TY輪4衝程主(zhǔ)機曲軸及主軸承燒(shāo)損事故分析

2014-10-10

仉大誌
(大連(lián)海(hǎi)事大學)
  摘 要:文章介紹了一起TY輪4衝程主機曲軸及主軸承燒損(sǔn)事故,對事故原因進行了分析,並提出了管理對(duì)策,以(yǐ)避免發(fā)生類似的事故。
  關鍵詞:衝程柴油機;曲軸;主軸(zhóu)承;燒損
  在船用柴油機中,4衝程中(zhōng)速機相比2衝程低速機,由於轉速高(gāo)、滑(huá)油容易汙染及(jí)工作條件差,曲軸、主軸承和連杆大端軸(zhóu)承更容易出現故障。據勞(láo)氏船級社統計,中(zhōng)速機各部件故障占柴油機總故障比例中,曲軸及主軸承的故障(zhàng)率Z高,高達13.4%。因此,對於4衝程中速柴油機的曲軸及軸承(chéng),在運行管理(lǐ)中應(yīng)作為重要對象予以關注。
  4衝程中速柴油機的曲軸及軸承故障(zhàng)中,其中一個嚴(yán)重故(gù)障是曲軸及主軸承燒損事故。主機曲軸軸承燒損,導致曲軸粘著磨損,曲軸硬度增(zēng)大,甚(shèn)至出現裂紋。一旦發生(shēng)曲軸燒損事故,由於船(chuán)上無法自行修理,給航行(háng)安全帶來極大的(de)威脅,同時由於船舶停航、需要請專(zhuān)業公司進行(háng)磨軸,而給船東造成極大的經濟損失。
  下文將通過對TY輪(lún)4衝(chōng)程主(zhǔ)機曲軸(zhóu)及主軸承燒損的事故分(fèn)析,就如何防止這類事故的發(fā)生談點建議,敬請有關專家和(hé)同行指正。
  1 事故經過及處理(lǐ)
  1.1 事故經過
  TY輪主機是MAN7L52/55A4衝程柴油機(jī),輸出功率5425kW,額定轉(zhuǎn)速為450r/min,為日本川崎重工設計製造。主機(jī)通過減速(sù)比1:3.36的減速齒輪(lún)箱驅動調距槳(jiǎng)及軸帶發電機。
  2008年某日晚22∶00,駕駛台通知備車離港,22∶20衝車後起車,22∶40加到額定轉(zhuǎn)速(sù)後轉到駕(jià)控,運轉幾分鍾後,突然主(zhǔ)機(jī)4號主軸承高溫報警,不能判斷是否是異常報警,到機旁發現從曲軸輸出(chū)端(duān)有大量濃煙竄出,立即轉到機控,降速停車。
  停車後立即進行搶修,打(dǎ)開機體兩端道(dào)門,發現在曲軸箱內(nèi)有大量的金屬粉末和碎片,判定是4號主軸承故障。向公司匯報後,開始拆卸4號主軸承。拆下(xià)4號主軸承上瓦和下瓦後,發現主軸承上(shàng)下瓦均嚴重燒損,合金層(céng)幾乎全部脫落,主軸頸有多處拉痕,表麵沾有大量軸承合金(jīn),兩側(cè)因發熱成褐色。因軸頸(jǐng)嚴重(chóng)燒(shāo)損,船上無(wú)法自修,隻能等(děng)專業廠家進行檢查修理。
  1.2 事故處理
  事故發(fā)生後(hòu),新加坡高登公司技術人員登輪進行檢查。測量了(le)3號主軸頸跳動量並做了硬(yìng)度測(cè)量及磁力探傷,同時測量了1號、2號、4號主軸(zhóu)頸跳動量。結果2號主軸頸跳動(dòng)量Z大處為0.28mm,1號正常、4號主軸頸跳動量為0.08mm,3號主軸頸跳(tiào)動量(liàng)為(wéi)0.10mm,軸頸表麵(miàn)有40mm×50mm麵積硬度過大,表麵不存在裂紋。由於2號主軸頸跳動量過(guò)大,軸頸直徑需要磨掉1mm,3號主(zhǔ)軸(zhóu)頸可能要磨掉1~2mm,以消除硬度減小跳動(dòng)量。方案定下來後,先由船上人員將1、2、3號缸活塞吊出,其餘4個缸活塞用專用工具頂(dǐng)升,然後由磨軸(zhóu)人員安裝氣動磨軸工具,用盤車機一(yī)邊盤車一邊空轉磨軸。Z終,3號主軸頸直徑磨掉2mm,2號主軸頸直徑磨掉1mm,安裝加厚瓦裝複。後經試車(chē),正常。此次(cì)事故前(qián)後(hòu)曆時20餘天,停航及修理費用損失近50萬元。
  2 事故分(fèn)析
  TY輪是1981年投入(rù)營運的,自營運以來,主機曲(qǔ)軸曾(céng)發生過多次事故。上世紀(jì)90年代(dài),發生過3起曲柄銷燒損故障。2004年,主機4號主軸頸及軸瓦燒損,結果4號主軸頸磨掉1mm。前幾次的(de)曲軸故障,由於船舶多次易手,沒有可參考的事故(gù)報告。時隔4年(nián)後,再(zài)次發生了曲軸故障。
  這次(cì)TY輪主軸頸(jǐng)及軸承燒損事故,綜合磨軸公(gōng)司技術人員(yuán)的檢查、船員的自檢(jiǎn)及主機的狀況(kuàng),分析有如下(xià)原因。
  1)曲軸(zhóu)軸線不正。磨軸公司技術人員測量了幾道主軸頸(jǐng)跳動量,船員在拆檢各道主軸(zhóu)承時也測量了軸頸跳動量,其中2、3、4、6號主軸頸都超過(guò)了(le)0.05mm,2、3號(hào)軸頸跳動量嚴重超標。據磨軸人員介紹,TY輪2004年(nián)磨軸也是他們做的(由於TY輪是2007年現(xiàn)在的船東購入的,並不了解當時的情況)。當時磨軸檢查測量時,發現2、3號主(zhǔ)軸頸跳動量過大,曾向當時的船東建議進行抽軸校正,但因費用過高船東沒有采納(nà),可以說TY輪主機一直是帶病運行。
  曲軸跳動(dòng)量過大,意味著軸頸在軸承中偏心,曲軸(zhóu)在運轉過程(chéng)中與主軸承間隙忽大(dà)忽小,破壞軸承間的動力潤滑,而且軸承負荷不均。在拆檢主軸承時,發現2號主軸承上瓦見銅。安裝主軸承時,測量(liàng)下瓦剖麵左右兩側距離軸頸間隙,發現幾道跳動量的主軸頸主軸承左右間隙不等,甚至(zhì)主軸頸轉到一定角度時間隙為0,這些都是軸頸跳動(dòng)量過大的(de)例證和惡果。3號主軸承故障,不能進行(háng)準確的測量,但(dàn)毫無疑問,軸線不正是3號主(zhǔ)軸頸和軸(zhóu)承燒損的一大因素。
  2)滑油不幹淨。進行拆檢各道主(zhǔ)軸承和曲柄銷軸承時,發現幾道軸頸(jǐng)和軸承周向(xiàng)不同程度地出現了拉痕,雖然不很嚴重,但明顯看出是(shì)硬質(zhì)顆粒進入到軸頸軸承中。主機係統油理(lǐ)化性能是(shì)正常的,20天前由BP公司(sī)人員上船取樣(yàng)化驗(yàn),化驗顯示各項指標均(jun1)正常。經(jīng)事後檢查(chá),硬(yìng)質顆(kē)粒可能是(shì)由破損的滑油濾芯(xīn)進入到主機的。檢查(chá)時(shí)發現滑油進機(jī)細濾器及滑油自清濾器柱形濾芯(xīn),有幾根(gēn)出現濾網開裂(liè)、破損現象。主(zhǔ)機滑油係統有兩道細濾器,從油泵出來的壓力油先經過滑(huá)油自清(qīng)濾器,再經過滑油進機細濾器。這兩種濾器都采用柱(zhù)形濾(lǜ)芯。長期以來,進機細濾器每天清洗(xǐ)一次,自清濾器大概每7天拆洗一次,這樣頻繁的清洗濾器,導致濾芯破損,硬質顆粒可能是在清洗濾芯時進入係統的。
  3)主軸承狀態不佳。主軸承使用時間都超(chāo)過(guò)了20000h,按要求應該進行拆檢,但由於船期比較緊,一直(zhí)沒有進行檢查。事故後,為了解其他主軸承狀態,都進行了拆檢,結果(guǒ)發現主軸承狀態不佳。其中4號主軸承下瓦80%麵積(jī)見銅,有縱向拉痕,軸頸也出現輕微拉痕。2號(hào)主軸承(chéng)下瓦(wǎ)50%麵積見銅,有縱向拉痕,上瓦(wǎ)也有磨損(sǔn),小部分見銅。
  3號主軸承(chéng)因(yīn)破壞無法得知故障前的狀態,但從拆檢的其他幾道主軸承看,也極有可能過度(dù)磨損。
  3 管理對策
  TY輪這次曲軸故障事故損失慘(cǎn)重,教訓深刻(kè)。事故起(qǐ)因一方麵是曲軸長期(qī)帶病運行,另(lìng)一方麵是對滑油(yóu)係統、軸(zhóu)承管理不善所致。為了防止發生類似事故,須注意以下事項(xiàng)。
  1)公司機務主管須(xū)製定有(yǒu)針對性的管理方案。TY輪是公司購(gòu)入的(de)二手船,目前(qián)營運不到(dào)1年。該船是(shì)1980年台灣(wān)中華(huá)船(chuán)廠建造的,船齡比較大,主機曲(qǔ)軸多處受傷。公司機務(wù)針對這種情況,隻是(shì)強調主機不能超負荷,排溫不能超過(guò)470℃。輪機管理人(rén)員往往缺乏對曲軸及主(zhǔ)軸承的管理(lǐ)經驗,加之集裝箱船航期緊張,未能針(zhēn)對性地(dì)進行保(bǎo)養。公司機務需要(yào)製定(dìng)針對曲軸及軸承的管理方案,利用輪機長、大管(guǎn)輪接班前的體(tǐ)係培訓機會重點予以培訓(xùn),並在以後的工(gōng)作中進行指導監督,保證維護保養工作能(néng)夠落實。
  2)滑油係(xì)統的管理。4衝程主機滑油易(yì)受汙染,對(duì)滑油的管理,保證滑油的清淨性,減少滑油的(de)消耗是日常管理的一大重點。為此(cǐ),需要(yào)注意以下幾點。
  (1)滑油循環櫃中的油量(liàng)應保(bǎo)持一定數量,循環倍率保持在15~18(即滑油泵的排量除以油櫃油量等於15~18)。滑油分(fèn)油機要保持連續工作,隻有在維修保養時才停止工作。分油機加熱油溫控製(zhì)在85℃左右,不能過(guò)低。分離(lí)流量不要太高(gāo),控製在分油機額定流量(liàng)的(de)25%~30%。
  (2)注意滑油自清濾器(qì)的自動清洗工作次數,如工作次數增多,說明滑油質量惡化,要查找原因,並予(yǔ)排除。拆洗滑油濾(lǜ)器時,主管(guǎn)輪機員(yuán)Z好在(zài)場檢查濾芯內(nèi)是否有金屬顆粒或粉末,濾芯如有破損,必須馬上更(gèng)換。
  (3)滑(huá)油消耗如異常(cháng)增加,原因多是活塞環故障(zhàng)或缸(gāng)套磨損量增大(dà)。吊缸時(shí),一定(dìng)要準確測量缸套內徑,缸套磨損到一(yī)定時(shí)要換新,不要(yào)等到磨損極限時再換新。這是(shì)由於缸套磨損到一定值(zhí)後雖(suī)然按照說明書的要求,可以理論上繼(jì)續使用,但活塞缸套間隙變大,導致燃燒產物漏入曲拐箱增加,滑油消耗增加,汙(wū)染加重。嚴重時,會引(yǐn)起軸瓦異常磨損、燒瓦。
  (4)適(shì)當縮(suō)短滑油化驗時間,當滑油受到嚴重汙染,一時又(yòu)查找不到原因,應即時(shí)送檢。
  3)曲拐箱的(de)監控。定期打開曲拐箱,檢查油流情況,以(yǐ)及是否存在(zài)金屬屑。對曲拐箱油霧濃度檢測裝置及主軸承溫度監測裝置加強維護保養,保證功能正常,警報及主機降速連鎖有效(xiào)。
  4)曲軸及主軸承的檢查。定期測量主軸承間隙及下瓦磨損量(liàng),測(cè)量軸承間隙時注意從前後兩端測量。定期測量曲軸拐檔差(chà)。適當縮(suō)短主(zhǔ)軸承拆檢周期,拆檢時注意拍照存檔,在拆檢主軸承時,要檢查軸頸跳動量及下瓦剖分麵處與軸頸兩(liǎng)側間隙,做到心中有數。
  總之,針(zhēn)對TY輪曲軸多處受傷的情況,隻有在管理上下功夫,才能避免發生類似的惡性事故。

來源:《中國修船》2010年02期
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