案例分析國產(chǎn)設(shè)備在海洋石油支持船上的應(yīng)用和探討

李永富

（中海油田服務(wù)股份有限公司，北京101149）

0 引言

中國海油作為中國海洋石油開發(fā)的主力軍，有一百多艘海洋石油支持船，船舶上安裝了大量的機(jī)電設(shè)備。中國海油從最初的購買國外二手船舶開始，逐漸地積累經(jīng)驗(yàn)，目前能夠在國內(nèi)建造自己油田使用的船舶，從而滿足自有船隊(duì)的建設(shè)。由于海上油田作業(yè)的高風(fēng)險(xiǎn)性，導(dǎo)致船舶可靠性必須符合中國海上油田的要求，因此，剛剛開始建造船舶時(shí)，大量的機(jī)電設(shè)備都是國外進(jìn)口。隨著國家科技的不斷發(fā)展與提高，在中國生產(chǎn)的機(jī)電設(shè)備的質(zhì)量越來越好。中國海油本著肩負(fù)起更多社會(huì)責(zé)任的態(tài)度，逐步擴(kuò)大使用國產(chǎn)設(shè)備。從開始只是使用少量的非主要設(shè)備，逐步擴(kuò)大范圍到船舶主機(jī)、主發(fā)電機(jī)組等船舶心臟設(shè)備。

根據(jù)對中國海油海洋石油支持船的調(diào)研，統(tǒng)計(jì)到海洋石油支持船上已使用的國產(chǎn)設(shè)備有：船舶主機(jī)及其配套設(shè)備、控制臺(tái)、船舶電站、副機(jī)、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組、齒輪箱及其配套設(shè)備、軸系、主推進(jìn)器及其配套設(shè)備、舵機(jī)及其配套設(shè)備、錨機(jī)及其配套設(shè)備、側(cè)推器及其配套設(shè)備、拖纜機(jī)及其配套設(shè)備、主推進(jìn)控制系統(tǒng)、內(nèi)部通訊系統(tǒng)、外部通訊系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、生活污水處理裝置、克令吊、各種泵及閥門等。

隨著國產(chǎn)機(jī)電設(shè)備在船上使用時(shí)間的積累，國產(chǎn)機(jī)電設(shè)備也會(huì)不斷發(fā)生各種各樣的故障。本文通過調(diào)研中海油服海洋石油支持船上國產(chǎn)機(jī)電設(shè)備故障，進(jìn)行分析、總結(jié)，提出國產(chǎn)設(shè)備選擇的建議，從而為選擇質(zhì)量更好的國產(chǎn)機(jī)電設(shè)備提供借鑒指導(dǎo)。

1 海洋石油支持船國產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用及故障案例分析

1.1 某船副機(jī)自動(dòng)停車故障分析

某船1#康明斯發(fā)電機(jī)組（簡稱副機(jī)）是康明斯KTA-19型，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間5萬小時(shí)。自2016年1月份以來多次發(fā)生無故障先兆的自動(dòng)停車現(xiàn)象，停車后可以再次啟動(dòng)，然后繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，工作參數(shù)也都正常，但運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后（有時(shí)6-7天，最長時(shí)10天），會(huì)再次發(fā)生無故障先兆的自動(dòng)停車現(xiàn)象。停車時(shí)機(jī)旁控制面板以及集控室的機(jī)艙監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)僅顯示通用報(bào)警，沒有具體報(bào)警，這給故障查找工作帶來很大困難。

下面按照由易到難的順序逐步查找該故障的原因。

1)首先通過試燈按鈕檢查副機(jī)報(bào)警燈是否能夠正常工作。經(jīng)過檢查，報(bào)警燈正常。這就排除了某個(gè)報(bào)警燈在報(bào)警觸發(fā)時(shí)不亮的可能。

2)檢測副機(jī)的滑油壓力保護(hù)開關(guān)和缸套水溫度傳感器及其線路，這兩項(xiàng)均會(huì)引發(fā)副機(jī)自動(dòng)停車。檢測滑油壓力開關(guān)如圖一：在壓力開關(guān)的多用接頭處連接一個(gè)壓力表，用來觀察壓力值變化。然后關(guān)閉壓力開關(guān)的進(jìn)油閥，稍微擰松壓力表接頭，讓滑油緩慢流出，當(dāng)滑油壓力降低至報(bào)警值時(shí)會(huì)觸發(fā)低油壓報(bào)警，當(dāng)滑油壓力降低至停車設(shè)定值時(shí)會(huì)觸發(fā)自動(dòng)停車。檢測缸套水溫度傳感器：如果船上沒有專業(yè)檢測用的加熱器，可以利用電水壺和溫度計(jì)。將溫度傳感器和溫度計(jì)放置電水壺內(nèi)，當(dāng)水壺中的水被加熱至停車溫度值時(shí)會(huì)引發(fā)自動(dòng)停車動(dòng)作。

經(jīng)過檢查，滑油壓力保護(hù)開關(guān)和缸套水溫度傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警和停車保護(hù)功能，并且副機(jī)自動(dòng)停車時(shí)，機(jī)旁控制箱的相關(guān)報(bào)警燈能夠顯示報(bào)警故障。這就排除了滑油壓力開關(guān)和缸套水溫度傳感器及其線路存在隱患的可能。

3)查找執(zhí)行器、測速探頭、燃油電磁閥的線路隱患。副機(jī)工作年限較長后，由于高溫烘烤，電氣線路的絕緣保護(hù)層會(huì)出現(xiàn)老化、脫皮甚至破裂現(xiàn)象繼而引發(fā)接地，甚至引發(fā)短路，上述偶發(fā)性故障現(xiàn)象尤其會(huì)發(fā)生在船體震動(dòng)時(shí)。如果上述線路出現(xiàn)異常接地或者短路現(xiàn)象，易引發(fā)副機(jī)游車或者意外停車現(xiàn)象。經(jīng)過檢查，未發(fā)現(xiàn)線路中存在老化破損或其它異常現(xiàn)象。另外，為了保險(xiǎn)起見，對副機(jī)機(jī)旁控制箱內(nèi)線路接頭逐個(gè)進(jìn)行緊固，并檢查了所有的插拔式繼電器，但在以后的使用過程中，突發(fā)性停車故障仍然存在。

4)該型副機(jī)都配有燃油細(xì)濾器和燃油阻水濾器，并且還配有一個(gè)浮子油箱，阻水濾器需要定期放殘水。輪機(jī)人員對浮子油箱和燃油阻水濾器放殘，更換阻水濾器和FS1000細(xì)濾器，吹通燃油濾器的軟管。效果：故障未排除。

5)在該型副機(jī)的速度控制系統(tǒng)中，測速探頭是測量環(huán)節(jié)，調(diào)速板是控制環(huán)節(jié)，執(zhí)行器是執(zhí)行環(huán)節(jié)。對該副機(jī)在正常工作時(shí)（1500 rpm）測速探頭的電壓進(jìn)行測量，測得電壓是交流13.2 V，另外一臺(tái)同型號的副機(jī)的測速探頭處的電壓是交流2.8 V，足足相差了10.4 V。此處認(rèn)為是可能的故障原因，故緊急更換了新的測速探頭。更換后，新探頭的電壓是交流2.8 V，與另一臺(tái)副機(jī)的數(shù)值接近。但更換后，突發(fā)性停車故障仍然存在。

6)更換一個(gè)新的執(zhí)行器，副機(jī)正常使用了約10個(gè)小時(shí)，再次發(fā)生無故障先兆的自動(dòng)停車現(xiàn)象。

7)更換一塊新的調(diào)速板，按照說明書的步驟調(diào)節(jié)完畢后，副機(jī)正常使用了兩天，再次發(fā)生無故障先兆的自動(dòng)停車現(xiàn)象。這說明速度控制系統(tǒng)不是故障的元兇。

8)檢查副機(jī)的電瓶是否存在問題。措施：停止充電機(jī)，啟動(dòng)副機(jī)，能夠啟動(dòng)成功。啟動(dòng)前電瓶電壓：25.1 V，啟動(dòng)后電瓶電壓：24.8 V，運(yùn)轉(zhuǎn)半小時(shí)后電瓶電壓：24.6 V。電瓶工況正常，因此排除電瓶影響因素。

9)遙控停止按鈕和機(jī)旁應(yīng)急停止按鈕的常閉觸點(diǎn)如果發(fā)生意外斷開也會(huì)引發(fā)副機(jī)停車，因此短接遙控停止和應(yīng)急停止電路，效果：故障未排除。因此排除該電路影響。

10)該副機(jī)配有520模塊，用于提供安保系統(tǒng)。由于故障屬于不定期、無先兆的故障，電路方面的原因較大。不得不懷疑保護(hù)模塊520存在隱患。所以需要檢查520模塊。首先斷開電源，然后打開520模塊后蓋，通過目視檢查內(nèi)部沒有塵土、過熱燒糊現(xiàn)象。端子排螺絲沒有松動(dòng)現(xiàn)象。但當(dāng)解體520模塊發(fā)現(xiàn)模塊內(nèi)部線路板上的一處電阻存在過熱現(xiàn)象。經(jīng)過觀察線路并查閱圖紙，發(fā)現(xiàn)該電阻用于監(jiān)測發(fā)電機(jī)電壓是否正常。如果電壓異常，520模塊會(huì)使副機(jī)停車。但該電阻過熱后，會(huì)使監(jiān)測線路出現(xiàn)偶發(fā)性斷路現(xiàn)象，因此發(fā)生偶發(fā)性停車現(xiàn)象。更換該電阻后，副機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，停車故障得到了徹底解決。此模塊是康明斯發(fā)電柴油機(jī)組集成商采購安裝，電路板上包括電阻等元器件都是國產(chǎn)配套部件。

事故處理過程中發(fā)現(xiàn)從曲軸曲柄臂斷裂部位，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的缺陷，材料處理質(zhì)量不能滿足扭矩要求，造成疲勞損壞。此曲軸是該柴油機(jī)廠商配套廠商提供，由于海洋石油支持船作業(yè)的特殊性，船舶在油田作業(yè)過程中，經(jīng)常突加突卸負(fù)荷，對曲軸的沖擊性很大，柴油機(jī)生產(chǎn)廠家沒有對曲軸生產(chǎn)廠商進(jìn)行曲軸耐疲勞程度適應(yīng)油田作業(yè)要求的質(zhì)量控制，造成曲軸疲勞而斷裂。

此案例說明，國產(chǎn)機(jī)組設(shè)備的配套設(shè)備（元器件等）的質(zhì)量會(huì)導(dǎo)致機(jī)組設(shè)備無法正常使用，在設(shè)備采辦過程時(shí)，不但要控制機(jī)組設(shè)備本身的質(zhì)量，也應(yīng)約定其配套設(shè)備技術(shù)要求。

1.2 某船主機(jī)曲軸曲柄臂斷裂案例分析

某船配備4臺(tái)主機(jī)，單臺(tái)主機(jī)功率為2206 kW，選用國產(chǎn)柴油機(jī)廠生產(chǎn)的8320ZCD-8型柴油機(jī)，2014年14月29日該船2#主機(jī)運(yùn)行中聽到異狀聲響，停車后檢查，發(fā)現(xiàn)第2缸一側(cè)曲柄臂斷裂軸斷裂。

此案例說明設(shè)備生產(chǎn)商不熟悉訂購設(shè)備的使用場所，就不能對部件配套商提出相應(yīng)的質(zhì)量需求，就無法采辦到符合使用場所強(qiáng)度的部件。設(shè)備采辦前需要充分調(diào)研設(shè)備使用業(yè)績，在技術(shù)規(guī)格書中對關(guān)鍵部件明確技術(shù)要求。

2 國產(chǎn)設(shè)備選用注意事項(xiàng)

機(jī)電設(shè)備采辦通常是商務(wù)和技術(shù)滿足的情況下，應(yīng)該充分做好招標(biāo)前的準(zhǔn)備工作。

首先，在選擇國產(chǎn)機(jī)電設(shè)備之前，應(yīng)該對設(shè)備制造商或者集成商或供應(yīng)商充分調(diào)研，最好能夠到設(shè)備生產(chǎn)車間實(shí)地考察。充分論證設(shè)備制造商的質(zhì)量控制能力，生產(chǎn)流程、部件是自己生產(chǎn)還是外購，如果是外購，應(yīng)充分了解配套商。并且，要求設(shè)備制造商應(yīng)充分告知其配套商設(shè)備的技術(shù)要求。

其次，與國產(chǎn)設(shè)備制造商合作研發(fā)，根據(jù)船東在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)的問題，不斷優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)，讓設(shè)備更加適用于船上使用環(huán)境和維護(hù)保養(yǎng)的要求。

最后，設(shè)備采購單位，要建立國產(chǎn)設(shè)備使用情況數(shù)據(jù)庫，對于惡性低價(jià)中標(biāo)后提供劣質(zhì)設(shè)備的制造商或供應(yīng)商，應(yīng)列入黑名單；對于設(shè)備使用過程中發(fā)生的問題進(jìn)行總結(jié)，在編制設(shè)備采辦文件時(shí)進(jìn)行規(guī)避這些風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論

海洋油氣開發(fā)將步入深海化和遠(yuǎn)海化，為了適應(yīng)該海域作業(yè)的新的海洋工程船舶的要求，國產(chǎn)設(shè)備的采用，有利于更好地發(fā)展國產(chǎn)設(shè)備的制作工藝和材料使用。雖然，國產(chǎn)設(shè)備暴露出各種各樣的問題，但是，國產(chǎn)設(shè)備打破了國外設(shè)備商的壟斷，大大降低了初始投資成本和提高了后期維護(hù)的效率。發(fā)展國產(chǎn)設(shè)備，需要更多使用使用其產(chǎn)品，才能使設(shè)備制造商得到利益，投入更多資本進(jìn)行設(shè)計(jì)、工藝的更新和材料質(zhì)量的提高。

中海油服船舶事業(yè)部在機(jī)電設(shè)備國產(chǎn)化方面積極響應(yīng)中海石油總公司的號召，通過海洋石油支持船的建造和改造，在滿足安全和可靠性的前提下，盡量多地使用國產(chǎn)設(shè)備，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范采辦設(shè)備的技術(shù)要求，提高采辦國產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量，并與設(shè)備制造商積極合作，不斷提高其設(shè)計(jì)水平和配套服務(wù)的質(zhì)量。

只有國產(chǎn)設(shè)備的使用者與制造商、集成商、供應(yīng)商不斷溝通和合作，進(jìn)一步提高國產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量，打造中國品牌，共同為中國制造2025而努力，才能讓中國從制造大國轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞆?qiáng)國！

參考文獻(xiàn)：

[1] 重慶 康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司.重慶康明斯柴油機(jī)維修保養(yǎng)手冊[M].2015.

[2] 江蘇南極機(jī)械有限責(zé)任公司.生活污水處理裝置使用說明書[M].2015.

[3] MAN Diesel&Turbo.

[4] 陳寶忠,魯農(nóng)安.船舶管理(輪機(jī))[M].人民交通出版社,2000.

[5] 恒.現(xiàn)代輪機(jī)技術(shù)管理.大連[D]:大連海事大學(xué)出版社,2008.

[6] 船舶動(dòng)力裝置的安全管理及其信息化[D].邱朋輝.武漢理工大學(xué),2007.

[7] 郭東波,曾勇.船用柴油機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].船海工程,2003,(4)

[8] 戴洪源，梁述海.故障樹分析法在柴油機(jī)遙控系統(tǒng)電路故障診斷中的應(yīng)用[J].船海工程,2008,(2).

[9] 黃晨鐘,李大全.三新三化的成功實(shí)踐[J].中國海洋平臺(tái)，2000,(2).

[10]劉俊山.三新三化:海洋石油的鄭重宣言[J].中國石油石化，1999.(2).

[11]顧啟成.船舶機(jī)艙設(shè)備安全評估方法芻議[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2015,(26),

[12]于洪亮,于功志,段樹林,孫鵬,孫琪輝.船舶柴油機(jī)曲軸動(dòng)態(tài)強(qiáng)度分析[J].,2012,(10).

[13]林文錦.海洋石油支持船特殊操縱性及其性能指標(biāo)研究[J].航海技術(shù),2010,(2).

[14]池波,李永富.深水三用工作船動(dòng)力系統(tǒng)研究[J].船電技術(shù),2013,(4).

[15]中國造船工程學(xué)會(huì).我國海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢與對策[J].船海工程,2014,(01).

[16]中國船級社.鋼制海船入級規(guī)范[S],2012.