船舶空壓機連桿大端軸瓦故障實例分析

現(xiàn)代船舶為了提高傳動效率，主機基本都是直接傳動，船舶靠離碼頭時前進倒退需要頻繁啟動停車換向，大型船舶主機啟動完全靠壓縮空氣，主空壓機在船舶機動航行中至關(guān)重要。風(fēng)冷空壓機初投資少,不受地方限制,但冷卻效果和質(zhì)量較差，管理要求高,一旦高溫導(dǎo)致潤滑油粘度下降,油膜承載能力快速下降,會導(dǎo)致軸瓦異常磨損,威脅航行安全,帶來巨大損失。本文對風(fēng)冷空壓機WP151L大端軸瓦發(fā)生的故障進行分析,總結(jié)管理要點,避免同類型空壓機故障的重復(fù)發(fā)生。一、設(shè)備參數(shù)圖1空壓機圖圖1所示為紹爾風(fēng)冷式空壓機，型號:WP151L;排量:180立方/小時;工作最大壓力:30/40Bar，速度:1770轉(zhuǎn)/分鐘;功率:38千瓦;級數(shù)/缸數(shù):3級/3缸;冷卻形式:風(fēng)冷;熱量消耗:48千焦/秒;工作環(huán)境溫度:從+5到+55攝氏度，允許傾斜角度:22.5度;驅(qū)動方式:直接驅(qū)動;曲拐箱滑油容量:13.6升。二、連桿大端軸瓦故障現(xiàn)象某輪于2022.12.14日08:00,輪機部工前會議結(jié)束，剛剛接班不久的二管輪開始對NO.2空壓機進行曲拐箱常規(guī)檢查保養(yǎng)，按照公司體系程序,先斷電掛牌,然后關(guān)閉進出口閥門并泄壓，拆開空壓機道門發(fā)現(xiàn)油里有金屬粉末,接著拆卸放油旋塞放油,油放到最后,金屬粉末越來越多,查找二管輪檢修記錄簿,2021年7月NO.2空壓機故障大修后剛剛吊完缸，因無備件更換，軸瓦使用修磨后的舊瓦。繼續(xù)往前查記錄,NO.1&2空壓機在3年內(nèi)有頻繁更換瓦的記錄,放完油底殼的滑油,決定對空壓機進行拆解詳細檢查。三、空壓機檢查1、一級的檢查情況圖2一級大端軸瓦連桿小端軸承正常，圖2連桿大端軸瓦磨損嚴重，瓦表面鍍層已基本磨損，出現(xiàn)銅色,圖3缸套下部有4道粗的凹槽，查檢修記錄簿，上次吊缸因無備件更換的是舊瓦。圖3一級缸套2、二級的檢查情況圖4二級大端軸瓦連桿小端滾柱軸承和圖4連桿大端軸瓦都正常,刮油環(huán)失去彈性。查檢修記錄簿,上次吊缸更換的是新瓦。3、三級的檢查情況圖5三級曲軸位置圖6三級大端軸瓦連桿小端滾柱軸承走外圓，連桿大端軸瓦磨損嚴重且已有過熱現(xiàn)象,曲軸、瓦背、瓦座都有過熱發(fā)黑發(fā)藍。查檢修記錄簿，上次吊缸因無備件更換的是舊瓦。四、故障分析通過檢查情況來看油底殼滑油中大量的金屬粉末是連桿大段軸瓦的異常磨損導(dǎo)致,是什么原因?qū)е逻B桿大段軸瓦頻繁的異常磨損，原因分析如下:(1）通過測量，一級和三級曲柄銷和軸瓦的間隙測量超標(biāo),會導(dǎo)致滑油壓力降低,瓦表面抗壓能力差,造成瓦的異常磨損。以上分析是這次的磨損原因，但應(yīng)該不是頻繁異常磨損的主要原因。(2）曲軸、活塞銷的圓度及圓柱度測量正常，沒有明顯的變形。但三級曲軸和軸瓦表面粗糙，上次檢修記錄沒有新備件,找的舊瓦修磨后裝復(fù)使用,在無備件沒有辦法的情況下用修磨的瓦，一定要把軸瓦安裝到曲軸上用1000目以上的研磨膏進行初磨,然后清潔干凈用干凈的潤滑油再不斷研磨至光滑，備件供船后第一時間更換新的軸瓦,不及時更換可能會造成二次傷害,修磨的瓦使用不當(dāng)還會損壞曲軸。這個是這次的磨損原因,但也應(yīng)該不是頻繁異常磨損的主要原因。(3)一級缸套下部有4道粗的凹槽，這個應(yīng)該是上次NO2空壓機事故原因?qū)е?缸套無備件更換，這會導(dǎo)致活塞環(huán)和缸套之間阻力加大,增加了軸瓦的負荷,也會增加軸瓦磨損。(4)空壓機打氣工作時間及間隔時間直接影響風(fēng)冷式空壓機的滑油壓力和滑油溫度，這是空壓機軸瓦頻繁更換軸瓦的重要因素。空壓機運行時間的長短有兩個因素，一個是空壓機的打氣效率，可以單獨關(guān)閉一個主空氣瓶出口閥，進行輸氣效率測試,空氣瓶壓力每升高1KG/cm2，這臺空壓機需要工作1分鐘40秒,作為10年船齡的空壓機這種工況還是比較理想的。再一個是機艙的耗氣量，這個決定了空壓機運轉(zhuǎn)時候和停止時間，尤其是風(fēng)冷空壓機,這個尤其關(guān)鍵，水冷的空壓機可以持續(xù)保證低溫水溫度基本恒定,而空氣冷卻的空壓機無法保證空氣溫度恒定，所以空壓機運轉(zhuǎn)時間和停止時間決定了滑油壓力和溫度，對停泊和航行兩種狀態(tài)進行空壓機運轉(zhuǎn)和停止時間測試，空壓機啟動壓力設(shè)定為23KG/cm2，停止壓力設(shè)定為28KG/cm2。從表1測試的數(shù)據(jù)可以看出，壓縮空氣耗氣量太大，空壓機單次運轉(zhuǎn)時間很長，停止時間太短，空壓機工作過于頻繁，每天總運轉(zhuǎn)時間太長。機艙壓縮空氣非正常消耗的誘因，導(dǎo)致空壓機長期超負荷工作，引起軸瓦頻繁異常磨損。(5)滑油的壓力及溫度影響。因為空壓機是風(fēng)冷的，滑油冷卻效果的好壞主要有環(huán)境溫度、空壓機連續(xù)工作時間、空壓機停止運行時間來決定?；偷膲毫突捅?、滑油溫度息息相關(guān)，NO.2空壓機啟動時滑油壓力為0.3MP,由于運行時間過長，停止時間太短，滑油溫度越來越高，粘度下降,滑油壓力會逐漸下降到0.26MP，船舶航行到熱帶區(qū)域，空壓機還會高溫報警停止運轉(zhuǎn),空壓機運轉(zhuǎn)時間的長短也決定了滑油的溫度和壓力，這樣的工況會導(dǎo)致空壓機持續(xù)高溫,滑油快速氧化變質(zhì)，潤滑油粘度指數(shù)變小，滑油潤滑性下降，軸瓦異常磨損。五、故障解決方法(1）曲軸研磨至光滑，更換新備件裝復(fù)空壓機，一級:連桿大端軸瓦、缸套、活塞環(huán)換新。二級:連桿大端軸瓦、刮油環(huán)換新。三級:連桿、連桿小端滾柱軸承、連桿大端軸瓦換新。(2）油底殼徹底清潔，滑油吸入濾器清洗,滑油換新。這里提出一點，不同品牌的空壓機滑油最好不要混用。(3）著手查找壓縮空氣漏氣點。這里查找漏氣點需要重點提一下機艙的整體重要性，輪機長要統(tǒng)籌安排統(tǒng)一排查，不能安排輪機員自己查自己的主管設(shè)備，出現(xiàn)漏查或者不查的情況。一定要按照船舶壓縮空氣管路圖逐項排查，主要排查過程是先排查主機以外的,都沒有發(fā)現(xiàn)問題,停泊時開始排查主機，用排除法，關(guān)閉主機所有的壓縮空氣閥，測試空壓機工作間隔時間立刻變?yōu)?.2小時，可以確定主機壓縮空氣消耗不正常，繼續(xù)縮小范圍,逐個打開主機空氣閥,當(dāng)打開主機排氣閥的這一路空氣時,空壓機打氣間隔時間立刻縮短變?yōu)?1分鐘,再次關(guān)閉6個缸的主機排氣閥的空氣閥，觀察排氣閥桿的下降速度，發(fā)現(xiàn)主機第4缸的排氣閥桿立刻下降到最底部,可以通過排氣閥指示桿觀察，確定是4缸排氣閥的問題導(dǎo)致壓縮空氣耗氣量異常。查找4缸排氣閥檢修后運轉(zhuǎn)時間為6655小時,可以看出這個排氣閥漏氣有很長的時間了，而空壓機也一直就這樣長時間超負荷運轉(zhuǎn)。對主機4缸排氣閥進行更換后測試空壓機工況，從表2可以看出空壓機總工作時間為原來的1/4，單次停止時間是原來的3倍。(4)通過一段時間的觀察，空壓機運轉(zhuǎn)正常，沒有高溫報警,滑油壓力、溫度正常，油底殼沒有發(fā)現(xiàn)金屬粉末。六、結(jié)束語為杜絕此類空壓機連桿大端軸瓦磨損故障,提出以下建議:(1）船舶管理公司供應(yīng)備件要及時,空壓機為機艙重要設(shè)備,由其進出港或狹窄水道機動航行，主機頻繁用車，用氣量大,空壓機運行時間長，舊備件使用不可靠,長時間運轉(zhuǎn)可能對曲軸損傷，一但機動航行空壓機出問題，會引發(fā)主機失控,導(dǎo)致重大事故。(2)頻繁更換滑油品牌，