我局45米级巡逻艇主机状况及管理探讨.doc

我局45米级巡逻艇主机状况及管理探讨技法支队 姜天晖 信息中心 杨文成船舶主机（船舶主动力装置）是船舶的心脏，她的优劣直接关系到船舶的各种性能和安全。本文就我局配备的45米级300吨级巡逻艇船舶主动力柴油主机的状况进行分析，对该型主柴油机的管理作一些探讨。一、我局配备的45米级巡逻艇概况我局“海巡091”轮属于45米级巡逻艇，总吨308吨，首吃水2.6米，尾吃水3.2米，为快船设计。主动力装置是两台柴油主机，上海新中动力机厂生产。该机为20/27型系列的9缸四冲程柴油机，是引进德国MAN&B&W公司产品，单机功率为900千瓦，额定转速1000rpm。“海巡091”轮1992年出厂，在1997年7月计划修理时即发现曲轴轴颈表面，有明显的凹凸和类似锈色斑块，经就地处理后维持使用。于2002年7月-8月份再次计划修理时，经对其两台主机曲柄销间隙的检查，大部分缸曲柄销间隙超过极限值0.20mm。检查曲轴轴颈表面。与1997年的情况类似，同时右主机增压器因故障，扫气压力太低，严重影响该机的正常工作。对该主机的状况，也曾对主机曲轴轴颈抛光处理、轴瓦全部换新，但修理效果不如人意。2004年6月份柴油机生产厂家到现场对该机进行了拆检、勘验，厂家出具了连云港海事局“海巡091”轮勘验报告。从该勘验报告来看，该机的状况不容乐观。经向使用此型船的青岛、烟台、秦皇岛等海事局咨询，发生在该型主机上的情况大致相同。二、主机的改造工程和计划修理1、三级补气改造工程该轮主机（定压增压）在低速运行（指700rpm以下）或变工况时，增压器与柴油机的功率失配，不能满足柴油机的加速要求和需气量，导致燃油燃烧不充分，排气冒黑烟现象严重。这不但会造成柴油机的燃油消耗高、润滑油使用寿命缩短、加剧机件磨损等一系列恶果，更重要的危害是造成大气环境污染。随着国家和人民环保意识与要求的进一步增强和提高，用发展的眼光看，上述存在的问题如不能加以解决的话，此型号柴油机作为船用主机必将受到限用或禁用。针对该柴油机冒黑烟严重的状况，我局于1997年对之进行了加大补气量和延长补气时间（即采用三点补气）的改造。但是从运行情况来看，此次改造不够彻底，原因是该船在执行任务时，多使用机动转速，需要多次补气，然而空气瓶容量太小，达不到预期效果。2、主机计划修理为解决“海巡091”轮主机存在的问题，消除顾虑，结合该船的计划修理，于2005年5-7月份将该船两台主机进厂修理，主要修理项目如下：1）两台主机两根曲轴全部上台架，主轴颈、曲柄销颈全部磨削了0.25mm，表面精度和光洁度全部达到了修理标准，与厂方装机的新曲轴相比，毫不逊色，并且全部单配主轴瓦（20副）和连杆瓦（18副）。试验后，分别抽检两主机轴瓦，无异常现象，情况良好。2）两台主机增压器已经8年未经过彻底的拆检，特别是右主机增压器于2001年被打坏后，只经简单修理，各间隙基本都超极限，扫气压力一直很低，甚至低到打不开燃油-空气限位器，主机只能开到700rpm。不得已，只得封死限位器，维持使用。由于油气比不协调，总是冒黑烟。该船轮机长与厂方多次就此问题商量修复方案，最后决定采取缩小喷咀环高度的修理方案，以进一步利用废气的动能。后经上试验台、主机台架试验、系泊航行试验以及回连运转情况观察，在950 rpm时，该增压器增压压力为0.12mpa（左主机增压器增压压力为0.16mpa），基本满足船舶的使用要求。3）主机机体凸台与缸套凸肩结合面漏水现象得到改善9L20/27机型是由引进德国MAN&B&W公司的柴油机，其主机机体与气缸套之间无密封垫片，有效密封是靠机件的制造精度来保证的。由于我国的机件制造精度以及数次吊缸和装配等诸多因素影响，该处结合面漏水比较严重。厂方用人工重新研磨，直到凸台表面出现一条光亮密封线时才装复。漏水问题基本得到了解决。4）弹簧全部换新。在拆解主机气缸盖时，发现有一根气门弹簧上部断裂（如断在其他部位，就会使气阀掉入缸内，将造成重大的机损事故）。因为1992年以前的机器经常发生断簧现象，所以厂家对1992年以后所有该厂生产的柴油机已全部换成了进口弹簧。此次修理，气门弹簧全部换新了进口气门弹簧，消除了事故隐患。5）柴油机更换所有密封圈，在该型机上实施了厂方的一些改进项目：（1）喷油器孔处的水套原是直接压入式，但这种方式会产生滴漏，且无法处理。厂方在缸头全部车出螺纹，改成旋入式。（2）主机原机油泵的排量不大，仅仅够8缸机用，9缸机根据德国MAN&B&W公司的建议应改为流量更大的泵，以满足要求。同时更换大一档滑油滤器，增加滑油的通道面积。（3）机柴泵的进口管与机体原采用刚性连接，造成泵的安装应力较大，加之震动的影响，齿轮与壳体在检修中发现偏磨。本次修理改为弹性接头，极大的提高了油泵的使用寿命。经过修理，在进行台架试验时主机转速开到1000rpm作运转试验，考虑到曲轴磨削原因，主机主要考核性能指标在950rpm。通过后来的运转情况来看，基本达到了预期的目的。三、存在问题由于多方面的原因，该机尚存许多问题，具体如下：1、淡水泵问题该主机冷却淡水泵经运行，经常产生故障。通常是由于水泵轴承损坏所致，主要原因系该水泵设计上存在缺陷。该型泵为齿轮传动，所用轴承仅为普通6304、6307滚珠轴承，水泵在运行时，轴承需要承受很大的轴向力，加之该水泵轴承部位润滑不充分，就很容易造成水泵轴承的损坏。2、增压器问题。决定柴油机燃烧好坏的主要因素是燃油和换气系统，某些机型的增压器和主机的匹配特性曲线范围比较狭窄，在实际使用中很容易偏离曲线范围，造成增压器喘振，使得扫气不良过程是柴油机的整个工作过程的关键。某些轮机管理人员对柴油机究竟要开到何种速度为最佳工况存在误区，总认为速度低比速度高从安全的角度来讲要好些。其实不然，柴油机应该在机械负荷允许的情况下，各系统工作正常时，尽量不要减速，使其热效率和机械效率都处于比较理想的工况。因为柴油机设计制造厂商在设计制造柴油机时就是奔着这一目标来的，所以，柴油机在出厂前，通过在试验台上试验给出的额定转速也是我们应尽量保持的转速。特别是柴油机的换气系统，只有在额定转速下，其透平增压器的工作状况最理想，扫气效果最好。该左主机增压器虽然采取缩小喷咀环高度的修理措施，在上试验台、主机台架试验、系泊航行试验以及航行运转情况时，能够基本满足船舶的使用要求，但是该增压器的喘振区较以前要大。该主机的各工况将会越来越差。3、调速器问题该主机调速器为伍德沃特PSG调速器，美国伍德沃特调速器公司制造，经过十几年的使用，调速器内部动力活塞与套筒间隙过大，油温高时低速空排情况下下游车严重，甚至停车。轮机管理人员不得不提高其起动转速（原起动转速370rpm）至440 rpm，以防止机器停车，造成意想不到的事故。然而机器随着起动转速的提高，机器与齿轮箱接排时对机器和齿轮箱的冲击也必然增大，对机器和齿轮箱的危害则是必然的。使得机器和齿轮箱的安全系数大大降低。4、柴油机变工况性能较差，冒黑烟问题对于该型号柴油机变工况性能较差，冒黑烟，且影响机器各种工况的情况，生产厂家建议主机尽量不要在低转速长期运行。然而船舶在护航、巡逻等港内作业时，又要求船艇机动性好。如何缓解这对矛盾，这里不再赘述。5、柴油机润滑系统改造不够彻底该柴油机机油泵经过改造，换了排量加大的机油泵，同时更换大一档滑油滤器，增加滑油的通道面积，勉强能满足柴油机使用要求。但机油冷却器、淡水热交换器没有换成与之相匹配的型号，对该机的使用和管理造成一定的影响。五、管理对策柴油机的管理是一门很深的涉及面较广的课题，它需要管理人员除有较深厚的理论知识外，还要有足够的实际经验。针对该型柴油机存在的上述问题，笔者就其在实际运行中的管理及采取的可能措施，一一分析如下：1、该主机冷却淡水泵因不能有效平衡水泵运行时的轴向力，从而导致水泵经常损坏。从理论上讲，能可靠平衡轴承所受的轴向力，水泵的使用寿命将会有很大提高。针对此问题，可将原使用的6307滚珠轴承换为滚子轴承，以增加轴承的受力面，将6304轴承换为单列滚子向心球止推轴承，以平衡其所受的轴向力。2、该左主机增压器限于修理费用，采取了相对保守的修理措施，勉强维持使用，但是在主机日常运行时，该增压器的喘振区较以前变大。要彻底解决此问题，本人认为，换新该增压器喷咀环，当是首选。同时在日常管理中，要加强对进口护罩、滤网的检查，以免异物进入，打坏压气机;加强对增压器润滑部位的检查，以免缺油导致增压器损坏。3、对于左主机调速器存在的问题，原因是调速器伺服活塞和套筒之间的间隙过大，随着油温升高，机油粘度降低，机油的泄漏量也随之增大，就造成机器怠速游车。对此厂家也进行了修理，将活塞表面进行镀铬后，与套筒配合，但由于工艺方面的因素，实际效果并不明显。鉴于该调速器是进口件，从消除对机器和齿轮箱的可能危害，确保机器设备安全方面考虑，予以换新是上上之选。4、对于该型号柴油机变工况性能差的现状，加装三级补气装置，确能使变工况冒黑烟情况有所改善，但笔者认为此举是厂家对该缺陷的敷衍应付之举，不能有效切合实际，原因是：对于该型船工作性质而言，需要频繁补气，现有储气瓶的储气量仅够两机一次补气（3S），压缩空气压力即从3mpa降到1.6-1.8mpa，远远不能满足要求。而要满足需要，则要求对压缩空气系统进行改造，增加压缩机和大容量的储气瓶的数量，同时要对压缩空气管路进行改造，这既需要加大硬件投入，又增加管理人员管理难度，况且该型船狭小的机舱也无法实施该工程。鉴于该柴油机状况，该船在厂修时只安装了二级补气，以缓解该机变工况冒黑烟的状况。在船舶日常运行时，驾驶人员可尽量避免或少使用机变工况工作状态。从以上情况来看，笔者认为该型机适用于需要定速运行的场所，如发电原动机，不适用于作船舶主动力装置的船用主机。在日常管理中，还应做到以下几个方面：1、备件的购置及储存购置备件时要严格把好质量关，要尽量与生产厂家联系，尽可能不购买市场上的所谓标准件。因为目前备件市场很不规范，市场上鱼目混珠的船用备件，令人担忧，翻新件，特别是不规范的小厂出产的质量没有保证的备品备件充斥市场，鱼目混珠，良莠不齐，使用这样的备品备件，机器安全是没有保障的，同时给我们的设备维护增加了难度。该船左主机增压器喷嘴环多处被打坏、变形，使得该机增压器几乎无法工作，造成此现象的原因就是排温表质量不过关，在排气的高温冲刷下，排温表护套融化、脱落所致。管理人员要结合船舶自身的特点和需要，对机器重要部件及经常要更换的配件要有足够的备件储存，以便机器出现故障时及时更换，不耽误使用。2、润滑油的质量保证润滑油购买也要严格把好质量关，尽量使用一些知名品牌，同时尽可能的使用油品较好的润滑油。使用劣质机油对机器所造成危害的事例不胜枚举。我局巡逻艇“海巡0905”于1996年发生的曲轴断裂，“海巡091”轮主机曲轴轴径表面的几何精度较差及轴瓦合金脱落等，均与使用伪劣质滑油有直接关系。在机器运行一段时间后，要尽可能地对所用滑油进行化验，定时更换。3、加大岸基支持，增加维修投入在该船主机进厂修理前，由于历年计划投入的资金有限，主机状况一直较差，平时仅仅维持使用，这不仅影响该船的正常使用，同时也给管理工作增加不少难度。船员自修虽然解决不少问题，但由于船舶条件及船员技术水平等原因，修理效果并不理想。对于上述问题，需要投入一定资金，使存在问题得到解决或使情况有所改善，这样才能消除隐患，使之保持在一个良好的状态，同时亦可以打消轮机管理人员心中的顾虑。4、加强责任意识，确保机器安全机器就象人一样，经常容易患感冒咳嗽，小毛病不断。这就需我们的管理人员特别是主管轮机员加强责任心，结合使用说明书和机器的实际情况，对说明书要求和可能出现故障的零件进行拆卸、检查，定期对柴油机的各系统进行检查和维护保养。柴油机在较长时间停用时，要定期转车。在机器起动时，要对机器外观、冷却水、滑油、燃油进行仔细地检查，对之盘车、冲车、预润滑，并检查起动电源或起动空气，确保一切正常后，方可起动。在航行中值班时，要对柴油机定时巡回检查，要做好“看” 、“听” 、“摸”、“闻”，勤检查，多观察，常倾听，通过主机运转的声音、排烟的颜色和各仪表记录