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好消息!!!最新的电喷机专业书籍将于2018年5月出版,30万字,涵盖MAN和瓦西兰两部分,40%原理,60%故障案例;首印2000本;预购9折优惠。详见《为什么此书值得老轨机务人手一本?》

编者按:本文原标题《关于一起ME-B敲缸事故的流水账》,来自机器人kk,由资深机务李亚林编辑。感谢kk的投稿!作者从主机敲缸着手,到发现缸套异常磨损,到发现清洁环更换依据,没有满足于敲缸问题解决,而是一路思考,一个个问号带着知识和责任,对于如何设定汽缸油注油率提出了自己的观点:注油率的设定要考虑摩擦副状况,尤其是接近保养周期后期。再先进的设备,都离不开人的精心管理。难得的是,作者没有简单加大汽缸油了事,保障安全的同时,不忘控制运营成本,值得轮机人员学习!

本轮主机型号:MAKITA - MITSUI - MAN B&W 6S46MEB 8.3 出厂时间 2015年初,至2017年11月运转时间刚好到12000hrs保养期限,于是靠泊期间首次对NO.2cyl.吊缸检查,同时保养多缸油头。开航不久,在104rpm时发现NO.6 cyl.上部有敲击声,声音不太大,在集控室无法听到,减速后声音消失,90rpm左右可清晰判断敲击声发生在上止点附近(喷油过程中),而且敲击声不连续,时有时无,主机各项参数正常。转速加到80多以上又开始断续敲击,保持90rpm运转。因为即将进入SECA区,次日主机HFO转换DO。换油后NO.1 / 3 / 6cyl.多缸发生敲击,声音特征一样,负荷波动时多缸几乎同时发生也同时停止,似乎有传递性。降速到74rpm(harbor speed)敲击声消失。以上为故障大概情况,其后本轮机舱人员展开了一系列的摸索与排查,过程略有冗杂,看官权当一篇流水账看吧。

因为敲击并不持续且毫无规律可循,不能靠单缸断油来判断机械敲缸或者燃烧敲缸。且本轮配备的主机操作系统为OFF-LINE PMI system,不能在敲击发生的时候捕捉燃烧参数,已有数据显示一切正常:压缩、爆发压力以及排温均在正常范围。因为公司多条姊妹船出现过因排气阀导套积碳卡阻而敲缸,故初步怀疑为同一故障,计划下一港解体清洁两个排气阀。咨询厂家后,认真对照填写厂家发来的关于排气阀的checklist,之后厂家免费供应9套改良短导套并在12月中旬供船。收到新备件当即又解体NO.1 / 6cyl.两个排气阀。为了对比效果,将NO.1换新导套,NO.6 cyl.只解体清洁,重点检查清洁阀杆和导套内侧。在拆装过程中发现导套内壁和阀杆上有积碳并有摩擦痕迹,欣喜地以为找到了问题的根源。可是天不遂人愿,开航后这两缸继续敲击,不久以后NO.2 / 4 / 5cyl.也不同程度的开始敲击!!

2018年1月初计划靠泊检修NO.1cyl(主机运转时间12750hrs),因为码头风浪大被当局制止,保养计划顺延。在港期间检查主机各定时、曲轴转角信号、NO.1cyl上止点位置、链条张紧力以及固定件螺栓预紧力;测量拐当差及导板间隙,各项参数均在正常范围;对敲缸的油头重新解体试验。开航后各缸依旧敲击,开航中途NO.1cyl 排温上升到380℃,降速也未有明显效果。降速准备停航检修时NO.2cyl 突然发生爆燃现象,降速后加车依旧爆燃,油管脉动微弱,怀疑是油头卡死在开启位置,决定NO.1 / 2cyl.油头一起更换。拆下的四个油头未清洁直接上台架试验,喷油压力略低,稍微滴漏,并未发现NO.2cyl的油头卡死。打开扫气总管检查发现这两个缸扫气口附近较其他缸脏,并且扫气口高度对应机架两侧墙壁有特别多黑色油泥。NO.2cyl活塞头部以及缸套下部大量重油聚集,幸亏及时停车否则有扫气箱着火的危险!油头更换完毕继续航行,NO.1cyl排温立即降了二十多度,不过依旧敲击。这一次偶然事件将焦点转移到油头上,是否可能因为油头性能下降导致燃烧敲缸?船上14套备用油头挨个试验也没有拼凑到几个适合备用的,于是又开始了半个月的油头研磨与配对工作。对于Slide type fuel valve 我们能做的工作有限:各个球面接头研磨、nozzle 清通检查喷孔直径、sliding surface 简单的抛光保证能在spindle guide中自由活动等等。即使如此也没有组合出几个好用的油头:要么滴漏,要么弹簧弹力不足需要添加多个垫片。厂家宣称的这种油头寿命在16000hrs以上,为何这么快就失效?

在此起彼伏的敲缸声中抵达北美,靠泊后马上安排吊出NO.1cyl.活塞,缸内情况比想象中的要严重:第一道环卡死,搭口挂住气口断掉一截,第一道环(CPR CL top ring)的CL(control leakage)槽全部磨平了;下面的三道环卡死;活塞顶部存油,整个活塞侧壁全是重油;缸套下部气口附近和上部注油嘴附近有大量圆周分布黑色漆膜,缸套整体发黄偏干,上部大量纵向拉痕以及多处表面干燥光亮;缸套和活塞环的测量结果可想而知,缸套最大内径增量3.0mm以上,第一道环上止点对应位置缸套出现1mm多的凸台(wear ridge),活塞环也磨损超标。鉴于最近的油头表现,初步结论是燃烧恶化导致急剧磨损,正好运转时间已经达到13330hrs,超过厂家推荐的保养周期(10000-12000hrs)按照磨损理论,此时机器已经进入急剧磨损期。因为测量结果异常,才想起来对比两个多月以前的NO.2cyl数据,其缸套最大内径增量0.7mm,能看到微小凸台,有可能量缸表校正失误,实际值也许更大。现在来不及追溯NO.2cyl参数准确性了,毕竟运转时间相差1000多小时,没太多参考意义,对于上述情况我们更愿意相信是偶然性。当务之急是在最短的时间内检修其他几缸,所以没有处理NO.1cyl的wear ridge。

惴惴不安的开始了新的航程,NO.1cyl突然安静了很多,大多数的时候需要听诊棒才能听到里面的声音,很明显保养时动过的部分和敲击有关:首先排除了凸台撞击的可能性(凸台仍在,新环高度、径向厚度均变大,更容易撞击到才对);可能是旧环在上部发生“collapse(压入)现象”(环背压力建立太慢,燃烧时高压气体将环压入环槽,低压时又弹出而发出的响声),发生collapse原因一般是:环槽积碳;天地间隙太小;环卡死;环气密性下降),拆解NO.1cyl的情况完全符合这些条件。

四天以后抵达中美洲,继续检查下一个敲击刺头NO.3cyl。一边为长航次设备安全担忧,一边为即将揭开故障神秘面纱而兴奋,稍稍地减轻了北纬11°的酷热。NO.3cyl.的情况也不容乐观:最大内径增量3.0mm以上,凸台,top ring CL槽磨掉两个,下面有一道环卡死。因为时间问题,依旧没有对凸台作出处理。在运转一段时间以后的检查中,发现第一道环的上半部分Alu-coat 成块状脱落。为了防止磨台继续扩大,只能返工,将NO.1 / 2 / 3cyl三个缸的凸台用砂轮磨平(研磨方式可以参考说明书)。在后来的短航次中磨去凸台的缸还是敲击,可见不是活塞环撞击凸台发出响声。不过是否因为环的collapse,有待进一步证实。

该机型配有Piston cleaning ring清洁活塞的Top land。在缸套内径测量的第五点标有“PC”标记,以这一点的磨损量作为更换PC环的依据,说明书尤其提到当发现活塞头部和PC环有金属接触时,请检查活塞裙磨损情况,其他并未做太多解释。当初看到这个规定时很疑惑:上面摩擦和下面有什么关系?为什么根据第五点磨损量来选择PC环尺寸?后来对照各测量点位置发现,第五点位置就是活塞在上止点时裙部承磨环对应的位置。在第三次吊缸的时候特别注意活塞跨过上止点换向的运动轨迹,发现活塞总会贴着缸壁一侧上来,到上止点以后偏向另外一侧下行。我们的PC环最大径向厚度35.75mm,几乎和新环一样,然而缸套上部和活塞环厚度磨去了几个毫米,对比说明书的PC-ring replacement criteria,PC环内径已然相对偏小,现在应该用更大内径的PC环才行。PC环的功能就是清洁,为何要用大号的,小内径不是清洁作用更好么?当时便有以下推论:活塞头在上止点的支撑定位本来由活塞环决定,现在由于活塞环磨损变成裙部接触,当裙部继续磨损,活塞头在上止点就会偏移,偏移到一定程度,就会碰到PC-ring,发生敲击,所以厂家会根据第五点磨损量来决定PC环内径,并提出PC环与活塞头部有接触现象的时候,需要检查裙部磨损量。同时,敲击的发生与否和当时的燃烧状态以及船体摇晃有很大的关系,所以造成了声音时大时小,时有时无的现象,而当时NO.1cyl检修后敲击声明显变小,则可能因为活塞头部积碳清洁了,PC环和头部间隙变大了,撞击力变小。很多人认为活塞头部支撑定位是依靠十字头,这是一个错觉:十字头能承担活塞组的下端定位,数吨重的活塞自下往上只有底部四个螺栓和填料函定位不现实,尤其是在上止点,支撑位置太低,重心太高,活塞头不可能仅仅依靠下部定位直上直下。

敲击原理图↓↓↓,凑合看吧。


Liner wear 指缸套第五个测量点磨损量。

有了理论的支持,在剩下的三个缸检修时将PC环径向厚度变小(剩下三个缸内情况和NO.3cyl.大致相同,不过没有环卡死)。按照现在第五点磨损量,都要使用Dummy ring(是个什么尺寸还不知道,肯定比oversize还大,具体由制造商根据第五点磨损量计算然后定制)。为了保险起见,统一将PC环径向厚度磨到35.2mm,这个时候PC环内径459.6mm,还保留了一点清洁作用。这里有人会问撞击了这么久,如果是PC环撞击的,为什么没有发现痕迹?每次检查活塞top land并未发现异常,就连PC环刮灰后留下的竖向痕迹都很小。至于PC环,硬度非常高,这点碰撞更不会留下伤痕。按照上述的分析,活塞在上止点速度为0,到达上止点以后从一侧偏向另一侧行程是毫米级的,发生碰撞,然后下行,由于第五点以下磨损量急剧减少,活塞很快正位,所以碰撞应该是点接触,不会留下类似于刮灰的明显的竖向条纹,等到机动动车,痕迹很快被灰尘颗粒掩盖了。而实际现场检查显示,只有最后的NO.6cyl才发现轻微痕迹,硬碳层之下的金属完好。只能怪我们运气不好,最开始不检查NO.6cyl..….


开航后一切正常,敲击问题初步得以解决。可新的疑问来了,为什么新机器在如此短的时间内缸套几乎报废?从去年出现问题开始,maker除了神助攻地供应9套导套以外,并没给出太多建设性意见。上月看到机务之家一篇关于汽缸油定时错误导致异常磨损的案例,也曾咨询过厂家是否存在这种可能,不过厂家很快给出否定性结论:异常磨损是汽缸油不足和使用的燃油有问题。主机使用的燃油与发电机、锅炉是一样,化验结果一直达标,同一时期的发电机磨损量是正常的,燃油问题基本可以排除。至于汽缸油量,3000多小时后就设定这样了,为什么到12000小时才体现出来问题,这个简单的结论让人怀疑。


(下期将围绕汽缸油来分析ME-B敲缸事故)




(未完待续)

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