黃其金

(浙江遠(yuǎn)洋運(yùn)輸股份有限公司，浙江 杭州 310009)

某船主機(jī)連續(xù)機(jī)損事故分析

黃其金

(浙江遠(yuǎn)洋運(yùn)輸股份有限公司，浙江 杭州 310009)

某船主機(jī)SULZER 6RLB56僅3個(gè)月時(shí)間連續(xù)發(fā)生多起拉缸、活塞頭燒損、活塞環(huán)卡死等事故。文章參照輪機(jī)日志和船員口述，對(duì)該船頻發(fā)事故的原因進(jìn)行了逐一排查分析，特別是對(duì)氣口處橫向裂紋產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行了剖析，得出在更換缸套后沒(méi)有進(jìn)行必要的磨合以及缺少日常管理的結(jié)論。由事故的教訓(xùn)，引發(fā)科學(xué)管理的的必要性，提出如何預(yù)防類似事故發(fā)生的具體措施。

拉缸事故；橫向裂紋；活塞頭燒損；磨合；活塞環(huán)卡死

機(jī)械設(shè)備的可靠運(yùn)行、科學(xué)合理的管理、積極妥善地處理各種事故及故障，無(wú)疑是對(duì)安全生產(chǎn)最大的保障。作為船舶主動(dòng)力推進(jìn)裝置的柴油機(jī)，是整艘船舶的心臟，而燃燒室部件又是柴油機(jī)的心臟，燃燒室部件的好壞將直接影響整艘船舶的安全與否。根據(jù)英國(guó)勞氏組織的調(diào)研獲知，80%以上的機(jī)械事故與人的因素密切相關(guān)，也就是人的操作與管理在柴油機(jī)使用過(guò)程中起主要作用。柴油機(jī)缸套的磨損、拉缸，均有其內(nèi)在的規(guī)律和誘因。只要輪機(jī)管理人員有足夠的柴油機(jī)知識(shí)和安全意識(shí)，許多事故完全可以避免。

1 事故的發(fā)生

某船主機(jī)型號(hào)SULZER 6RLB56，功率 5 640 kW，額定轉(zhuǎn)速130 r/min。

1)該船某年8月5日在印度貝迪港錨地等候進(jìn)港期間，第6缸(運(yùn)轉(zhuǎn)7 208 h，沒(méi)發(fā)現(xiàn)缺陷)正常吊缸檢修?；钊醭龊?，發(fā)現(xiàn)缸套氣口處有多條裂紋，活塞檢測(cè)正常，更換新缸套、全部活塞環(huán)后裝復(fù)。

2)9月14日航行抵越南胡志明港，因第4缸缸套漏水吊缸，發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重拉缸，缸套有多條橫向、縱向裂紋，第1道活塞環(huán)卡死在活塞令槽中，更換新缸套和備用活塞組。

3)9月21日自國(guó)內(nèi)張家港滿載出航，第二天剛出長(zhǎng)江口，因第6缸缸套裂損、大量漏水，漂航吊缸。發(fā)現(xiàn)缸套嚴(yán)重拉傷，內(nèi)表面多處金屬剝落，活塞頭第1道環(huán)槽以上部分被1～3 mm的金屬包層裹住，明顯是與缸套高溫摩擦形成金屬焊接現(xiàn)象，更換新缸套和備用活塞頭。第6缸距8月5日換新缸套僅使用557 h。

4)10月23日中午，第2缸、第4缸缸套同時(shí)裂漏。因前方有10級(jí)臺(tái)風(fēng)，同時(shí)船上也沒(méi)有備用缸套，只好封2缸慢速開往福建的三都澳錨地避風(fēng)等候缸套備件。在錨地船員又吊第2缸、第4缸，發(fā)現(xiàn)缸套氣口處多條橫向裂紋，表層多處剝落，活塞環(huán)全部卡死，活塞頭部第1道環(huán)槽以上被金屬包裹，船員敲除包層約1～3 mm后打磨換新后裝復(fù)。第4缸距9月14日換新缸套僅使用334 h。

5)10月28日，09：15由三都澳錨地開航，13：10定速，18：00又發(fā)生第3缸、第5缸嚴(yán)重敲缸、第6缸再次裂漏一系列不正?，F(xiàn)象，船舶無(wú)法繼續(xù)航行，10月29日錨泊福建建平海港外錨地。船員再次吊出第6缸換新缸套，因第1道環(huán)槽燒熔，活塞環(huán)無(wú)法取出，船上已無(wú)備用活塞和缸套，只得封第6缸、第3缸慢速開往廈門港錨地等待備件和安排廠修。這次第6缸缸套主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)僅28 h。

6)10月31日到11月3日，該船在廈門錨地航修，并由公司技術(shù)部門組織調(diào)查，查找分析原因。在廈門錨地，更換第1缸、第6缸的活塞頭；第1缸、第3缸、第5缸的缸套。拆檢中發(fā)現(xiàn)第1缸、第3缸的汽缸油注油器被積碳咬死，各裂損缸套的裂紋大多在氣口附近，呈橫向斷裂狀，少則4條，多則16條。

2 事故原因分析

從事故現(xiàn)象來(lái)看，該船柴油機(jī)主要發(fā)生汽缸拉缸、裂漏、活塞頭燒損、活塞環(huán)卡死以及注油器積碳咬死等故障。自8月5日起到10月31日，在不足3個(gè)月的時(shí)間里，共損壞汽缸套9只，活塞頭3只。其中有3只汽缸套損壞時(shí)僅工作557 h、334 h 、28 h。分析事故原因如下。

1)拉缸原因。柴油機(jī)活塞與缸套因間隙過(guò)小或配合不當(dāng)，造成局部金屬熔合焊接繼而撕裂的現(xiàn)象，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定程度便引起裂漏。從對(duì)該船的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，主機(jī)換新缸套、活塞等重要運(yùn)動(dòng)部件后，沒(méi)有進(jìn)行必要的磨合。吊缸后試車時(shí)重新注入的冷卻水溫度沒(méi)到60 ℃，平時(shí)機(jī)器暖缸也不充分，使缸套內(nèi)外形成較大的溫差應(yīng)力。

2)活塞頭燒損原因?；钊鋮s系統(tǒng)長(zhǎng)期不檢查形成油垢，致使活塞冷卻不良，活塞頭內(nèi)部冷卻腔碳化油層達(dá)1～3 mm，水中含有大量油污，嚴(yán)重影響活塞冷卻的傳熱效果。

3)活塞環(huán)卡死、注油器咬死原因。由于汽缸油調(diào)節(jié)失誤導(dǎo)致以上問(wèn)題。8月6日輪機(jī)日志記錄：第一次吊第6缸后將所有汽缸油注油器總成調(diào)到最大8格處，而不是只把第6缸汽缸油調(diào)大。第1缸～第5缸的汽缸油過(guò)量，致使積碳嚴(yán)重、活塞環(huán)卡在環(huán)槽中。此后汽缸油再也沒(méi)調(diào)整過(guò)。

4)缸套橫向裂紋的原因。缸套產(chǎn)生裂紋的原因很多，缸套的拉缸、汽缸內(nèi)高溫燃?xì)獾臎_蝕、腐蝕磨損與磨粒磨損，這些都有可能造成缸套裂紋。而這些原因造成的裂紋大多是縱向或者龜裂狀的撕裂痕，顯然與橫向裂紋無(wú)關(guān)。在查閱了輪機(jī)日志及詢問(wèn)了相關(guān)輪機(jī)員后，發(fā)現(xiàn)該主機(jī)口琴閥從不拆檢、表面被油污嚴(yán)重污染、掃氣箱從不清潔，造成掃氣箱積油及掃氣口積碳嚴(yán)重。在運(yùn)行過(guò)程中大量的碳灰被掃入汽缸中，造成缸套嚴(yán)重磨損，在缸套下部(活塞處于下止點(diǎn)時(shí)最下1道活塞環(huán)處)形成凸肩。另外，缸套上下部本身存在較大的溫差，氣口處缸套又存在截面積突變，在氣口處形成應(yīng)力集中。因此，活塞運(yùn)行過(guò)程中在強(qiáng)大的拉缸力和凸肩阻力作用下，氣口處就產(chǎn)生了橫向裂紋。

3 事故發(fā)生的機(jī)理

1)一對(duì)新運(yùn)動(dòng)副在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，2個(gè)摩擦表面有肉眼看不見(jiàn)，但真實(shí)存在的毛刺和配合形狀的差異，2個(gè)摩擦表面不可能形成面接觸，只在極少數(shù)微凸起的峰處形成點(diǎn)接觸，其實(shí)際接觸面積很小，僅為名義接觸面積的千分之幾乃至萬(wàn)分之幾，如此微小的接觸面卻要承受摩擦面上全部載荷，因此，凸峰點(diǎn)受力非常嚴(yán)重，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，凸峰點(diǎn)間相互擠壓，產(chǎn)生高溫熔化—焊接—撕裂的過(guò)程。在沒(méi)有得到良好的磨合情況下，這種過(guò)程將在初期重復(fù)發(fā)生，導(dǎo)致拉缸甚至抱缸事故[1]。

2)對(duì)于工作機(jī)械來(lái)說(shuō)，為了保證其工作性能以及合理的運(yùn)動(dòng)間隙，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s。如果沒(méi)有進(jìn)行冷卻，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的金屬表面溫度持續(xù)升高，進(jìn)而導(dǎo)致配合間隙的改變以及對(duì)金屬材料的剛度和強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。但是冷卻過(guò)甚，又將帶走柴油機(jī)的能量，損耗做功能力。因此，每臺(tái)柴油機(jī)都在說(shuō)明書中有建議冷卻溫度[2]。

3)關(guān)于汽缸注油量，柴油機(jī)說(shuō)明書里有更詳細(xì)的規(guī)定。主要根據(jù)是：注油量=燃燒量+下落量+存積量，當(dāng)注油量超過(guò)某一值時(shí)，存積在活塞環(huán)與環(huán)槽之間的滑油量過(guò)多，在高溫作用下結(jié)焦、積碳，使活塞環(huán)卡住而失去彈性，影響密封性能[3]。

4 教訓(xùn)與總結(jié)

1)機(jī)器的老化和損壞不可避免，但事故發(fā)生率可以降低。任何違反規(guī)定的操作和管理都是要不得的。換新缸套、活塞環(huán)，進(jìn)行必要的磨合，不僅有利于柴油機(jī)良好運(yùn)行，同時(shí)也提高了安全性和可靠性。日常管理馬虎，柴油機(jī)口琴閥和掃氣箱清潔保養(yǎng)缺失，最終導(dǎo)致因應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生橫向裂紋。另外，要強(qiáng)化安全意識(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程。決不能為趕船期，違反科學(xué)、野蠻操作。

2)加強(qiáng)機(jī)務(wù)主管部門對(duì)船舶現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督的工作力度，提高對(duì)故障船舶的跟蹤、技術(shù)指導(dǎo)。在多次發(fā)生事故之后，應(yīng)該及時(shí)組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行原因調(diào)查和分析，找出對(duì)癥的處理措施以防范類似事故的重復(fù)出現(xiàn)。

3)要有相對(duì)固定的船員隊(duì)伍。頻繁更換輪機(jī)管理人員，會(huì)使職業(yè)穩(wěn)定性喪失。到期換崗，能拖則拖，明明應(yīng)該保養(yǎng)的工作由上一崗?fù)系较乱粛?、再下一崗，?dǎo)致小工作產(chǎn)生大問(wèn)題。還有，船員的職業(yè)操守、敬業(yè)精神也必須經(jīng)常宣講。只有每個(gè)船員無(wú)論工期長(zhǎng)短，都以本職工作為使命，認(rèn)真履行職責(zé)，許多不該發(fā)生的事故才可以避免。

[1]胡強(qiáng)生.輪機(jī)維護(hù)與修理[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2011.

[2]周明順.船舶柴油機(jī)[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2014.

[3]盧恒榮，于敬來(lái).主推進(jìn)動(dòng)力裝置[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2014.

Failures happened to the main engine SULZER 6RLB56 many times just in 3 months,including cylinder damage,piston head burnt and piston ring stuck.According to the engineering journal and seamen's oral account,investigation and analysis were given to the failures one by one ,especially the mechanism for the transverse cracks at port.The failures came from lack of running-in after cylinder liner replaced and defect of daily management.From these lessons,necessity of scientific management is introduced and concrete measures are put forward on how to prevent such similar failures.

cylinder damage;transverse crack;piston-head burnt;running-in;piston-ring stuck

黃其金(1966-)，男，浙江溫州人，輪機(jī)長(zhǎng)，大學(xué)本科，主要從事船舶營(yíng)運(yùn)工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.04.004

2016-03-14