從一起MAN B&W 5S60MC型主機因更換排氣閥致單缸排煙溫度高報警自動降速故障出發(fā)，分析主機單缸排煙溫度高產(chǎn)生的原因，提出主機排氣閥液壓系統(tǒng)故障預防措施。

一、故障情況

某船是一艘載重噸為76000t的巴拿馬型遠洋散裝貨船，配備上海滬東重機制造的MAN B&W 5S60MC型主機1臺。

主機汽缸5只，缸徑600mm，最大持續(xù)運轉(zhuǎn)功率（MCR）8833kW，標定最高轉(zhuǎn)速105 r/min，二沖程直流掃氣，1臺定壓增壓器，液壓排氣閥，船齡3年。

某日，船舶滿載抵上海港長江口錨地拋錨，計劃次日進港。

考慮到港口卸貨快、靠泊時間短，船舶根據(jù)維保計劃在錨地更換到期的No.3缸和No.4缸排氣閥。

主機運轉(zhuǎn)4000～6000 h周期性更換排氣閥是主機常規(guī)維保項目，輪機人員對該項工作熟悉，一般不會出錯影響主機運轉(zhuǎn)，完工后主機沒有試車。

次日，引航員登船，為趕高潮進港直接要車令“前進三”，即主機轉(zhuǎn)速80 r/min。

此時主機增壓器喘振，No.4缸排煙溫差大報警、溫度高報警，主機自動降速。

輪機長判斷上述故障現(xiàn)象因船舶加速過快引起，等No.4缸排煙溫度降低后輪機長按下復位按鈕復位，再次啟動主機緩慢加速到80 r/min，故障現(xiàn)象重復出現(xiàn)。

引航員以航道復雜、船舶故障影響航行安全為由離船。

上述事件造成船期延誤一天及租家投訴，在一定程度上損害了船東聲譽，并造成直接經(jīng)濟損失3萬美元。

因該船船齡僅3年，船公司調(diào)查認定該起事件為責任事故，做出通報批評、扣發(fā)輪機長業(yè)績工資1萬余元人民幣的處罰決定。

二、液壓排氣閥及驅(qū)動機構(gòu)工作原理

圖1為液壓排氣閥及驅(qū)動機構(gòu)簡圖。

圖1  液壓排氣閥及驅(qū)動機構(gòu)簡圖

液壓式氣閥傳動機構(gòu)是在氣閥、頂頭的上端各設液壓傳動器即液壓油缸和凸輪油高壓油泵，兩者之間通過驅(qū)動液壓油管相連。

開閥靠液壓傳動器產(chǎn)生的油壓實現(xiàn)，關(guān)閥靠空氣彈簧的氣體壓力實現(xiàn)，即液壓開啟、空氣彈簧緩沖關(guān)閉。

通過止回閥由凸輪軸油泵向高壓油泵供油，當排氣凸輪由基圓向凸輪運動時產(chǎn)生高油壓作用于啟閥活塞開閥，同時緩沖氣腔內(nèi)的空氣被壓縮（空氣彈簧的供氣單向閥關(guān)閉）以減緩氣閥的開啟速度，減少噪聲。

當排氣凸輪由凸輪向基圓運行時，啟閥活塞上部油壓逐漸消失，排氣閥在空氣彈簧作用下逐漸關(guān)閉。

這種機構(gòu)因具有尺寸小、重量輕、噪聲小、拆裝方便等優(yōu)點而普遍用于超長/長行程低速柴油機的排氣閥中。

MAN B&W 5S60MC型主機凸輪油高壓油泵泵體僅裝吸入單向止回閥和安全閥，取消了早期設計中的防氣閥敲擊節(jié)流針閥，啟閥活塞設有緩沖裝置。

氣閥閥盤接近閥座時，啟閥活塞上部的緩沖活塞封住進油通道，利用啟閥活塞頂部節(jié)流空間內(nèi)殘油和緩沖彈簧起緩沖作用，減緩氣閥的關(guān)閉速度，減輕閥盤對閥座的撞擊。

三、故障排除與分析

引航員離船后，輪機長決定更換No.4缸排氣閥。

由于新船只配備2只備用排氣閥，只好裝復原來換下的No.4缸排氣閥。

試車發(fā)現(xiàn)No.4缸排溫仍高，檢查排氣閥閥位指示器發(fā)現(xiàn)排氣閥開度較小。

排氣閥開度不夠即啟閥活塞行程小的原因應該是排氣閥開啟供油量/供油壓力不足，說明液壓系統(tǒng)泄漏。

輪機人員拆檢凸輪油高壓油泵安全閥和吸入止回閥未見異常，由此推斷凸輪油高壓油泵活塞環(huán)磨損或斷裂（排氣閥已換回原來排氣閥，可排除排氣閥啟閥活塞環(huán)磨損或斷裂的可能）。

凸輪油高壓油泵解體，拆檢測量油泵活塞、活塞環(huán)，狀況良好。

直到此時，輪機人員才意識到可能是排氣閥驅(qū)動液壓油管內(nèi)管調(diào)整推力襯套松動外移，推力襯套與內(nèi)部油管端面接觸面距離發(fā)生變化，驅(qū)動液壓油管內(nèi)管端面與凸輪油高壓油泵上部墊塊結(jié)合面或驅(qū)動液壓油管內(nèi)管端面與排氣閥墊塊結(jié)合面泄漏導致上述故障。

圖2 驅(qū)動液壓油管端部圖

排氣閥驅(qū)動液壓油管兩端端部結(jié)構(gòu)如圖2所示，液壓油管采用內(nèi)套兩層高壓管的形式，無縫鋼管內(nèi)管為高壓油路，套管中間是回油空間，柔性外管與端面法蘭連接外層鋪設鋼網(wǎng)保護層。

內(nèi)外套管之間的內(nèi)漏在外面是看不見的，回油回到驅(qū)動油泵內(nèi)。

拆下驅(qū)動液壓油管檢查發(fā)現(xiàn)下部推力襯套松動外移，推力襯套與內(nèi)部油管接觸端面距離變小，游標卡尺測量為14.5mm，調(diào)整該距離至說明書規(guī)定數(shù)據(jù)16.0mm裝復，試車后故障消失。

全體輪機部人員為此連續(xù)工作近20h。

故障機理：

排氣閥驅(qū)動液壓油管拆卸、安裝、搬運、放置過程中，油管外管端部法蘭扭曲轉(zhuǎn)動，推力襯套松動外移，推力襯套與內(nèi)部油管接觸端面距離變小，油管端面與凸輪油高壓油泵上部墊塊結(jié)合面泄漏，液壓油經(jīng)墊塊泄放孔流入凸輪油高壓油泵，造成啟閥供油量不足和壓力降低，排氣閥延遲開啟且開度過小，導致?lián)Q氣不充分，燃燒惡化，單缸排溫急劇升高，單缸排煙高溫報警、溫差大報警。

換氣質(zhì)量差燃燒不充分，排煙能量大，空氣流量小導致主機增壓器喘振。

四、故障預防措施

驅(qū)動液壓油管發(fā)生故障時主機除排溫高外，還會伴隨排氣閥敲擊加大，后果是閥頭與閥座過度沖擊和磨損，液壓管外管變形甚至破裂，影響安全。

此類因驅(qū)動液壓油管或端面接觸面存在間隙或端面接觸面狀況不良或油管內(nèi)管破裂或油管法蘭螺絲未收緊、安全閥泄漏及啟閥活塞環(huán)磨損折斷的主機排氣閥液壓系統(tǒng)故障影響主機正常運轉(zhuǎn)的案例還有很多。

主機排氣閥液壓系統(tǒng)故障預防措施如下：

（1）輪機長和主管輪機員要熟讀說明書，熟知檢修設備的原理、結(jié)構(gòu)和每一參數(shù)。

排氣閥檢修過程中關(guān)鍵性工作必須親自把關(guān)。

（2）排氣閥更換安裝完畢，供冷卻水、供氣，啟動凸輪軸油泵檢查排氣閥驅(qū)動高壓油管密封狀況。

設備檢修后盡可能試車，加強檢查，注意汽缸排煙溫度，仔細聽各氣閥的聲響，觸摸排氣閥驅(qū)動液壓高壓油管的脈動情況，合上閥位指示器判斷閥桿工作狀況，以便及早發(fā)現(xiàn)問題。

（3）主機運轉(zhuǎn)時觀察凸輪軸油壓表是否波動。

油壓表波動頻率與主機轉(zhuǎn)速相同，說明排氣閥滑油系統(tǒng)有故障：

①運行中松開排氣閥回油管接頭，收集回油應少于40L/h，否則可能是啟閥活塞環(huán)磨損。

②如排氣閥接頭處墊塊外側(cè)密封圈良好，而接頭漏油，則壓力油將通過內(nèi)管空間回流至排氣閥驅(qū)動機構(gòu)進油端。

運行中可松開接頭處悶頭檢查是否有油漏出，如有說明油管接頭密封面泄漏。

③如不是上述兩種情況，則可能是凸輪油高壓油泵供油止回閥、安全閥泄漏或油泵柱塞活塞環(huán)磨損大。

（4）驅(qū)動液壓油管安裝前應檢查接頭密封面狀況，視情研磨，測量調(diào)整高壓油管兩端推力襯套到油管接觸端面距離，如MAN B&W 5S60MC型主機該距離為16.0mm。檢查接頭墊塊密封面，視情換新。

上述兩部件結(jié)合面平面狀態(tài)均較差且備件缺少時，可用1～2 mm紫銅墊片做合適墊片（外徑與墊塊上部底平面直徑相同，內(nèi)徑稍大于墊塊孔徑）安裝在結(jié)合面，推力襯套到油管內(nèi)管端部接觸面距離作對應調(diào)整。

液壓油管連接法蘭螺絲應均勻收緊。

五、結(jié)束語

這次故障提醒我們，在設備操作和維修保養(yǎng)中，輪機管理人員必須熟讀說明書，充分了解各部件的結(jié)構(gòu)、原理和裝配要求，才能保證設備安全運轉(zhuǎn)。

即使一個小零部件安裝失誤也可能導致故障并給排除故障帶來困難，進而影響船舶安全生產(chǎn)。

輪機管理人員在維修保養(yǎng)工作中不僅要埋頭苦干，更要用心用腦。

故障查找必須有正確的思路，而正確的思路源于堅實的理論知識、認真細致的觀察和豐富的經(jīng)驗。

而結(jié)合自身實際研讀一些船舶機電技術(shù)方面的經(jīng)典案例，通過學習獲取別人的經(jīng)驗是提升自身能力的捷徑之一。