【船机帮】某船舶主轴承故障损坏原因分析

导读

2013年某轮满载铁矿石从澳大利亚驶往中国港口，2013年09月07日2208时，该轮主机全速前进（Full Ahead）。

2329 时，主机曲拐箱油污浓度高频繁报警，主机自动减速至Slow Down Ahead。

由于船舶正在航道航行，不能停车，因此主机只能维持Slow Down Ahead运行。

9月7日2341时主机自动冲洗滑油滤器压差报警，随后大管轮根据轮机长的指示，将滑油自动滤器换为备用旁通滑油滤器，压差报警恢复。

主机前进 2（Slow Down Ahead）航行至2013年9月8日0005时手动停车。

自09月07日2329时至09月08日0005时，主机共计运行36分钟，主机曲拐箱油污浓度报警达10次之多。

经查看轮机日志文件得知，事故发生时，主机总运转时间为 13770 小时。

主机停车约30分钟后，待曲拐箱油雾浓度高报警消除后，船员打开道门，烟雾从曲拐箱冒出，有滑油燃烧的味道。

用点温器测量主轴承温度后发现，第一道主轴承温度明显高于其他各道主轴承温度。

之后经进一步检查发现，主机第一道主轴承下部有合金脱落，在其他主轴承底部未发现脱落的合金。

09 月08日上午船员打开主机第一道主轴承上瓦检查后发现，上瓦脱落严重，随后向船东进行事故汇报。

9月10日和11日，在船舶管理公司的安排下曼恩主机服务商在澳大利亚锚地登轮对主机损坏进行调查和检验。

由于损坏原因无法查明，现场检验难度较大，为确保修理质量，该轮被拖带回国内，卸货完毕后进厂，由曼恩主机服务商对主机进行进一步检修。

一、主机受损状况

1、曲轴主轴径

主机第一道主轴颈附着烧熔的轴承合金，主轴径表面不规整、有凹坑、划伤和擦伤，主轴径粗糙度大于 Ra0.4。

如图1所示。

图1  主机第一道主轴颈

2、第一道主轴瓦

第一道主轴承上、下轴瓦合金融化脱落，轴瓦内表面及瓦背表面有周向划痕和撕裂痕迹，表面发蓝，为长时间高温所致。

由于轴瓦在瓦座中转动，受主轴颈和轴承座互相挤压，轴瓦已变形。

下瓦已经转动且向前移动 5-6 毫米。

如图2所示。

图2 第一道主轴承上瓦

2、颗粒杂质样品分析

检修期间，对主机伸缩套管上附着的颗粒状杂质进行了取样，样品被送至青岛科标化工分析检测有限公司进行化学成分检测。

通过样品XPS分析，样品中主要含有碳、氧、铁、钙、硅、锌等元素。

通过样品XRD朴素分析，样品中含有铁、二氧化硅等物质。

样品测定结果如下：

3、主机滑油自动滤器

主机滑油自动滤器的4个滤芯损坏，蜡烛型滤芯在长度方向有带状破损，破损处滤器钢丝断裂，露出内部骨架，如图5所示。

图5 主机滑油自动滤器滤芯

三、事故调查和分析

1、船舶离港装载情况

根据该轮2013年9月7日离港前的水尺报告，该轮离港时载重量为178086 吨，艏吃水18.10米，艉吃水18.11米。

该轮最大夏季吃水为18.222米，载重量为179928.7吨，其实际吃水和载重量均小于船舶夏季最大吃水及载重量，因此该轮不存在货物超载的情况和由此对主机负荷造成的不利影响。

2、设备维护保养

通过查阅该轮的维修保养记录，该轮关于主机的维修保养记录符合主机说明书的要求，保养过程无异常。

3、主机拐档差

该轮自交付至事故发生，主机共运转13770小时，主机没有更换活塞、缸套、主轴承等主要机器部件。

通过查船员对主机拐挡差最近3次的测量结果来看，主机拐挡差测量结果较好，因此排除主机主轴承轴线对中状况不良的可能。

4、主轴承状况

2012年12月31日和2013年5月13日该轮船员对主机曲拐箱进行了内部检查，同时对主轴承进行了检查，没有发现异常。

5、主轴接地装置

电火花腐蚀是由于主轴承轴瓦和主轴颈之间放电引起的，放电时的火花使轴承以点蚀形式造成损坏。

为了防止电火花腐蚀的发生，主轴承与主轴颈之间须保持最大50毫伏的电势。

通过对主轴接地装置进行勘验，该装置工作正常，而且从形态上看事故损坏不符合电火花腐蚀，因此排除电火花腐蚀的可能。

6、润滑油化验分析报告

在事故发生前，主机润滑油前四次取样分析化验分别在2013年7月21日、2013年3月29日、2012年12月25日和2012年9月12日，取样点在滤器前。

从四次润滑油分析化验报告来看，主机润滑油的各项指标都在合理范围内，滑油油样中不含轴承合金的成分，说明包括主轴承在内的各个摩擦副处于正常的工作状态。

7、滑油系统

润滑管路内壁上附着大量的碎屑。

检查主机伸缩套管发现有很多球状固体颗粒附着在内壁上，颗粒最大直径在0.5毫米左右。

这些颗粒比较牢固地附着在管路内壁上，但可以用力将其取下。

存在于主机与滑油滤器之间的颗粒杂质，只有在靠近管口附近才容易被发现。

根据颗粒杂质的形状及上述所做的化学组成分析证明，样品中含有铁和二氧化硅等物质。

根据分解检测结果，不排除杂质来源于主机滑油系统之外，有可能是滑油管路焊接制造时遗留的焊接飞溅和焊渣或沙土杂质所致。

四、结论

根据上述损坏发现和相关调查分析，对该轮主轴承故障损坏原因分析如下：

通过对3.1项-3.6项的调查和分析，可以排除因船舶装载不当、船舶保养不当、主机部件不良造成的主机故障可能性。

经对附着在主机管路内壁上的颗粒杂质样品进行化验分析确定，滑油系统中存在铁和二氧化硅成分，有理由断定，该轮滑油系统在事故前存在外来杂质。

据了解该轮于2011年建造，建造后并没有过任何主机大修和管路大修工程，因此推断这些杂质很可能来源于船舶建造时的遗留。

造成第一道主轴承最初损坏的原因可能是原先存在于主机滑油滤器与主机之间的滑油系统管路壁中的颗粒杂质脱落并随滑油进入到主机第一道主轴承中，破坏主机第一道主轴承的主轴颈和主轴瓦之间的润滑油膜，造成主机第一道主轴承的损坏。

根据上述分析，事故经过可能为：

2013年9月7日，该轮离港过程中，主机滑油滤器与主机之间的滑油系统管路壁中的颗粒杂质脱落并随滑油进入主机第一道主轴承中，（曼恩主机设计时，第一道主轴瓦就高于其它轴瓦10丝（0.1毫米）左右，也就是说此处的间隙值比其它轴瓦的间隙少）使润滑油膜破坏，主轴颈与轴瓦直接接触磨擦，产生大量热量，使轴承合金融化，高温促使滑油气化，使主机曲拐箱油雾浓度高报警；

产生的大量合金碎屑累积在主机自动冲洗滑油滤器上，造成主机自动冲洗滑油滤器进出口压差增大，导致主机自动冲洗滑油滤器压差报警。

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