10几年的主机缸套异常磨损，报废缸套30多，造船的和接船的是否该打八十大板

1.情况说明

某轮主机型号为MANB&W6L42MC型，自出厂以来10多年时间，始终存在缸套异常磨损情况，一直查找原因未果。

2.故障现象

（1）检查汽缸内部形态，发现缸壁呈灰色，无明显镜面生成，无明显拉伤痕迹。

（2）经吊缸测量多个缸套直径，发现在第二道活塞环对应的上止点位置，磨损最为严重。基本在主机仅运转1000小时左右，缸套磨损率达1mm/kh(正常值为0.01-0.03mm/kh),且在第一道和第二道活塞环上止点位置形成二道台阶。其多次造成柴油机运转中出现明显的机械敲击声，导致缸套报废。10多年间，主机累计运行6万小时左右，换新缸套达30多只。

（3）第一、二道活塞环外表面有拉伤和硬化现象。部分活塞头，第三、第四道环槽偏磨（天地间隙最大4mm,最小0.5mm）超限，不得不换新。

（4）该轮缸套长期存在漏水情况，经常换新缸套水密封令不到3个月就出现漏水。即使后来定制更加耐温的硅胶密封令，仍然不能解决问题。且该轮缸头出水温度长期保持在73-76℃（理论上说偏低），照理说不存在高温导致密封令老化情况。

3.故障排查过程

（1）检查汽缸注油定时、汽缸油牌号、各注油点注油情况，未见异常。汽缸油注油量稍偏大，但未见汽缸油过量导致的活塞环头及活塞环脏污现象。

（2）燃油使用FO180,各指标符合要求。

（3）查阅记录：该轮主机长期在75%额定负荷左右运转，爆压不超12Mpa，排烟温度通常在300-320℃区间。不存在超机械负荷和热负荷现象。

（4）检查喷油定时正常、喷油器雾化良好，未见异常。

（5）查找冷却水系统

①发现每只存在异常磨损的缸套，其缸套水面 对应活塞上止点位置，都有异常坚硬且有光泽的水垢。据此，判断此部位存在局部过热情况，导致缸套散热不良，加剧磨损。

②在主机正常运行过程中，使用红外线测温仪，测量相关各点温度。发现缸头出水管温度正常（73-76℃）、缸套水套外壁下表面约60℃、上部外表面超过110℃。可见在缸套上部，其内部温度可能远高于110℃，工作中的汽缸套外壁温度则更高。这也可以解释缸套水密封令容易容易老化损坏失效的原因。

③检查主机冷却淡水压力:发现该轮主机冷却淡水压力集控室表压仅有0.14Mpa左右（正常值0.3-0.4Mpa）,这是否会造成缸套上部的冷却水量不足而过热呢？

（6）该轮冷却水系统原理分析

某轮主机缸套冷却水部件位置示意图

如图所示：冷却水从缸头流出后，直接到回水总管，而回水总管与冷却水除气箱相连。除气箱上部透气管直接连到膨胀水柜下部，下部连接到缸套水泵进口管。因此，缸套上部冷却水的压力应是膨胀水箱的压头与冷却水流经缸头的阻力之和。膨胀水箱比回水总管高约6-7米，压头为0.06-0.07Mpa。根据主机说明书提供信息显示，冷却水流经主机的总流动阻力是0.06Mpa。冷却水从缸套上部只要经过缸头就达到主机淡水出口，若粗略假定淡水流经缸头的阻力占总阻力的一半，即0.03Mpa。则缸套上部的冷却水压力约为：0.06-0.07Mpa+0.03Mpa=0.09-0.10Mpa，其绝对压力只有不到0.20Mpa。

4.异常磨损原因分析

（1）从水的饱和温度与饱和压力的对照表可知，绝对压力0.20Mpa对应的饱和温度约120℃。因此，只要缸套上部的冷却水温度只要达到或超过120℃，就可能产生汽化现象，此处就可能处于汽水共腾的临界状态。当产生汽水共腾后，导致不同部位冷却水受热不均匀，特别是缸套上部位置受热最为恶劣。另一方面，冷却水汽化后形成蒸汽腔，使得冷却水无法接触并有效冷却缸套，导致缸套外表面水垢异常。冷却不良，直接造成缸套局部过热。当缸套内部因燃烧产生的热量不能被及时带走时，直接影响汽缸油润滑油膜的建立。高温将使得汽缸油油膜被快速蒸发变薄及变稀、氧化变质，严重影响其润滑性能。润滑性能的下降，导致缸套和活塞环之间出现干摩擦，从而缸套快速磨损报废。同时由于冷却不良，活塞环的散热受阻，将加剧环及缸壁之间的磨损。

（2）也许有人有疑惑，为何缸头出水温度不高?为73-76℃(理论上说，这个温度是偏低的。如此低的缸头出水温度，极易造成汽缸套的低温腐蚀)。从中了解到，该轮冷却水进机压力为0.14Mpa,流经汽缸及缸头的压降约为0.06Mpa。因此，缸头出水处的压力约为0.08Mpa,而膨胀水箱相对其的压头约为0.06Mpa-0.07Mpa。二者之间的压差非常小，造成冷却水流动性极差，此处极有可能是存在经除气箱透气管倒流过来的高低温混合水，从而给人造成缸头出水温度正常的错觉。

（3）由上述，造成缸套异常磨损的主要原因为冷却水进机压力过低造成。

 5.该轮进机冷却水压力过低的原因分析

（1）该轮主机缸套水泵额定排量为50m³/h，水泵出口压力为0.34Mpa,符合主机说明书要求。

（2）但查阅冷却水流程图，发现与通常的路径不一样，该轮为：水泵出口→造水机→冷却器→加热器→主机→水泵进口。常规应为：水泵出口→主机→造水机→冷却器→加热器→水泵进口。显然该轮由于船舶建造时的错误，将主机置于主机缸套水泵的吸入侧，是不合理的。按照这种设计，缸套水泵出水经多次节流降压后，势必造成主机冷却水进口压力偏低。

（3）该轮有中英文二本说明书，英文说明书中有提到冷却水进机压力不能低于0.25Mpa，低于0.25Mpa将自动降速。冷却水流经主机的压差，低于0.06Mpa报警，低于0.04Mpa自动降速。但这些内容在中文版说明书上没有显示。在此，个人感觉有些诧异的是，该轮出厂的时候是如何经过安保系统测试的？试航时难道没有出现报警问题？是否是当时的人员人为将这些功能进行了屏蔽？经过这么多年，这些问题恐怕只有当时的造船和接船人员才清楚了。

 6.故障处理及成效

（1） 针对上述问题，该轮在厂修计划之前，采用同时使用二台缸套水泵运行的办法，可将冷却水进机压力提升到0.25Mpa左右，同时增加了冷却水流量。

（2）通过此措施后，不断从扫气口进行观察，发现缸套内壁和活塞环表面形态正常，无异常磨损现象。8个月后（运转约2000小时后），吊缸检测，发现换新后的缸套内表面衍磨纹路清晰可见，有的缸运行了4000多小时，测量显示在正常磨损范围。

（3）缸套漏水的情况也得到根本性缓解。