【船机帮】船舶空气压缩机故障一例
船机故障心莫慌，遇事不决船机帮
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导读
船舶空气压缩机简称空压机，是船舶最重要的动力设备之一。
它不仅为船舶主推进柴油机、发电柴油机提供起动空气，同时还为船舶动力装置提供控制空气与安全空气，以及为船舶的安全航行提供气源 (如气笛)等。
空压机是船舶正常运营中不可或缺的重要动力设备，一旦出现故障使船舶失去压缩空气，重则造成重大海难事故，轻则使船舶失去动力，无法正常航行。
因此加强对空压机的管理，对保证船舶的正常安全航行具有重要的意义。
一
故障经过
某28000t散货轮1992年下水。
主机采用日本UEC二冲程十字头柴油机，起动方式为压缩空气起动，控制方式为气动遥控系统。
发电柴油机为日本YANMAR四冲程筒形柴油机，起动方式为压缩空气起动。
空压机为日本YANMARSC20N一TF型水冷二级空气压缩机，容量为 85.5m³／h，工作压力为 3.0MPa。
2012年7月，该轮从印尼开往印度，途经新加坡锚地加油。
某日1330时该轮抵达新加坡锚地，驾驶台通知机舱备车。
在备车过程中值班二管轮手动起动NO.1空压机为空气瓶补气至2.9MPa，空压机工作正常。
1445时船舶开始进入机动航行状态，NO.1空压机转为第一自动运行模式 (即运行区间为 2.5 —2.9MPa)，NO.2空压机设为第二自动运行模式(即运行区间为2.4—2.8MPa)。
由于主机起动较为频繁，耗气量大，空压机运行时间长，冷却水温度开始升高。
1553时NO.1空压机出现冷却水出口温度过高报警，经检查发现空压机排气温度升高，机体温度也升高，特别是缸头部位出现明显的发烫现象。
初步诊断为运行时间过长且进排气阀可能出现有关闭不严的现象。
为了保证船舶的正常机动航行，NO.2空压机转为第一自动运行模式。
1612时船舶在新加坡锚地抛好锚等待加油船来加油。
轮机长决定利用此时间对NO.1空压机的进排气阀进行更换并对换下的进排气阀进行解体检修。
1923时NO.1空压机的进排气阀更换完毕，进行试运行，空气瓶压力从2.3MPa补至2.9MPa，未出现冷却水出口高温报警，但冷却水温比正常值高，且打气时间明显变长。
经解体检查进排气阀发现，一二级的排气阀均结碳严重，二级排气阀还出现明显的烧蚀现象。
进一步怀疑空压机的活塞环可能密封不严，造成空压机内部漏气严重。
由于此时加油船已经来加油，且NO.1空压机经试运行发现还可以工作。
因此，轮机长决定等从新加坡开出来后，再对NO.1 空压机进行吊缸解体检修。
次日凌晨0430时加油结束，机舱开始备车准备起锚离开新加坡前往印度，备车时再一次手动起动NO.1空压机对空气瓶进行补气，未出现冷却水出口高温报警。
0512时开始起锚，船舶进入机动航行状态，由于锚地船舶较多，主机用车频繁，压缩空气消耗量变大。
0547时NO.1空压机又出现冷却水出口温度过高报警。
转用NO.2空压机，0604时NO.2 空压机也出现冷却水出口高温报警。
0623时空气瓶出现低压报警 (1.5MPa)，此时经过半个多小时的冷却NO.1空压机冷却水出口高温报警已消除。
为了保证船舶的安全，决定用NO.1空压机继续为空气瓶补气。
运行不到10min，NO.1空压机又出现冷却水出口高温报警。
0653时机舱出现控制空气与安全空气低压报警 (0.5MPa)，主机可能随时会出现停车，而此时新加坡水域来往船舶很多，为了保证船舶的安全，不允许主机停车。
于是轮机长决定利用NO.2空压机继续为空气瓶补气，同时对NO.1 空压机进行紧急吊缸解体检修。
NO.2空压机运行8min后出现冷却水出口高温报警，运行到20min后出现自动停车。
经检查发现，NO.2空压机已卡死无法正常运行。
此时NO.1空压机的活塞还未吊出，且空压机的备件只有一套，于是轮机长决定放弃对 NO.1空压机的吊缸检修，先行装复，恢复使用，对 NO.2空压机进行解体检修。
同时通知驾驶台尽量减少对主机的起停操作，以避免压缩空气消耗过快，从而降低空压机的的工作负荷。
0742时NO.1空压机再次出现冷却水高温报警。
081l时控制空气与安全空气再次出现低压报警，0838时NO.1空压机自动停车，经检查 NO.1空压机已卡死无法继续运行。
为保证船舶的安全，轮机长建议船长返航， 返回新加坡锚地。
0849时开始返航，0953时因控制空气与安全空气压力过低，主机自动停车，船舶紧急抛锚。
1032时NO.2空压机装复。
由于该处为拥挤水域，不允许长时间抛锚，船长决定应先恢复船舶动力。
1035时NO.2空压机在试运行正常后投入使用，1058时NO.2空压机再次自动停车，无法继续使用。
1127时主机自动停车。
1139时发电柴油机自动停车。
至此船舶完全失去动力。
二
事故处理
船舶失去动力后，船舶紧急向公司和新加坡港口当局汇报了事故的情况。
为了确保船舶的安全，公司做出了如下处理：
向新加坡港口方紧急申请拖轮救助，将船拖至新加坡修船厂；紧急申请空压机备件，空运到新加坡，准备对两台空压机进行修理；要求船上对空压机及压缩空气系统进行全面检查，彻底查明事故原因。
三
故障分析
接到公司的指示后，轮机长组织轮机部门的人员对此次故障进行了深入的分析。
从故障的现象来看，此次故障主要是由空压机过热引起的。
而空压机的过热又主要有两大原因：
空压机发热量过大；空压机冷却不良。
根据这一思路我们制定了如下的故障分析步骤：
图1 空压机故障分析图
四
故障排除经过
由于这是一条船龄高的老船，机械设备在性能方面不可避免地会出现退化，比如主机起动的用气量肯定比新船要大，同时压缩空气系统也必然存在着不同程度的漏气现象，但这是长年累月形成的，而此次故障发生时并未出现明显的问题，因此成为此次故障根本原因的可能性不大。
1.空压机本身故障方面的原因
为了查明原因，我们对两台空压机进行了彻底的解体检查。
(1) 空压机进排气阀的原因
解体后发现NO.1号空压机的二级排气阀阀片出现了破损，经测量发现，其厚度的减小量已超过说明书规定的极限值，经询问主管轮机员得知，船上已没有阀片的备件。
多次向公司申请，公司也没有供应上船。
因此在明知阀片厚度不足的情况下，也只能先用。
解体NO.2号空压机后发现其气阀阀片的厚度也已接近使用极限，且阀面上存在着严重的结碳现象和较明显的磨损及烧损的坑点。
若进一步研磨修复后，其厚度也极有可能达不到说明书的要求。
(2)空压机活塞环与缸套方面的问题
对两台空压机进行吊缸后，发现两台空压机活塞环与缸套之间存在较严重的拉缸现象，特别是新检修过的NO.2号空压机存在一定程度的咬缸问题。
同时两台空压机的活塞环都出现了断环现象。
由此我们进一步断定此次故障是由空压机过热引起的。
由于NO.2号空压机刚检修过，还出现了过热现象，由此我们怀疑很可能是由冷却不良造成的。
2.冷却方面的原因
(1)中间冷却器方面的原因
该轮空压机为二级空压机，在一级与二级之间布置有一个中间冷却器，该冷却器主要是对一级出口的排气进行冷却。
抽出中间冷却器后发现气侧积碳严重。
此冷却器由于是嵌入在缸体之内，平时拆检极为麻烦，船上一般很少进行拆检清洗。
(2)系统冷却器方面的原因
该轮空压机采用淡水冷却；无独立冷却器，冷却水通过发电机淡水冷却器进行冷却。
从冷却器出来的水通过一个温控阀后进入空压机对空压机进行冷却。
通过检查，发现冷却器正常，但温控阀已卡死无法正常工作。
三日后，备件供应上船，我们更换了两台空压机的活塞环与缸套、进排气阀及温控阀，对油底壳进行彻底清洁并更换滑油。
经试运行后，发现正常，至此这起由空压机故障引起的瘫船事故得到了彻底的解决。
5.经验总结
此次事故前后历经 5天的时间，虽未给船舶造成不可挽回的严重后果，但却给船东带来 了巨大的经济损失，也给船舶带来了严重的安全隐患。
同时也暴露出船舶管理中存在的诸多问题。
在航运业如此低迷的今天，如何加强管理，避免类似事故的再一次发生，对我们航运业具有重要的意义。
为此，我们对此次事故进行了深刻的分析和总结。
1)应强化船员的职业技能与工作责任心。
从本次事故中可以发现，该轮主管轮机员没有严格按照船舶维修保养体系对设备的进行维护保养工作，对空压机严重缺乏正常的维护保养，造成温控阀卡死、中间冷却器严重积碳及进排气阀关闭不严，同时对于冷却水出口观察镜没有进行及时的清洁，脏污的观察镜严重影响了船上人员对冷却情况的分析与判断。
而轮机长对轮机员也疏于管理，对轮机员的工作未尽到指导与监督之责，最终造成了这次本不该发生的事故；
2)应切实提高船员的业务水平，保证船舶航行安全。
近年来，我国高级船员中自由船员较多，对于自由船员船公司难于管理，不能进行系统的业务培训，造成船员业务水平下滑。
如该轮的故障，如果船员能够及时对故障的现象进行系统的分析，其实不难发现冷却不良的问题；
3)应加强航行安全管理，船上发生的事故应及时上报船公司，以便获得岸基的支持。
船公司大都要求船舶发生停航事故时要及时上报，但该轮在发生第一次停航时，为了试图逃避责任，心存侥幸，没有上报公司。
等到船舶彻底瘫船时，才上报公司，给船公司带来了极大的不便与经济损失，同时也给船舶安全带来了极大的隐患；
4)应加强船公司的管理，为船舶的安全航行提供坚实的岸基支持。
为了节约成本，许多航运企业没有及时给船舶提供必需的物料备件，造成船舶维修保养困难，致使船舶安全无法获得保证。
如该轮的空压机阀片，船上多次申请，却一直没有供应上船，最终造成阀片损坏，却无备件更换。
我们知道航海是一个相对比较危险的行业，要求船公司与船员必须始终把安全放在第一位。
本文原创作者系：
福建船政交通职业学院 王必改