排气阀敲击、油管抖动、透平“喘振”，是谁惹了祸？

某轮主机型号：MAN B&W 6L70MC，额定功率15 720kW，额定转速106 r／min，常用转速95 r／min，增压器型号VTR564—32。

一、故障概况

该轮离港不久，主机还未达到海上转速时，发现N0．6缸异常：驱动排气阀的高压油管振动，随主机转速升高而增强；排气阀和排气阀伺服油缸敲击声很大；扫气温度随主机转速上升而上升，达到100oC左右，并伴有N0．2透平喘振。主机不得不减速至66 r／min以下运行。

二、故障查找

(1)船上初始处理

故障发生后船员多次停车检查了主机相关系统：更换N0．6缸油头；更换N0．6缸排气阀；解体检查N0．6缸排气阀伺服油缸及驱动装置，正常；打开凸轮箱道门，检查排气阀凸轮及驱动滚轮的工作状况，正常。可是装复后，主机N0．6缸故障现象仍存在，船也难以按期抵达目的港，轮机长请求公司支持。

(2)公司分析

接到轮机长的报告，公司了解到：该轮进港前主机没有任何异常现象；在港停泊期间也没有做过任何主机检修工程；故障发生后船员已做了上述部件的检修。

综合分析轮机长报告的主机故障现象、主机运行状况和参数，以及已经做过的检查，有以下几种因素可能会引发该机所出现的故障现象。

a)N0．2透平喘振，显然是N0．6缸燃气下窜引起的。透平脏堵、空冷器脏堵、扫气排气道不通畅等原因导致的透平喘振是渐进的，而靠泊前没有任何征兆，可以排除。

b)燃气下窜，N0．6缸扫气温度随主机转速上升的原因，可能是N0．6缸活塞环断裂，活塞与气缸间漏气。这也是一个渐进的过程，靠泊前没有任何征兆，基本可以排除。

c)N0．6缸排气阀定时错乱，排气阀高压油管强烈振动就是证明。

造成排气阀高压油管强烈振动并造成排气阀定时混乱的影响因素，可能有：滑油系统进空气；排气阀驱动活塞严重漏泄；伺服油缸单向补油阀卡阻，补油不足；空气弹簧室安全阀卡阻失效；排气阀总成内节流装置调节不当；液压油管内漏或安装不正确等。

故障原因一时难于判断(当时凸轮轴油压参数无异常，也未得到船上关于大管轮调用N0．2凸轮轴油泵的报告，未考虑N0．2凸轮轴油泵故障)。

(3)进一步检查

a)公司就以上故障的可能因素及相互关系，与轮机长沟通。

考虑故障发生后，船员已经更换了N0．6缸排气阀，可以基本排除排气阀本身的一些因素，要求轮机长再次检查可能影响排气阀启闭的部件，包括：排气阀空气室的安全阀；伺服油缸进油单向阀；排气阀顶部节流气阀；回油管的回油情况；排气阀高压油管二端接头端面间隙；排气阀定时等。

船员完成上述检查，没发现异常，主机N0．6缸故障仍未能消除。

b)为了进一步查明原因，要求轮机长将主机N0．6排气阀伺服油缸总成、排气阀高压油管、排气阀总成等，与N0．5缸逐一对调做试验，每完成一项试车一次，确认三个部分的工作状况。船员在完成上述工作后，主机N0．6缸故障依旧。

c)接着轮机长又主动组织船员吊缸检查主机N0．6缸，见气缸壁和活塞环均无异常，扫气口畅通；同时检查主机凸轮轴考必林螺栓，见连接正常。主机重新启动运行，观察N0．6缸排气阀油管仍然振动。

前后几天查找主机N0．6缸故障原因，船员们付出大量的劳动，但还是未能消除故障。故障不能消除，只得暂时减少N0．6缸喷油量，调整各缸油门，主机以82 r／min运转，运转参数正常。但主机运行不过几小时，主机N0．2增压器就频繁发生喘振。只好再将主机减速到72 r／min，观察发现，只要听到排气阀声音节奏混乱，或外界负荷变化，主机透平就发生喘振。

几天后接到轮机长报告，在提高凸轮轴油泵出油压力(事后才知道是换用了N0．1泵)后主机故障现象消失了。主机恢复正常，查找故障原因也暂时停止了。

三、原因分析

该航次结束后，轮机长和大管轮离船休假。接班轮机长上船前，公司为此事对他进行了专门布置，要求轮机长上船后对主机N0．6缸排气阀故障原因再做仔细了解。

新任轮机长上船后了解到：N0．2凸轮轴油泵工作压力比N0．1低。当时在离码头时，原大管轮换用已很久未用的N0．2泵，才发生故障；原轮机长是在查找故障时，无意中恢复使用N0．1凸轮轴油泵后，N0．6缸排气阀异声消失，增压器不再喘振，主机油门和转速恢复到故障前状况；N0．6缸故障的罪魁祸首，就是N0．2凸轮轴油泵。N0．2凸轮轴油泵的油压偏低是怎么造成的呢?

当时有二种解释：一种是N0．2泵压力下降和排量不足，导致N0．6 缸排气阀高压油管供油不足；另一种是主机凸轮轴承磨损间隙变大，发生“抢油”现象，导致N0．6缸排气阀高压油管供油进油量少。

为弄清故障的真正原因到底何在，轮机长决定在开航后重新使用N0．2凸轮轴油泵，看一个究竟。重新使用前，轮机长将N0．2泵与N0．1泵进行了比较：N0．1油泵出口压力0．39MPa，集控室表压力0．33MPa；N0．2油泵出口压力0．37MPa，集控室表压力0．31MPa，比N0．1油泵压力低0．02MPa。检查N0．2油泵的调压阀已调到极限，无法再调高。观察N0．2油泵的运行，无其它异常情况。

当日离港后，轮机长观察到：

• 主机低速时，凸轮轴滑油温度还偏低(55℃)，N0．6缸排气阀关闭时有敲击声；

• 主机加速正常航行后，凸轮轴滑油温达60℃左右，观察N0．6缸排气阀无异常，敲击声消除；

• 航行几个小时后，N0．6缸扫气温度开始升高，N0．6缸排气阀高压油管振动出现，主机N0．2透平又开始喘振，此时N0．2油泵集控室表压力0．30MPa。

随即将N0．2油泵转换到N0．1油泵使用。待N0．1油泵工作稳定后，主机N0．6缸扫气温度也恢复正常，N0．2透平不喘振。按理说0．30MPa压力属正常压力范围，报警值为0．20MPa。为什么N0．2油泵比N0．1油泵压力只低0．02MPa就会导致N0．6缸排气阀故障呢?

解体N0．2凸轮轴油泵检查，发现：

• 除泵盖端面有磨损痕迹外，未发现齿轮与轴承有任何异常；

• 油泵压力调节阀已调到极限(升压方向)；

• 机械密封动环和弹簧均已经卡死在轴上不能移动，且与静环脱离接触，密封腔油泥甚多。

将机械密封解体、清洁，更换密封圈后装复，油泵出口压力达到0．40MPa，集控室表压力0．34MPa，比N0．1油泵还要高0．01MPa。

其后，使用N0．2凸轮轴油泵，N0．6缸故障现象消失，主机运行正常。

四、故障结论

齿轮泵型号R35／50FL一2DB。仔细研究了泵的结构发现：密封腔与吸人腔相联；泵安装在凸轮轴循环油柜上，吸人高度1．5米，吸入管无阀无滤器；油泵运转时，密封腔具有负压力，机械密封失效也不出现滑油外泄，而是造成空气吸人、排量减少和油泵压力下降。

正是因为凸轮轴油泵吸入的空气进入系统，造成N0．6缸排气阀高压油管内空气集结：

• 排气阀驱动泵泵油时，驱动排气阀的高压油管内空气被压缩而压力波动剧烈，造成油管剧烈震动。

• 驱动排气阀的高压油管内压力波动，使排气阀滞后开启，一方面造成高温废气窜入扫气空间，使扫气温度升高；另一方面造成单缸扫气不足，缸内燃烧不良，扫气时缸内压力过高，导致增压器因背压升高、空气流量减少而喘震。

然而，为什么漏人的空气仅仅使N0．6缸排气阀产生故障而其它缸正常呢?

该主机凸轮轴油泵输油总管顺次从N0．6缸到N0．1缸，N0．6缸先进油。每缸分四路支管：三路朝下，分别润滑凸轮轴轴承、高压油泵滚轮和排气阀滚轮；惟有一路朝上进入排气阀驱动油缸。

带空气的油到N0．6缸后，油往下流空气往上跑，所以油中的空气首先进入N0．6缸排气阀驱动油缸，并通过驱动泵进入驱动油管。

为证实上述分析，轮机长特意将解体后的N0．2 凸轮轴油泵出口压力调低，由集控室表压力0．34MPa 调到0．26MPa，比出现主机N0．6缸故障现象时还要低0．04MPa，经连续运行观察，主机工作一直正常。

由此可以确定，主机N0．6缸故障的真正原因是，N0．2凸轮轴油泵轴封失效，空气被吸入滑油系统。

五、工作反思

主机故障彻底排除后，反思日常管理，船岸都有需要改进之处，包括提高对设备故障的分析和处理能力，以及发挥安全管理体系的作用。

(1)关于分析和处理故障的能力：

 

a)未抓住故障的关键现象进行深挖——高压油管路振动，大多是管路内有空气。

b)考虑影响因素不全面，未顾及使用哪一台凸轮轴油泵及其压力、油量和油质。而高压油管路内的空气，最有可能来自凸轮轴油泵。

(2)关于发挥安全管理体系的作用：

 

a)关键性设备的维护

N0．2凸轮轴油泵已列入预防检修计划和运转小时统计，损坏后却未能及时修复，暴露出：

• 船上未按时执行预防检修计划；

• 公司管理部门未严格审查运转小时报表和严格监督船舶预防检修计划的执行情况，不知道该油泵“已很久未用”和未及时检修。

 b)设备的缺陷

• 船舶未及时纠正N0．2凸轮轴油泵坏了这一“缺陷”，且未及时上报；

• 公司管理部门未接到N0．2油泵坏了这一“缺陷”报告，不知道N0．2油泵已坏，更谈不上监督纠正。

(3)关键操作

主机操作属于关键操作，SMS文件有主机操作方案。“N0．2凸轮轴油泵已很久未用了”，暴露出：

• 船上未严格遵守主机操作方案，为主机服务的互为备用的两台凸轮轴油泵，准备主机时船员不是“轮流使用”，而是随意使用；

• 公司管理部门没有有效监督船员执行关键操作的方案和须知。