【船机帮】瓦锡兰 AUXPAC20 型副机曲轴箱防爆门异常爆开实例
船机故障心莫慌，遇事不决船机帮
导读
某船配备3台瓦锡兰AUXPAC20型副机，其集成的UNIC—C1电控系统由多块数字控制板、电子调速器和传感器组成，保证副机能够安全、高效地运行。
由于UNIC—C1系统运用较多新型的传感器，给日常管理和故障排查增加一定的难度。
本文根据某例传感器故障导致副机曲轴箱防爆门异常爆开的案例，介绍排查故障的具体措施，供同行参考。
一
故障描述
某日，该船正在深海航行途中，风浪较大，船舶摇晃严重。
此时正值晚饭时间，餐厅的机舱延伸报警响，值班人员迅速到机舱查看。
一打开机舱门就发现2号副机被白色烟雾笼罩，随即又听到火警报警声；
副机机旁曲轴箱左侧配备的2块防爆门向外喷射油雾，附近地板及设备上都是喷出的滑油，没有明火或火星。
轮机长迅速停掉2号副机并启动备用副机合闸并电，在较短时间内恢复主机运转。
二
故障分析
曲轴箱防爆门是重要的安全保护装置，其设置有一定的开启压力 (该机型预设值为0.005MPa) 。
当曲轴箱内气体发生爆炸时，防爆门能迅速打开，释放曲轴箱内的压力，并在压力降低后迅速关闭，防止外界空气进入引起二次爆炸，保护人身和设备的安全。
根据经验，副机在正常运行中曲轴箱防爆门打开一般由曲轴箱油气爆炸所致，但也有另外一种原因：若副机曲轴箱透气管堵塞且工况不佳，运行中气缸窜气进入曲轴箱，长时问运转导致曲轴箱内压力变大，从而将防爆 门打开。
在正常条件下，副机曲轴箱内温度较低，且曲轴箱内设有透气管，可平衡曲轴箱内压力 ，防止油气积聚。
透气管末端装有防火网，中间有油气分离桶。
当副机正常运行时，油雾浓度远低于爆炸极限，曲轴箱不会着火或爆炸且曲轴箱内压力保持基本恒定，防爆门处于关闭状态。
(1)首先拆检透气管各段，发现：
部分管内有少量油泥但不影响透气，末端的防火网状况良好，排除透气管堵塞的原因。
(2)当副机系统滑油流经高温热源 (≥200℃) 时，滑油会在曲轴箱内出现“汽化”现象，形成油蒸气，这些油蒸气进一步冷凝，大量微小油滴悬浮在空气中形成极易爆炸的乳白色油雾。
大量油雾产生使得油雾密度(浓度)急剧升高，如果高温热源达到850℃以上，油雾可能会被点燃并迅速燃烧，使得曲轴箱内的温度和压力急剧升高甚至爆炸，此时防爆门必然会被冲开。
由于透气管功能正常，因此推断曲轴箱有高温热源导致爆炸。
根据滑油的流经位置分析，这些热源可能来自以下方面：
(1)主轴瓦局部干磨擦；
(2)凸轮轴轴瓦烧熔；
(3)连杆曲柄销轴瓦烧熔；
(4)透平轴封烧熔、废气端窜气；
(5)燃烧室的火源窜入曲轴箱；
(6)自带泵等传动齿轮、轴承烧熔等。
三
故障排查
故障处理先易后难、循序渐进。
在该副机停车且预润滑泵运行一段时间后，打开曲轴箱道门及凸轮轴道门检查，未发现主轴承、曲柄销轴承以及凸轮轴轴承有明显异常，轴瓦边缘出油处无金属粉末物， 各轴径处未发现变蓝；
拨动连杆大端，各连杆沿曲柄销可正常活动，无卡阻；
盘车1周，无卡阻；
检查各传动齿轮，发现表面都很光洁，主从动齿轮配合良好，轴承外观正常；
测量各缸的压缩压力，均在正常范同内且比较平均。
再解体副机透平，发现各轴承和气封状况良好；
废气端无漏油痕迹。
对副机进行吊缸检查，将6个活塞顺利拉出，发现各缸的活塞状况正常；
活塞环倒角完好，无断令现象；
缸套表面光洁，润滑良好；
各对连杆轴承瓦只有正常的轻微划痕，无合金脱落；
曲柄销状况良好。
至此，除主轴承外已进行多项排查，仍未发现任何故障原因。
因拆检主轴承属非常规项目，为方便拆检，决定先把油底壳的系统滑油全部抽出。
在抽空油底壳、清洁曲轴箱的过程中，偶然碰到油底壳低位传感器的外接线，发现低位传感器的上部似乎有裂纹，用手轻轻拉动外接线，传感器整个上部密封盖完全脱落。
拆下该低位传感器及其外接线，发现传感器脱落的上盖与下部连接处发黑，并伴有焦糊味；
其内部元件是用胶封的，封胶也有烧灼痕迹 ；
测量该传感器的两极，发现短路。
四
故障解决
鉴于该低位传感器异常损坏，结合之前的信息进行如下分析：
首先回看故障期间的监测报警记录，2号副机出现的第一个报警在17时41分09秒，是油底壳低位报警；
29s后，即17时41分38秒出现火警报警，除此之外没有其他报警。
在停掉2号副机前，即防爆门仍然向外喷油雾时，三管轮查看过该副机的所有运行参数都正常，滑油压力未降低或异常波动；
而之前对机械部分的拆检也未发现任何问题。
因此，在排除机械部分的原因后，确定该低位传感器异常损坏是本例曲轴箱防爆门异常爆开的原因。
该低位传感器是直流24V电容式液位传感器，安装在副机油底壳的底部，正常浸入副机油底壳滑油中。
由于其长期工作在高温、振动的环境下，内部元件加速老化，一旦短路即产生火花。
由于传感器是整体密封的，火花聚集的能量使上盖被掀开，瞬间的冲击波使得防爆门被冲开。
最初检查曲轴箱并未发现该传感器损坏，是因为该传感器的接线是弹性较强的硬电线，在传感器上盖爆开后又被接线复位到原来的吻合位置；
虽然在监测报警上看到低位报警记录，但由于之前喷出不少滑油，就认为是油底壳真实低位；
同时由于该传感器的安装位置较低，也未考虑该方面，因此没有发现原因。
图 1 防爆门结构示意
之后拆检防爆门(结构示意见图1)，发现其密封O形圈377010已经脆化，防爆门被冲击打开后大部分断裂脱落。
这就是副机运行正常，防爆门复位，但仍有油雾继续喷出的直接原因。
换新传感器及防爆门O形圈，装复副机，经过1d的运行检查，一切正常。
五
结论
本例是一起比较少见的故障，因传感器异常损坏导致防爆门爆开，经过机械拆检和报警信息等各方面综合分析，该案例有以下几点供日常管理参考。
(1)对副机的各类传感器必须定期进行外观检查和能效试验，特别是工作环境比较恶劣的传感器要重点检查。
发现状态不良的传感器必须及时更换，避免出现意外。
(2)副机防爆门是平时日常保养容易忽略的部分，尤其O形圈容易老化，建议每运行24000h就换新。
调整开启设定值的螺栓应铅封，防止误调整导致失效。
(3)副机出现类似故障，一定要综合各方面的信息，将电气问题与机械原因分开，盲目拆检只会增加工作量。
本文原创作者系：
中渡轮船股份公司 韩庆春 吴全胜
END
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