时间:2021-04-19 | 编辑:E航小E | 阅读:734 | 分享: |
导读
“M/V EASTE RN SAPPHIRE ”是 6 ,650t 多用途船,主机型号:8 DKM-28。
在完成系泊试验项目后,进行试航。
在试航过程中,主机废气涡轮增压器发生故障,主机失去动力,致使航行实验无法完成。
故障发生后,拖轮将该船拖至码头,对增压器进行检查。
一
故障经过
该轮于上午9点左右离开码头进行航行试验,根据试验大纲进行主机的负荷试验。
主机于11:10 开始进行725rpm常用负荷试验。
11:3 0 左右主机倒车、停车,正车。
在主机从停车至正车加速的过程中,主机增压器突然发出响声,随之主机排烟恶劣,不能加速。
停车后对主机进行检查,燃油定时凸轮和气门凸轮动作正常。
主机怠速运行状态下,增压器内部发出“咔,咔“响声。
因无增压器专用工具,增压器转子轴无法锁住,主机运转会加剧故障带来后果的蔓延。
17:00 左右,拖轮将该船拖至码头。
二
设备拆检
该轮增压器为主机的配套产品,主机型号:8 DKM-2 8, 生产厂家:陕西柴油机厂。
增压器型号:VTR3 04 P-11,生 产厂家:重庆ABB江津涡轮增压系统有限公司。
故障发生后,厂方迅速与主机厂家及增压器厂家取得联系,增压器厂家服务人员到现场对增压器解体,发现废气端润滑轮、内接头、活塞环、轴承、气封、转子轴全部损坏。
(1)解体后打开废气端的端盖,可以看到内部有很多金属屑,同时喷油嘴、内接头、活塞环损坏严重。
(2)拆内接头后发现废气端的润滑轮内部有金属撞击的凹坑,取出轴承后,发现轴承内部摩擦严重,并有很多的金属屑。压气端侧轴承较为完好。
(3)取出废气端及压气端轴承后,拉出转子轴检查发现:
废气端的油封、转子轴、转子轴上的迷宫式密封条损坏严重,废气端涡轮和压气端叶轮均有刮擦得痕迹。
部分损坏部件现场照片:
图 1 废气端的润滑轮布满凹坑
图 2 废气端轴承的内表面布满大量金属屑
图 3 废气端转子轴上的气封条损坏
图 4 废气端气封损坏
三
原因分析
内燃机是一种耗气机械,因为燃油需要与空气混合才能完成燃烧冲程。
一旦空燃比达到某一值后,再增加燃油,除了将黑烟和未燃尽的燃油排到大气中外,不会产生更多功率。
发动机供油越多,黑烟就越浓。
因此,超过空燃比极限后,增加供油量只会造成燃油消耗量过多、大气污染、废气温度升高,并使柴油机寿命缩短。
由此可见,增加空气量对发动机来说是至关重要。
涡轮增压器是一种利用发动机排气中的剩余能量来工作的空气泵,当涡轮增压器转子转动时,大量的压缩空气被输送到发动机的燃烧室里。
由于增加了压缩空气的重量,就可以使更多的燃油喷入到发动机里去,使发动机在尺寸不变的条件下而产生更多的功率。
增压器发生故障不能排除后,由于供气量的减少,柴油机的燃油不能充分燃烧,柴油机的功率不能充分发挥,给船舶的安全航行带来恶劣的后果。
拆检发现下述情况:
两端油封损坏。
两端轴承损坏,减振片位移断裂,压气机端轴承较为完好,涡轮端的轴承已经高温断裂。
涡轮端和压气端叶轮均有刮擦得痕迹,涡轮端润滑轮、内接头、活塞环、轴承、气封、转子轴全部损坏。
打开涡轮端的端盖,内部有很多金属屑。
下面分析一下产生问题的几种可能的原因及各自的可能性。
(1)增压器轴承质量有问题,可能性有,但一般可以在增压器的出厂试验及柴油机的台架试验时发现。
(2)增压器转子动平衡超差。
使转子轴在高速运转时产生振动,振动使得轴承短时间损坏,减震片断裂,烧毁。
同时发生异响,滑油颜色变黑,直至扫膛。
从轴承的损坏,烧毁,减震片的断裂,以及内接头的磨损,同时转子在高速运转时产生振动,必然会产生大量金属粉末,并且涡轮端轴承在摩擦烧毁的过程中伴随极高的温度,滑油同时产生碳化。
因此滑油颜色变黑是必然的,但是通过下图观察涡轮端观察镜中的滑油依然是正常时的颜色基本可以推断此原因不成立。
(3)同心度超差。
若装配误差同心度超差,使内接头与密封环在高速运转时产生快速磨损,损坏内接头,使轴承得不到有效润滑,进而损坏轴承。
(4)由于废气端轴承在高温的恶劣工作环境条件下,发生故障使转子轴失去平衡,造成转子轴的同轴度发生超极限的偏差,从而导致供油端的密封环及喷嘴发生故障,滑油供油不足。
转子轴在高速运转状态下的缺少润滑又加剧了轴承的损坏,从转子轴更加偏离中心,振动加剧,导致了一系列的:油封损坏、迷宫式气封条的损坏、转子轴摩擦严重等现象。
增压器的相关参数如下:
额定转速:26,600 r/ min,最高允许转速28,020r/ min,最高燃气温度650℃。
但是这次故障发生在在主机从停车至正车加速的过程中,8D KM-28 柴油机的在额定工况下涡轮前排温为520℃~550℃,此时不可能达到650℃,增压器的转速也不可能超过他的最高允许转速。
(5)主机动车之前没有充分的予供滑油。
实际上增压器与主机滑油是同时供的,不太可能主机滑油没有问题仅仅是增压器的滑油出现问题,除非是通往增压器的滑油管路出现堵塞。
(6)废气排气管对中对增压器的影响。
在废气排气管安装过程中与增压器存在较大的偏差,由于排气管的末端有一段本来补偿排气管热膨胀变形的波纹管,在柴油机上装配增压器时有点偏差也能装配上。
柴油机运行时废气的高温带来的热膨胀外力将会导致机壳的变形,进而影响到增压器的其他部件,经测量发现此柴油机排气管与增压器存在较大的偏差,看来这种原因导致此问题产生的可能性较大。
由此可见良好的安装工艺对设备的运行起到很重要的作用从以上的分析可以看出。
增压器的问题有可能在生产厂家产生,也有可能在柴油机的装配过程中产生,还有可能在使用过程中产生。
遇到具体问题时应当仔细分析产生的原因,从生产,安装,使用等几个方面综合分析才能找出问题所在,进而全面解决产生的问题。
四
管理建议
增压器是一种高精密的机械,对精密度要求很高。
同时它的工作状况十分恶劣,增压器故障轻则耽误航期,造成经济损失,重则船舶失去动力,在恶劣天气状况下危及人员及船舶安全。
因此对增压器的安装、使用管理务必引起重视。
(1)增压器的安装应严格遵照厂家的安装工艺要求,不明之处可以咨询厂方的技术人员,甚至可以要求厂方人员现场指导,切忌为追求生产效率而盲目施工,增压器与排烟管的对中应自由状态下进行校正,切忌超过偏差而用固定螺栓进行校正。
(2)在增压器的日常使用和管理中一定要按照说明书的要求操作,切不可因为省事,省略日常的保养步骤。
如废气涡轮端的清洗,需要主机降速,需要驾驶与轮机人员的配合,切不可为了怕麻烦,而忽略了使用保养。
(3)不同牌号的燃油尽可能不要混装,笔者曾经历过燃油混装,导致燃油性能下降,柴油机燃烧恶劣,致使增压器喘振,在国外某港口停航修理半个多月,更换了喷嘴环、压气机叶片、油封、气封,清洗了空冷器仍无济于事,最后发现主机排烟管进入增压器的进口格栅上粘附了许多的燃烧残渣,造成增压器的喘振,待增压器进口格栅清洁后,主机恢复正常。
(4)密切关注增压器及柴油机各运行参数,如增压器进、出口排气温度,滑油温度、压力,扫气温度、压力等,出现异常,及时查找原因,及时排除故障,保障增压器及柴油机的安全运行。
本文原创作者系:
中国船级社 威海检验处 贺晓宁
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