船舶主機的機電維護與管理

黃成慶

（廈門海洋職業技術學院，福建廈門361012）

船舶主機的機電維護與管理

黃成慶

（廈門海洋職業技術學院，福建廈門361012）

船舶主機的機電管理與維護重點包括啟動燃燒、增壓掃氣、運動軸系、固定部件、燃滑油供應、海淡水冷卻、操縱與控制空氣、監測儀表及安保系統等。通過對船舶主機及輔助機電設備的維修和保養，可使船舶主機達到操縱安全可靠、機動靈活、故障率低的目標，保障船舶的正常航行。

船舶主機船舶輔機維護與保養

0　前言

船舶主機的日常管理和保養是大管輪的主要職責。在輪機長的指導和監督下，按照機務部門制定的管理規定，對船舶主機進行管理和保養，要熟悉主機啟動系統和燃油供給燃燒系統，了解主機及輔助系統的管系、閥件及控制元件，同時還要掌握它的工作原理，了解它的設計原理和結構原理，從而能在故障出現時，做到在最短時間內判斷和排除故障。對主機運行的各項監控參數變化要反應靈敏，比較重要的參數如溫度、壓力等變化，要查明原因，對熱工參數要控制在規范之內，超過規定的偏差范圍，要及時調整。對大馬力長沖程機要注意Pz/Pc的比值，這個比值越小越好。

對于老齡船舶的轉速、航速、油耗等參數，要在長期操作中，做到心中有數。對新船的主機運行參數，要嚴格按照說明書的要求進行操作和調整，并根據參數、說明書、主機實際運轉轉速、油耗、船速、輸出的功率、維保情況，定期評價主機操縱的機動性、可靠性、經濟性，從而找到轉速、船速、油耗、功率的最佳結合點。

輪機長是實施船舶機電設備維修、保養、監督的總負責人，應該根據突發性故障的搶修及主機實際工況完成工作指令情況等，及時真實地上報船工部機務。對船舶自身不具備維修條件的項目，應由輪機長負責匯總各主管人員的工作指令完成情況，通過反饋表反饋給船工部機務，同時在相應的工作卡及維修手冊中進行記錄登記，必要時或在具備條件的情況下，可提供相關的照片錄像等。

1　船舶主機固定與運動部件維護保養

主機的主要部件設備包括固定部件和運動部件。固定部件主要有缸蓋、缸套、缸體、機架、機座、貫穿螺栓等。缸蓋的常見故障是裂損，缸蓋裂損的原因除了材質、加工工藝、裝配技術及安裝應力外，負荷熱應力和機械應力超限也是主要因素；要定期進行冷卻水質化驗，防止水腔結垢。水垢的影響在短時間內對新船新機是不明顯的，但時間一長，由于冷卻水處理不嚴格而產生一定的水垢，可能導致缸蓋熱應力不均勻，從而產生裂紋；主機在暖缸、啟動、航行、停車等情況下，要嚴格控制冷卻水溫差，防止缸蓋在機械與熱負荷的長時間作用下產生疲勞裂紋；另外，由于油頭霧化不好或其它原因引起燃燒不良而造成的局部燒蝕裂紋也是有可能發生的。

據實船輪機技術人員介紹：新缸蓋在正常情況下，使用壽命為7至8年，維修保養好的情況下可使用8至10年。但如果使用管理不當，可能在5、6年內就會發生裂損，而且這些裂損多發生在缸蓋上孔口，如油頭座孔、示功閥孔、啟動閥孔等或缸蓋的冷卻水孔道處。從修理單位的反饋信息來看，缸蓋裂損多數是因水垢造成的。在此，新船的輪機員一定要及時注意水質的監控。 缸套的常見故障是裂損和磨損。缸套裂損的原因及注意事項與缸蓋基本相似。缸套的磨損與磨耗是不可避免的，但磨損速度和磨損形式要引起重視，缸套正常磨耗速度為每千小時0.02至0.10 mm。缸套磨損在超出一定范圍之后，磨損速度會加劇，甚至可能達到前期磨損速度的2、3倍以上。

究其原因是多方面的，除了材質、加工、裝配質量之外，缸套與活塞中心偏差超限，汽缸油潤滑、缸套冷卻、燃燒情況不佳，單缸超負荷引起缸套與活塞過熱，燃油與滑油不匹配、活塞環與缸套不匹配等都會導致磨損異常。缸套的磨損形式主要有粘著、磨料、腐蝕等。在處理缸套裂損、磨損問題時，一定要查閱設備說明書及相關參數來進行綜合分析，找出原因采取有效措施。缸體、機架、機座等部件要承受燃燒爆炸沖擊力、運動部件慣性力、全部機件的重力，以及傾覆、振動、安裝應力、熱應力、油水腐蝕等因素的影響。老齡船舶在這些部件上常見的故障有：缸體、A字架、機座油底殼裂損與變形，相關連接螺栓松動，接合面密封性能差等。出現這些故障的原因多數是因為加工粗糙、裝配與緊固應力偏差大等，另外還有扭轉和慣性力的不平穩帶來的振動，船體因配載不均或外力沖擊發生變形所導致等。上世紀九十年代以后制造的船舶，在材料的選擇、加工安裝工藝、各種受力平衡計算、剛度與強度等方面都有很大地提高，裂損事故相應比較少。

但船舶隨著船齡的增加，船體、機體的剛度強度，相關連接螺栓及裝配應力都會發生一些變化，振動也會加劇，缸體、機架、機座等部件發生裂損變形的機率就會明顯增加。因此，管理者在船舶運行時的要多注意觀察主機的振動情況，在日常保養中要定期檢查相關螺栓的松緊度與軸系的技術狀況。貫穿螺栓多在十字頭式柴油機、筒形活塞式柴油機、以及部分發電機上使用。貫穿螺栓的受力主要是拉應力，在安裝時都采用液壓專用工具來緊固。在平時的檢查保養中，要按照說明書的要求定期效驗其緊固力度。通常出現松動是貫穿螺栓常見的故障，而發生斷裂的情況則比較少見。

運動部件主要包括活塞組件、曲柄連桿組件、軸承、軸系、鏈條或傳動齒輪等部件。 活塞組件包括活塞頭、裙、環、活塞桿、頭裙桿緊固螺栓等?；钊^、裙、環等部件在高溫燃燒室內受到機械應力和熱應力的作用，經常會發生裂紋、燒蝕、磨損、環斷裂等故障。故障的原因與負荷、潤滑、配合間隙、裝配中心、燃油質量、燃燒狀況、冷卻效果、頭裙桿的緊固度等因素有關。管理者應當根據說明書、監測數據、保養測量數據、維保體系周期等進行仔細分析，查明原因。

活塞桿、頭裙桿緊固螺栓的常見故障有：活塞桿頂部與裙部結合面的腐蝕、磨損及裂紋，而桿中部與填料函由于往復摩擦會造成磨損、腐蝕和密封失效，導致滑油污染或流失。對于老齡船舶，頭裙桿緊固螺栓松脫斷裂現象是時有發生的，而且這些故障在航行過程中難以發現，只有停泊檢修時才能檢查到。一般主機連桿發生故障的可能性比較小，而副機連桿發生裂紋、斷裂、變形等故障比較多。軸承軸系包括曲軸、中間軸、尾軸以及軸承等。 曲軸、中間軸、尾軸等都是大型部件，造價昂貴，直接關系到船舶財產與人員安全，在設計和制造時必須有足夠的強度，在一般情況下是不會發生損壞的，因此，曲軸與中間軸是沒有備件的。但由于海上情況比較復雜，曲軸、中間軸、尾軸還是會偶爾出現故障，如：裂紋、變形、斷裂，曲軸紅套滑移等。其原因，除了材質、加工與安裝工藝的問題外，異常運行是主要原因，如滑油質量差、斷油會導致軸承過熱，甚至熔鉛或脫鉛；單缸長期超負荷運行，導致軸系變形跳動量超限和拐擋差超限，軸系在扭轉交變應力作用下，會產生疲勞裂紋；船體變形引起軸線中心偏移，會使軸系振動，附加應力增加；螺旋槳撞擊不明物、船舶擱淺觸礁或缸內液擊等都會造成軸系的致命傷害；而尾軸的常見故障有銅套裂損或松動、尾軸本體腐蝕、裂損、斷裂等。

船舶輪機員在日常的維修保養過程中，一定要加強檢查，注意軸體任何部位的傷痕、腐蝕坑穴，并注意檢查中間軸與其連接的螺栓是否松動、連接軸法蘭圓周結合面的一道線是否清楚。如發現微 動離合或有鐵沫子，一定要檢查連接螺栓的緊固度。軸承包含十字頭軸承、導板與滑板、主軸承、推力軸承、中間軸承、尾軸承等。老齡船舶多采用厚壁瓦軸承，近年來新造船舶多采用薄壁瓦軸承。軸承常見的故障有磨損、熔鉛、脫殼或剝落、裂紋、抱軸等。出現故障的原因有：油質、負荷、軸徑尺寸磨損度、表面光潔度、溫度、軸承與軸的同心度、軸承振動、裝配間隙、材 質與制造工藝問題等。在日常管理中要注意軸承的負荷、油質、溫度、油壓、間隙、振動等方面，而軸承合金對溫度最為敏感，所以一定不可以斷油。

當前現代化的新型船舶在重要軸承部位都安裝了溫度控制的聲光報警，在曲拐箱安裝煙霧報警，以及油壓低壓報警等。鏈條和傳動齒輪是柴油機的正時傳動重要部件，它是保障機器正常、平穩工作的關鍵。管理者要定期檢查的重點是潤滑、軸承間隙、鏈條松緊度、鏈條導軌、連板與卯銷是否松動或裂損、齒輪牙是否過度磨損或裂損等方面。

2　新船主機的機電維護保養

新船主機的機電維修保養基本原則是：保持主機工作的可靠性、安全性和經濟性，使各項運行參數符合說明書及有關規范的要求。要求輪機員定時、定期、視具體情況對有關部件、機構進行拆檢、清潔、檢查、測量。結合說明書要求和管理經驗，對相關機電部件進行修正或換新，從而保證其能夠可靠、安全、經濟、良好地運行至下一個檢修周期。主機的維修保養周期以工作小時為主，機電各部件的檢修周期及檢修內容均須嚴格按照說明書中的要求來進行。大管輪對主機機電設備維修保養的具體操作中，首先應認真落實維修保養計劃，熟悉各部件的維修保養周期，按部就班地做好每一項具體工作。其次是要加強平時對主機各系統的檢查，發現機電設備中存在的缺陷和隱患，要及時修理糾正。

從過去總結的經驗來看，主機設備上有相當比較大的故障、缺陷和隱患是不能完全依靠計劃性的維修保養來彌補和避免的，它往往是依靠管理人員的經驗和高度的責任心，在日常檢查中發現的。第三方面是管理人員要不斷的總結管理和維修保養上的經驗，提高維修保養的操作技能和工作質量。對大馬力型主機是當今占船舶市場份額較大品牌機，總體質量比較好，但有時也會出現這樣或那樣的故障。下面將新機暴露出的問題作一些分析：如主機排氣閥桿密封不良，導致凸輪箱有敲擊聲的現象。個別排氣閥動作不規則、斷續出現停滯現象，有時出現打不開或開度不夠、或關不死、動作停滯等現象。致使掃氣箱高溫火警報警、增壓器喘振 、缸頭安全閥起跳、排氣閥噴出火焰、驅動排氣閥的高壓油管暴振、驅動泵上的安全閥起跳等現象。打開掃氣箱檢查時會發現，該缸掃氣箱污黑，甚至發生活塞令斷裂與燒蝕。拆檢后發現，排氣閥閥桿與導套間的接觸表面，嚴重的情況下有“拉毛”現象，輕度也會在表面留有痕跡。

還有振動和應力問題，有的新型主機在低轉速時振動比較厲害，各條船的振動范圍有所不同。由于振動和內部應力導致管系、螺絲的松動漏泄，缸頭管系斷裂，排煙管裂紋，排煙管螺絲斷裂，空冷器地腳螺絲松動或斷裂，輔助風機底部裂紋，掃氣箱箱體裂紋等現象。這與主機的技術狀況的評估和設計制造有著主要的關系，也與船舶的日常管理、維修保養密切相關，評估主要是從主機的可靠性、經濟性、機動性、維修性等方面來進行的。

主機的可靠性一般是指在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的能力，也可以從主機發生故障概率方面來進行。主機的經濟性一般體現在燃、滑油費、折舊修理費等幾個方面。燃、滑料的費用占船舶總費用的比例很大，目前已超過50%，它是評定主機經濟性的重要因素。主機的機動性是指改變主機運動狀態的靈敏性，是船舶安全航行的重要保證，包括啟航、加速、緊急倒車、換向等性能。從接到啟航命令到主機達到可用狀態的時間越短，機動性越好；主機由啟動至全功率運轉所需的時間越短，機動性越好；緊急倒車時向前滑行距離越短，機動性越好；主機換向所需的時間和可能換向的次數，有關船舶規范規定：換向不得超過15 s，啟動空氣瓶至少兩個，其容量在不補氣的情況下，對每臺可換向的主機，能冷車連續正倒交替啟動不少于12次，不能換向的主機不少于6次。主機的最低穩定轉速直接影響著船舶的微速航行性能，也是主機的技術性能指標之一。

船舶在進出港機動操縱時往往需要較低的速度，因此主機的最低穩定轉速應盡量低些。一般低速柴油機的最低穩定轉速不高于標定轉速的30%，中速機不高于40%，高速機不高于45%。在主機使用轉速范圍內存在的引起船體或軸系共振的臨界轉速，被規定為轉速禁區，并已在轉速表上以紅色標明。在主機使用轉速范圍內，轉速禁區越少、越窄越好，越過禁區時間越短越好。對于重載小馬力船舶及水流比較急的航道，主機快速越過共振區要有一個過程，必須待主機轉速、各項參數、船速都達到一定的程度才能快速越過，這些都是船長和輪機長熟悉了解做到相互配合。否則會造成主機長時間在共振區域內強列振動，帶來很大的破壞性，如主機冒黑煙、超負荷、增壓器軸承、鏈條傳動、齒輪傳動、十字頭軸承等部件的損壞等。最低穩定轉速是指主機所有缸都能正常工作的情況下的性能指標，作為輪機長和大管輪，還應了解主機在一只缸或兩只缸發生故障時，它的最低穩定轉速和最高轉速是多少，在有條件的情況下要做封缸或停缸試驗，并作好記錄，這一試驗一般在船舶廠修后，船舶出廠前碼頭試車時進行為宜。

3　結論

船舶主機的理想要求是不發生或少發生故障，但現實中，主機發生故障是在所難免的，一旦發生故障是否能很快地修復，就是主機的維修性要求對設計、審圖、監造等環節尤為重要。盡量消除妨礙人體視、聽、味、嗅覺等功能發揮的各種因素。例如開關、儀表閥件及各種電氣元件，在其安裝、布置、識別、讀數等方面都應給人員的操作、判斷創造良好的環境；其次，在操作和維修環境非常嚴酷的情況下，應考慮到保護措施；對維修作業應力求簡易，在維修作業中對機電內部進行維修操作、插入工具以及更換零部件等的難易程度要適度，可達性越差，維修性越不好。為了縮短維修時間，故障率越高的部件必須有越好的可達性，從而保障船舶的安全航行。

［1］ 黃成慶. STC在船舶輔鍋爐溫控系統方面的應用［J］.船電技術，2006，（5）.

［2］ 中國港務監督局海船海員適任考試和評估大綱［M］.大連： 大連海事大學出版社，2010.

［3］ 馬明建等編著. 數據采集與處理技術［M］. 西安： 交通大學出版社，2006.

［4］ 陸道政等箸. 自動控制原理及設計［M］. 上海： 上?？茖W技術出版社，2003.

［5］ 劉豹主編.現代控制理論［M］. 北京： 機械工業出版社，2000.

Mechanical and Electrical Maintenance and Management for Marine Main Engine

Huang Chengqing
（Xiamen Ocean College，Xiamen 361012，Fujian，China）

Mechanical and electrical maintenance and management for marine engine mainly includes many aspects such as starting of the combustion, pressurized scavenging, motion axis, fixed parts, fuel oil supply, sea and fresh water cooling, handling and control air, monitoring and security systems, and so on. By maintenance of the marine main engine and auxiliary electrical equipment, we can make the ship to be manipulated reliable, flexible and low failure rate of the target, ensure the normal navigation of the ship.

marine engine; marine auxiliary machine; maintenance

U664

A

1003-4862（2015）09-0056-04

2015-07-09

黃成慶（1957-），男，實驗師。研究方向：航海技術專業的教學與實訓。