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MAN B&W主机机械敲缸真实案例分析

网络图片 仅作示意

内容提要:分析主机全转速下出现敲击声,区别燃烧室机械敲缸和排气阀敲击。

关键词:主机机械敲缸,缸套超磨,分析超磨原因

1,故障现象

某轮航行南北航线,主机机型为MAN B&W5S50MCC,大连柴油机厂制造,额定转速127RPM,总运行时间约26700小时。2019年第二航次从大连港满载开出第二天航行中巡检时听见主机NO.3缸偶尔出现敲击声,持续监测该缸情况,发现其有以下现象:敲击声不是一直存在,时有时无,声音刚开始一两天比较轻,第三天开始声音逐渐加大,类似排气阀敲击声;敲击时排气阀驱动油管有比较强的脉动;主机运行87转时声音较大,加车至105转后转轻。

2,排除排气阀敲击

该主机定速时一般运行经济航速87RPM,加车至105RPM测量热工参数均正常。该船配备电子示功器,六个缸测量数据对比没有明显的差别,与之前正常情况下测量的数据对比也基本一致(同样满载,风浪相差不大)。

笔者通过NO.3缸排气阀的Rod lift-rotation check检查其排气阀阀杆开启与旋转对比其他缸均无明显差异,对比检漏孔检查空气弹簧密封性判断其密封性稍差。翻阅之前的报表发现2018年4月份对NO.3缸进行常规吊缸,后运行时间约2700小时;上一次吊缸记录中各数据均正常,但是排气阀运行时间已经超过8000小时了。

轮机长和大管轮通过以上的现象和运行时间初始判断是因为排气阀空气弹簧密封性不良导致的排气阀敲击。由于海况不良,不能及时停车检修,待海况稍微好转船已到了桂山锚地。由于公司航次命令不确定性,轮机部连夜更换NO.3缸备用排气阀,试车时没有发现敲击声。

开航后主机加车至64转后又开始出现敲击声,而且声音和震动比之前更大,加车至105转后声音没有明显变化。轮机长判断可能是排气阀驱动油路出现问题。

通过和船长沟通,返回锚地检修排气阀驱动装置。更换进口单向阀及驱动活塞环,检查Roller guide导向槽间隙、滚轮及凸轮定时情况均无明显异常。

3,确定故障原因及相关处理

备车试车正常,主机加速至43转时敲击声还是出现了。停车后进入扫气箱仔细检查活塞头发现活塞环布油正常,上下活络且弹性良好无断裂,但表面稍有麻点;活塞头顶部无明显积碳,但侧面在对应Piston clean ring 位置出现几段光亮刮痕,没有粗糙的积碳;缸套表面有较多竖纹,此缸套为旧式,表面无加工布油槽。此时才意识到有可能是燃烧室产生了机械敲缸。

事后合适时间安排吊缸,拆出清洁环及活塞头可以看到如图:


根据以上数据得知,缸套磨损量已经远远超过与清洁环的配合使用的极限值。

进一步测量十字头导板间隙,在正车位置测量其大小导板间隙均在说明书规定范围内,这样可以确定活塞头在运行时偏移量在可接受范围内。

依据以上数据及现象基本可以判断出是活塞上行至上止点时敲击清洁环导致的机械敲缸。当活塞上行至清洁环处时,缸套无法保证其良好对中性,导致活塞敲击凸出的清洁环边缘。

将具体情况告知公司,为了保证航次计划,公司指示将缸套及、活塞及清洁环全部换新装复使用,按照规定磨合程序调节注油量使用没有再次出现敲击声。

4,分析超磨原因

缸内出现敲击声,首先判断是燃烧敲击还是机械敲击。测量热工参数可以确定燃烧敲击,热工参数可以比较直观判断其燃烧情况,而机械敲击分析起来比较困难,并且很难和排气阀敲击区分,大部分轮机员第一都会判断为排气阀敲击,导致做了大量的无效工作。另外,吊缸后运行时间不到3000小时就出现敲击的情况,让轮机员很难在第一时间判断出缸套超磨等原因。

总运行时间不超过27000小时的缸套超模量就达到4.1mm,就说明平时保养不可能不到位。缸套超磨的原因基本有:

1,材料达不到要求

2,气缸油注油率不够或者TBN不符合

3,缸内发生低温或者电化学腐蚀,其中包括燃油硫分超标、缸套水温度保持不良,燃油或气缸油中含有盐分,空冷器放残不良

4,磨料磨损,包括微粒磨损,磨合不良,对中性不良,燃油净化不好等

检查缸套内壁可以发现很多竖纹,第一道活塞环表面有较多麻点,这是由于微粒磨损引起的。颗粒的来源很多,比如可能来自燃烧产物等,需要轮机员在实际工作中逐项排除,经常通过扫气口检查缸套内部情况,保证主机正常运转。

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