求,高压油柱塞滑油的润滑量每分钟5~6滴(可通过缸头上的调节螺钉调节)。这次启动NO.1柴油发电机后,分别测量了每个高压油泵润滑的油量,由于4月份出厂后每个缸都作过调整,所以测量的结果是每个缸的油滴数均介于5~6滴之间,属于正常情况。
(3)喷油器本体胶圈密封失效。喷油器本体胶圈密封失效会导致摇臂处的滑油进入喷油器下部腔室,再通过泄放管泄放。这次柴油发电机运行时检查高压油泵及喷油器的检漏总管,并无燃油或润油流出,松开单缸的监测管路接头也无燃油或者滑油滴漏。就是说,该处泄漏的可能也被排除。
(4)通过滑油冷却器泄漏至低温淡水系统。在检查低温膨胀水箱时,通过液位镜观察发现,水位已处于液位镜顶部位置,水的颜色轻微发白,有乳化迹象,液位镜顶部有油迹,于是安排人员打开低温膨胀水箱顶部道门进行确认,结果有大量的滑油积存于表面。由此可以确定,滑油进入了低温淡水系统。
(二)发现问题
低温膨胀水箱内部有滑油,可以说就是NO.1号柴油发电机滑油消耗异常的原因所在。
厂修时,该轮三台柴油发电机的滑油冷却器均被吊至车间进行过化学清洗。NO.2柴油发电机的滑油冷却器密封胶圈曾安装不正确,导致停机时低温淡水进入油底壳,因当时在厂修,故通知厂方更换了密封圈予以解决。出厂仅半个月,NO.2柴油发电机再次出现低温淡水通过滑油冷却器进入油底壳(停车期间)现象。滑油冷却器滑油和低温淡水主要靠密封圈5a(见图1)密封。从前两次发生的问题看,停车时密封圈5a有轻微的破损或者安装不正确都会导致低温淡水进入油底壳。柴油发电机运行时,尽管滑油压力高于低温淡水压力,但却没有进入低温淡水系统。我们怀着疑问,对NO.1柴油发电机的滑油冷却器进行了拆检。由于滑油冷却器内部的芯子2(见图1)各有约9cm是深入到两边端盖4(见图1)内的,所以端盖内有一道密封圈5b(见图1)是防止低温淡水流到外部来的。由于这道密封圈过紧,加上端盖内圆腐蚀等原因,导致在拆除进口端盖的时候,芯子被端盖带出了约6cm。正常拆除端盖的时候芯子是不会被拉动的,难道是定位螺栓失去作用了?拆出定位螺栓32(见图1)后发现,正是定位螺栓有一截断裂了才导致定位功能失效的。正确的安装方式是,将定位螺栓32安装到位后,其下部会插入芯子的专用孔内起到定位作用,防止芯子周向转动和前后窜动。那究竟是不是因为定位螺栓断裂失去定位作用后导致运行时滑油进入淡水系统的呢?有待继续分析。
图1 滑油冷却器结构图
拆开NO.1号柴油发电机的滑油冷却器后发现,密封圈5a是完好的。那定位螺栓32是何时断裂的呢?不得而知——可能是这次起动后(运行了一段时间)才断裂的。定位螺栓断裂后,柴油发电机继续运行,芯子就会轻微位移,以致两端的密封胶圈失效,加上滑油压力高于低温淡水压力,滑油就进入了低温淡水系统。后来我们自制了一个定位螺栓,装复后,NO.1号柴油发电机滑油异常消耗现象就消失了。
三、总结体会
在这次故障排查的过程中出现一个先入为主的观念,即以往NO.2柴油发电机的滑油冷却器密封圈5a密封失效后,仅仅在停车时低温淡水进入机组曲拐箱油底壳,没有出现滑油进入低温淡水的现象,所以在出现故障的第一时间内没有想到可能是滑油冷却器的原因。NO.1号柴油发电机从停车到排查问题,虽然在低温淡水和预润滑油泵的压力压差下低温淡水会漏入曲拐箱油底壳,但由于时间间隔很短,漏入油底壳的水量极少,在测量油底壳液位时液位上涨的并不明显,所以未能引起重视。
以上分析,可能存在不周之处,敬请指正。
END
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