船舶主柴油機(jī)滑油系統(tǒng)海水乳化故障分析與應(yīng)對(duì)措施

李 斌(青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院，山東 青島 266071)

技術(shù)交流

船舶主柴油機(jī)滑油系統(tǒng)海水乳化故障分析與應(yīng)對(duì)措施

李 斌
(青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院，山東 青島 266071)

文章論述了一起實(shí)船事故，事故引起了大量海水進(jìn)入主柴油機(jī)循環(huán)柜，導(dǎo)致主柴油機(jī)大量滑油嚴(yán)重乳化。文章從3個(gè)方面進(jìn)行了故障分析，探究了故障原因。針對(duì)惡劣海況，給出加熱沉淀、分油機(jī)分離等應(yīng)急應(yīng)對(duì)滑油嚴(yán)重乳化的措施。針對(duì)故障機(jī)理，提出2種最終解決方案：在柴油機(jī)管理方面，進(jìn)行定期檢查曲柄箱出口墊床，如有破損，及時(shí)更換；在設(shè)計(jì)制造方面，改進(jìn)柴油機(jī)曲柄箱與循環(huán)柜的連接方案。文章總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出加強(qiáng)管理，避免機(jī)艙再次發(fā)生嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失的事故。

2沖程柴油機(jī)；滑油乳化；曲柄箱滑油出口

“水晶之星”船工作期間，發(fā)電柴油機(jī)冷卻海水的1只角閥閥殼突然破裂，在搶修過(guò)程中機(jī)艙艙底進(jìn)水，主機(jī)機(jī)座與循環(huán)柜之間的空腔積水過(guò)多，造成主機(jī)系統(tǒng)滑油大量進(jìn)海水，導(dǎo)致潤(rùn)滑油嚴(yán)重乳化，從循環(huán)柜取出的油樣顏色從透明的黃色變成乳白色。該船主機(jī)型號(hào)為HYUNDAI-MAN Bamp;W 6S70MC，最大持續(xù)功率16 832 kW(MCR 22 900 BHP)，是遠(yuǎn)洋船舶較常見(jiàn)的機(jī)型。

1 故障原因分析

搶修完發(fā)電柴油機(jī)后，發(fā)現(xiàn)主柴油機(jī)循環(huán)柜液位突漲,取出油樣，通過(guò)品嘗確認(rèn)油中混入海水，處理完艙底積水后，循環(huán)柜液位停止增長(zhǎng)，基本確定海水來(lái)源于艙底。根據(jù)上述現(xiàn)象進(jìn)行分析，推測(cè)進(jìn)水原因可能有以下3種：①機(jī)艙艙底艙壁損壞，外界海水首先漏入干隔艙，然后海水漏入循環(huán)柜；②主機(jī)機(jī)座周?chē)羞B通循環(huán)柜的孔洞，主機(jī)滑油循環(huán)柜不能保持水密，從而導(dǎo)致艙底海水直接漏入循環(huán)柜；③主機(jī)機(jī)座與循環(huán)柜的連接法蘭處漏泄，導(dǎo)致艙底海水進(jìn)入循環(huán)柜。根據(jù)分析情況，逐項(xiàng)落實(shí)、排查，查明故障原因。

1)船體外部海水漏泄。由于主機(jī)滑油循環(huán)柜是在機(jī)艙雙層底內(nèi)部，周?chē)桓筛襞摪鼑Ｒ虼耍瑱z查干隔艙是否有水，就能確認(rèn)是否通過(guò)干隔艙漏入海水。將循環(huán)柜周?chē)母筛襞摰篱T(mén)打開(kāi)，檢查確認(rèn)，干隔艙內(nèi)部干燥整潔，沒(méi)有漏水發(fā)生。

2)主機(jī)機(jī)座周?chē)B通循環(huán)柜的孔洞漏泄。查找主機(jī)機(jī)座周?chē)欠裼新┧目锥矗紫葢岩芍鳈C(jī)滑油循環(huán)柜的道門(mén)是否水密，經(jīng)過(guò)檢查，主機(jī)滑油循環(huán)柜的道門(mén)在干隔艙內(nèi)部，而且水密良好；然后，沿著主機(jī)機(jī)座四周，認(rèn)真仔細(xì)地排查，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏水漏油的痕跡，排除此項(xiàng)原因。

3)主機(jī)機(jī)座與循環(huán)柜的連接處漏泄。當(dāng)時(shí)外界海況惡劣，風(fēng)速很大，為保證航行安全不能進(jìn)行停車(chē)檢查。待航行一段時(shí)間，船舶抵港后，組織人員進(jìn)入主機(jī)曲柄箱檢查，發(fā)現(xiàn)主機(jī)曲柄箱與循環(huán)柜的連接法蘭處橡膠墊片有裂口，如圖1所示，確認(rèn)漏水原因：海水由破裂的墊床處漏人主機(jī)循環(huán)柜。MAN Bamp;W 2沖程柴油機(jī)，曲柄箱通過(guò)圖2所示的2組滑油出口與機(jī)座下方的滑油循環(huán)柜連接，曲柄箱內(nèi)滑油通過(guò)此出口返回循環(huán)柜，然后經(jīng)過(guò)主滑油泵重新泵入系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)。曲柄箱的滑油經(jīng)過(guò)格柵2和環(huán)形壓蓋1進(jìn)入循環(huán)柜；曲柄箱和循環(huán)柜的連接密封靠橡膠墊床4密封；曲柄箱的放油管路內(nèi)徑較小，循環(huán)柜的接油管路內(nèi)徑大于曲柄箱的管路，曲柄箱的管路插入到循環(huán)柜的管路內(nèi)部，兩者形成一個(gè)環(huán)形空間，環(huán)形空間與外界的密封靠橡膠墊床，這樣設(shè)計(jì)相當(dāng)于2個(gè)管路是彈性連接，這樣的連接有以下2個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①避免了安裝主機(jī)時(shí)的定位困難；②主機(jī)工作時(shí)的前后左右振動(dòng)不會(huì)影響到連接。但是，這樣的連接方案缺陷明顯，管路連接的密封完全依靠一張橡膠墊床(見(jiàn)圖1)，當(dāng)橡膠墊床老化破裂后，艙底大量進(jìn)水時(shí)，必然會(huì)導(dǎo)致艙底水漏入主機(jī)滑油循環(huán)柜。漏水路徑參見(jiàn)圖2中虛線(xiàn)所示。

圖1 破裂墊床示意圖

1-壓蓋；2-格柵；3-保護(hù)罩；4-橡膠墊床；5-循環(huán)柜進(jìn)口法蘭；6-墊床破損處。圖2 MAN Bamp;W柴油機(jī)曲軸箱與循環(huán)柜的連接說(shuō)明圖

2 故障對(duì)策

上述故障發(fā)生后，有2方面的問(wèn)題急需解決：一是滑油大量乳化，如何處理，才能將船舶主機(jī)的損壞與船東的經(jīng)濟(jì)損失程度降到最低；二是將泄漏處修復(fù)，防止此類(lèi)事故再次發(fā)生。

2.1滑油乳化后的對(duì)策

發(fā)生漏水事故后，值班人員檢查確認(rèn)，循環(huán)柜進(jìn)入海水約8 m3。系統(tǒng)油顏色從幾乎透明的黃色變成乳白色，潤(rùn)滑油已經(jīng)嚴(yán)重乳化。當(dāng)時(shí)船舶航行于大洋，海況惡劣，風(fēng)浪很大，不允許停車(chē)更換潤(rùn)滑油。但是潤(rùn)滑油已經(jīng)乳化嚴(yán)重，繼續(xù)航行，可能會(huì)對(duì)主柴油機(jī)造成不可逆轉(zhuǎn)的嚴(yán)重?fù)p失，船舶的損失將更加巨大。如何處理這些乳化的潤(rùn)滑油(加上漏人的海水，總量在25 m3以上)，成為擺在我們面前一個(gè)嚴(yán)峻的課題。聯(lián)系公司機(jī)務(wù)管理人員，尋求岸基支持，公司多方確認(rèn)，沒(méi)有先例，也沒(méi)有可供參考的應(yīng)急措施；同時(shí)，潤(rùn)滑油廠(chǎng)家為穩(wěn)妥起見(jiàn)，建議馬上更換潤(rùn)滑油。但是停車(chē)更換潤(rùn)滑油，需要停車(chē)、冷卻、循環(huán)柜通風(fēng)，人員進(jìn)入曲軸箱和循環(huán)柜徹底清潔等環(huán)節(jié)，以上各個(gè)環(huán)節(jié)需要大量的時(shí)間保證，但是海況惡劣，長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)可能危及到全船的安全。為了保證安全，輪機(jī)人員檢查確認(rèn)主機(jī)潤(rùn)滑油壓力基本正常，軸承溫度、活塞冷卻溫度等關(guān)鍵參數(shù)還能保持正常，因此在請(qǐng)示了船東后，權(quán)衡考慮，決定暫時(shí)不停止柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，而是根據(jù)船舶實(shí)際情況，密切監(jiān)視柴油機(jī)各項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，同時(shí)采取下列應(yīng)對(duì)措施。

2.1.1 沉淀分離凈化

潤(rùn)滑油嚴(yán)重乳化后，由于油水充分混合，用潤(rùn)滑油分油機(jī)已經(jīng)不能有效地將油水分離，分油機(jī)跑油嚴(yán)重，因此，離心分離方式不可用，在保持循環(huán)柜內(nèi)部潤(rùn)滑油處于低位可用狀態(tài)的前提下，將循環(huán)柜內(nèi)部多余的乳化油駁入潤(rùn)滑油沉淀柜，在沉淀柜進(jìn)行重力初步分離。為提高重力分離效果，將沉淀柜油溫加熱至80 ℃左右。首先，駁出15 m3的乳化油，沉淀分離1 d后從放殘閥放出約3 m3的海水，然后將剩余的油放回循環(huán)柜；第二次再駁出10 m3乳化油至沉淀柜，分離出約1.5 m3的水放回循環(huán)柜。如此反復(fù)操作，一共分離出約7 m3的海水，在此過(guò)程中，乳化潤(rùn)滑油的顏色逐漸變深，由乳白色變成灰色，然后變成有點(diǎn)渾濁的灰黃色。

2.1.2 分油機(jī)離心分離凈化

大量海水放出后，剩下的少量海水通過(guò)沉淀的方式凈化，速度慢，且分離效果不佳，輪機(jī)人員選用分油機(jī)凈化分離，將分油溫度調(diào)至90 ℃，分油量調(diào)整至正常分油量的1/2左右，進(jìn)行不間斷分離凈化。同時(shí)在航行過(guò)程中，定期打開(kāi)系統(tǒng)檢查閥門(mén)，泄放少量系統(tǒng)潤(rùn)滑油，用船舶自帶潤(rùn)滑油監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行檢查；同時(shí)觀(guān)察泄放的潤(rùn)滑油顏色，發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油顏色逐漸恢復(fù)正常，柴油機(jī)各項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)也沒(méi)發(fā)現(xiàn)異常，此時(shí)，盡管天氣已經(jīng)好轉(zhuǎn)，考慮到船舶將要靠泊，因此，請(qǐng)示船東后，沒(méi)有馬上更換潤(rùn)滑油。

2.1.3 更換新油

目前遠(yuǎn)洋船舶主柴油機(jī)系統(tǒng)油一般采用定期化驗(yàn)，監(jiān)測(cè)油液質(zhì)量，采樣化驗(yàn)周期一般為3個(gè)月[1]。化驗(yàn)指標(biāo)主要包括：定期采樣檢測(cè)在用油的黏度、閃點(diǎn)、水分、堿值、不溶物、某些金屬和非金屬含量等[2]。船舶抵港，靠好碼頭后，經(jīng)過(guò)取樣化驗(yàn)，具體指標(biāo)數(shù)值參見(jiàn)表1(乳化后化驗(yàn)數(shù)據(jù))中的數(shù)據(jù)，從中可以得出以下信息：潤(rùn)滑油的黏度明顯升高，顯示油質(zhì)惡化；水分含量和鈉的含量比較高，尚有海水進(jìn)入；總堿值下降；銅的含量增加，軸承有輕微磨損的跡象。

表1 潤(rùn)滑油化驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果

判斷潤(rùn)滑油惡化主要從基礎(chǔ)油的衰化、油品污染和添加劑損耗等3方面進(jìn)行[3]。由表1分析，基礎(chǔ)油黏度上升；水的含量和鈉的含量急劇升高，顯示外界污染物侵入；總堿值下降嚴(yán)重，潤(rùn)滑油添加劑損耗殆盡。因此，從化驗(yàn)結(jié)果可知，本船潤(rùn)滑油上述各項(xiàng)指標(biāo)已經(jīng)全面惡化，必然導(dǎo)致潤(rùn)滑油性能下降和設(shè)備磨損，總體上判斷此潤(rùn)滑油已經(jīng)不能長(zhǎng)期使用，在征得船東同意后，在港口將系統(tǒng)潤(rùn)滑油全部駁出，清潔曲柄箱、循環(huán)柜，將全部潤(rùn)滑油換新。大概更換潤(rùn)滑油17 m3，損失人民幣估算25萬(wàn)元以上，損失嚴(yán)重。

必須說(shuō)明的是，更換潤(rùn)滑油后，船舶半年后進(jìn)廠(chǎng)修理，經(jīng)過(guò)對(duì)主柴油機(jī)全面、仔細(xì)地檢查，如檢查軸瓦、軸系等運(yùn)動(dòng)部件，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常磨損，這充分說(shuō)明當(dāng)時(shí)緊急應(yīng)對(duì)措施是可行的，如再發(fā)生類(lèi)似緊急情況是可以借鑒的。

2.2管理上避免滑油循環(huán)柜進(jìn)水的對(duì)策

事故損失巨大，在柴油機(jī)管理上必須引起重視。由于實(shí)船柴油機(jī)已經(jīng)安裝，因此，結(jié)構(gòu)上已經(jīng)不能改變，只有從管理上加以重視，才能避免此類(lèi)事故再次發(fā)生，主要措施有2點(diǎn)：①曲柄箱內(nèi)部潤(rùn)滑油連接管路的密封橡膠墊床，必須定期檢查，必要時(shí)2～3年更換一次橡膠墊床，防止墊床老化造成漏泄，建議每次進(jìn)廠(chǎng)修船期間必須檢查確認(rèn)密封墊床是否完好無(wú)損；②必須重視艙底污水的處理，只要條件許可，機(jī)艙艙底污水必須盡早處理，不能出現(xiàn)各個(gè)污水井污水溢出、漫過(guò)艙底的現(xiàn)象，以免造成不必要的事故。

2.3柴油機(jī)設(shè)計(jì)制造方面的改進(jìn)建議

此型柴油機(jī)曲柄箱和循環(huán)柜的連接設(shè)計(jì)制造上有不合理之處，應(yīng)用現(xiàn)有的技術(shù)將他們的連接方式進(jìn)行改進(jìn)，2個(gè)管路的連接可以采用波紋管或膨脹接頭連接等工藝，既能達(dá)到柴油機(jī)安裝定位的要求，也可避免連接裝置密封困難，造成意外漏水事故的發(fā)生，因此，建議廠(chǎng)家加以改進(jìn)；此外，如果在結(jié)構(gòu)方面不進(jìn)行改進(jìn)，那么密封墊床應(yīng)該采用壽命長(zhǎng)、可靠性高的材料制造，提高循環(huán)柜的密封性能。

3 結(jié)束語(yǔ)

“水晶之星”船舶事故教訓(xùn)是深刻的，筆者結(jié)合多年輪機(jī)管理經(jīng)驗(yàn)，多方面探究原因，管理上，應(yīng)當(dāng)定期檢查曲柄箱放油連接裝置的密封墊床，同時(shí)避免艙底水漫過(guò)艙底；設(shè)計(jì)制造上，筆者希望改進(jìn)連接裝置及其密封裝置，提高循環(huán)柜的水密性；對(duì)柴油機(jī)出現(xiàn)潤(rùn)滑油乳化時(shí)，情況不允許馬上更換滑油時(shí)，提出了處理方案，確保航行安全。總之，通過(guò)本次事故及其處理過(guò)程，筆者一方面希望輪機(jī)員總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)與交流，提高輪機(jī)管理水平，加強(qiáng)管理，對(duì)曲柄箱的密封問(wèn)題引起重視，避免此類(lèi)事故再次發(fā)生；同時(shí)，希望我對(duì)乳化潤(rùn)滑油的處理對(duì)同行有一定的借鑒作用。

[1] 李斌. 船舶柴油機(jī)[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2008.

[2] 楊慧青，侯仲淼，鄭金花，等. 從一起船舶主機(jī)拉缸故障談柴油機(jī)潤(rùn)滑油的選用 [J]. 航海技術(shù)，2012(1):63-66.

[3] 石新發(fā)，劉東風(fēng)，周志才，等. 船舶柴油機(jī)潤(rùn)滑油衰變監(jiān)測(cè)信息關(guān)聯(lián)性分析 [J]. 內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2013(3):281-287.

In this paper,a real ship accident is discussed caused by emulsified lubricating oil from sea water,which was leaked into the main engine sump tank.The failure is analyzed from three asepcts.According to rough sea condition at that time,emergency measures are given including settling down by heating and purification by separators to deal with serious emulsified oil.According to the failure mechanism,two final solutions are drawn，for the engine management,regular checks should be conducted on crankcase outlet sealing gasket and replaced promptly if damaged.For the design and manufacturing,connection solutions should be improved between diesel engine crankcase and sump tank.Finally,an idea is proposed to strengthen management to the engine room in order to avoid serious economic damage accident.

two-stroke diesel engine;emulsion of lubricating oil;crankcase oil outlet pipe

U664.121.1

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.02.004

李斌(1973-)，男，山東日照人，輪機(jī)長(zhǎng)，講師，碩士，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代輪機(jī)管理技術(shù)。

2014-10-15