發(fā)電柴油機飛輪端甩油故障分析及處理

馮偉　孫曉磊

（大連海事大學） 

導讀

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致故障產(chǎn)生。

針對故障原因，闡述了故障預防及改造措施，一方面為輪機管理人員在輪機管理過程中提供參考建議，另一方面為設備設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致飛輪附近的設備及管路均有油跡，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，當油氣遇到較冷的設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，而當曲軸箱內(nèi)壓力足夠高時，高溫滑油油氣通過V-ring 泄漏，導致連續(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”所導致。

四、預防及改造措施

1．液栓的形成機理及預防

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。

在設備的設計和建造時，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》