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MAN B&W主機機械敲缸真實案例分析

時間:2019/5/13 12:26:14 點擊:

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1,故障現象
某輪航行南北航線,主機機型為MAN B&W5S50MCC,大連柴油機廠制造,額定轉速127RPM,總運行時間約26700小時。2019年第二航次從大連港滿載開出第二天航行中巡檢時聽見主機NO.3缸偶爾出現敲擊聲,持續監測該缸情況,發現其有以下現象:敲擊聲不是一直存在,時有時無,聲音剛開始一兩天比較輕,第三天開始聲音逐漸加大,類似排氣閥敲擊聲;敲擊時排氣閥驅動油管有比較強的脈動;主機運行87轉時聲音較大,加車至105轉后轉輕。

2,排除排氣閥敲擊
主機定速時一般運行經濟航速87RPM,加車至105RPM測量熱工參數均正常。該船配備電子示功器,六個缸測量數據對比沒有明顯的差別,與之前正常情況下測量的數據對比也基本一致(同樣滿載,風浪相差不大)。

筆者通過NO.3缸排氣閥的Rod lift-rotation check檢查其排氣閥閥桿開啟與旋轉對比其他缸均無明顯差異,對比檢漏孔檢查空氣彈簧密封性判斷其密封性稍差。翻閱之前的報表發現2018年4月份對NO.3缸進行常規吊缸,后運行時間約2700小時;上一次吊缸記錄中各數據均正常,但是排氣閥運行時間已經超過8000小時了。

輪機長和大管輪通過以上的現象和運行時間初始判斷是因為排氣閥空氣彈簧密封性不良導致的排氣閥敲擊。由于海況不良,不能及時停車檢修,待海況稍微好轉船已到了桂山錨地。由于公司航次命令不確定性,輪機部連夜更換NO.3缸備用排氣閥,試車時沒有發現敲擊聲。

開航后主機加車至64轉后又開始出現敲擊聲,而且聲音和震動比之前更大,加車至105轉后聲音沒有明顯變化。輪機長判斷可能是排氣閥驅動油路出現問題。

通過和船長溝通,返回錨地檢修排氣閥驅動裝置。更換進口單向閥及驅動活塞環,檢查Roller guide導向槽間隙、滾輪及凸輪定時情況均無明顯異常。

3,確定故障原因及相關處理
備車試車正常,主機加速至43轉時敲擊聲還是出現了。停車后進入掃氣箱仔細檢查活塞頭發現活塞環布油正常,上下活絡且彈性良好無斷裂,但表面稍有麻點;活塞頭頂部無明顯積碳,但側面在對應Piston clean ring 位置出現幾段光亮刮痕,沒有粗糙的積碳;缸套表面有較多豎紋,此缸套為舊式,表面無加工布油槽。此時才意識到有可能是燃燒室產生了機械敲缸。

事后合適時間安排吊缸,拆出清潔環及活塞頭可以看到如圖:
MAN B&W主機機械敲缸真實案例分析
MAN B&W主機機械敲缸真實案例分析
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MAN B&W主機機械敲缸真實案例分析

以下為缸套內徑磨損量測量數據:
MAN B&W主機機械敲缸真實案例分析
備注:1:接近清潔環槽,2:第一道活塞環處,10:掃氣口下端處
 
查閱主機說明書得知,缸套內徑與清潔環配合極限是0.50mm;其使用配合數據如下:
MAN B&W主機機械敲缸真實案例分析
 
根據以上數據得知,缸套磨損量已經遠遠超過與清潔環的配合使用的極限值。

進一步測量十字頭導板間隙,在正車位置測量其大小導板間隙均在說明書規定范圍內,這樣可以確定活塞頭在運行時偏移量在可接受范圍內。

依據以上數據及現象基本可以判斷出是活塞上行至上止點時敲擊清潔環導致的機械敲缸。當活塞上行至清潔環處時,缸套無法保證其良好對中性,導致活塞敲擊凸出的清潔環邊緣。

將具體情況告知公司,為了保證航次計劃,公司指示將缸套及、活塞及清潔環全部換新裝復使用,按照規定磨合程序調節注油量使用沒有再次出現敲擊聲。

4,分析超磨原因

缸內出現敲擊聲,首先判斷是燃燒敲擊還是機械敲擊。測量熱工參數可以確定燃燒敲擊,熱工參數可以比較直觀判斷其燃燒情況,而機械敲擊分析起來比較困難,并且很難和排氣閥敲擊區分,大部分輪機員第一都會判斷為排氣閥敲擊,導致做了大量的無效工作。另外,吊缸后運行時間不到3000小時就出現敲擊的情況,讓輪機員很難在第一時間判斷出缸套超磨等原因。

總運行時間不超過27000小時的缸套超模量就達到4.1mm,就說明平時保養不可能不到位。缸套超磨的原因基本有:

1,材料達不到要求
2,氣缸油注油率不夠或者TBN不符合
3,缸內發生低溫或者電化學腐蝕,其中包括燃油硫分超標、缸套水溫度保持不良,燃油或氣缸油中含有鹽分,空冷器放殘不良
4,磨料磨損,包括微粒磨損,磨合不良,對中性不良,燃油凈化不好等

檢查缸套內壁可以發現很多豎紋,第一道活塞環表面有較多麻點,這是由于微粒磨損引起的。顆粒的來源很多,比如可能來自燃燒產物等,需要輪機員在實際工作中逐項排除,經常通過掃氣口檢查缸套內部情況,保證主機正常運轉。

作者:丁業凡 來源:信德海事

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