11S90ME主機(jī)缸套異常磨損分析

陳飛

摘 要：ME主機(jī)在船舶已運(yùn)用了十幾年，由于在實(shí)際運(yùn)營過程中遇到各種故障和問題，廠家不管是在硬件上，還是在軟件設(shè)計(jì)上，不斷更新。為此，船舶所有人應(yīng)經(jīng)常與主機(jī)廠家溝通，及時(shí)對(duì)主機(jī)控制軟件進(jìn)行更新，以防止故障發(fā)生。

關(guān)鍵詞：主機(jī)、缸套、磨損、原因、處理

0 前 言

某輪主機(jī)為HYUNDAI-MAN B&W 11S90ME-C10.5，在新船試航時(shí)，當(dāng)主機(jī)功率運(yùn)行到50%及100%，2次對(duì)掃氣箱進(jìn)行檢查，活塞、缸套等情況均正常。而在試航結(jié)束靠碼頭期間，檢查發(fā)現(xiàn)主機(jī)No.1&No.11缸缸套及活塞環(huán)出現(xiàn)異常磨損的情況。其中No.1缸缸套最大磨損量為0.4 mm，No.11缸缸套最大磨損量為1.5 mm左右。見圖1、圖2。

1 原因分析

鑒于所出現(xiàn)的主機(jī)缸套異常磨損問題，經(jīng)與船廠和主機(jī)廠家溝通，首先將該兩缸的活塞吊出進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。結(jié)果分析如下：

（1）氣缸油堿值

柴油機(jī)使用的氣缸油堿值過低易造成缸套的腐蝕磨損。因本次試航主機(jī)所使用的燃油為低硫柴油及重油，所以主機(jī)所使用的氣缸油為Shell Alexia S3，其堿值BN為25 mg/KOH/g。而MDT（MAN Diesel & Turbo）2018年3月的技術(shù)服務(wù)信函中提到，為加速新主機(jī)的磨合，無論使用高硫或低硫燃油，在主機(jī)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)、海上試航，以及正常航行500 h以內(nèi)，建議使用BN70及以上的高堿氣缸油。為此，與MDT相關(guān)人員交流，此故障是否與所使用的氣缸油品質(zhì)有關(guān)，MDT明確答復(fù)短時(shí)間內(nèi)使用低堿值氣缸油不會(huì)造成主機(jī)缸套的異常磨損現(xiàn)象。

（2）氣缸油中含水量過多

氣缸油中含水量過多會(huì)導(dǎo)致主機(jī)在運(yùn)行過程中缸套內(nèi)表面潤滑油膜破壞，從而會(huì)造成缸套的異常磨損。為此，主機(jī)廠家對(duì)系統(tǒng)中的氣缸油進(jìn)行取樣化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果顯示氣缸油的含水量小于0.05%。為此，可以確認(rèn)如此少的含水量對(duì)缸套潤滑沒有影響，見表1。

2 氣缸油注油量

若氣缸油斷流或者注油量少，同樣也會(huì)引起缸套的異常磨損。因在整個(gè)試航過程中未出現(xiàn)過主機(jī)氣缸油斷流的警報(bào)，所以應(yīng)考慮氣缸油注油量的問題。為此，船靠碼頭期間，在MOP中對(duì)主機(jī)各缸進(jìn)行手動(dòng)注油檢驗(yàn)，檢查各注油點(diǎn)的注油情況，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)注油口堵塞或節(jié)流等現(xiàn)象，注油情況正常。另在海上試航過程中，已對(duì)MOP中主機(jī)氣缸油耗油量及實(shí)際流量計(jì)耗油量做了比對(duì)，比對(duì)結(jié)果正常。為此可確認(rèn)主機(jī)氣缸油注油過程及注油量正常，見表2。

3 掃氣中含水或放殘管堵塞

掃氣中含水一旦進(jìn)入氣缸，同樣會(huì)破壞潤滑油膜而造成缸套的異常磨損，或者掃氣箱放殘管堵塞，殘余的氣缸油及結(jié)碳被吸入氣缸內(nèi)而造成磨粒磨損，而可能造成主機(jī)掃氣含水的途徑有缸套或者空冷器漏水，空冷器放殘管不通暢或相關(guān)閥件開關(guān)錯(cuò)誤，空冷器除水器擋板損壞或安裝錯(cuò)誤等。為此，檢查空冷器放殘閥開關(guān)位置，打開空冷器底部道門檢查空冷器底部及除水器擋板，檢查各缸掃氣箱及放殘管均未發(fā)現(xiàn)異常。

4 主機(jī)負(fù)荷突變

隨著主機(jī)負(fù)荷的增加，氣缸套和活塞環(huán)的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷均會(huì)增加。如果負(fù)荷（轉(zhuǎn)速）變化過快，則活塞環(huán)和缸套沒有足夠的時(shí)間來適應(yīng)，因此可能會(huì)引起缸套的過度磨損，更嚴(yán)重的情況下可能會(huì)引起缸套變形或開裂。另由于試航船的主機(jī)為新機(jī)，缸套和活塞沒有經(jīng)過充分的磨合，發(fā)生此類過度磨損的幾率會(huì)更高一些。

為此，經(jīng)主機(jī)廠家調(diào)閱COCOS參數(shù)記錄分析后發(fā)現(xiàn)，整個(gè)試航過程中在主機(jī)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)多次出現(xiàn)轉(zhuǎn)速突變的情況。核對(duì)時(shí)間后，確認(rèn)為在船舶進(jìn)行測(cè)速、回轉(zhuǎn)及舵機(jī)試驗(yàn)時(shí)使用大舵角，致使主機(jī)負(fù)荷及轉(zhuǎn)速突變，見圖3。

經(jīng)查主機(jī)控制軟件版本號(hào)為1312-5.1。該版本控制軟件在主機(jī)完成程序加速后，只要轉(zhuǎn)速變化時(shí)間在5分鐘之內(nèi)，程序加速將自動(dòng)取消，僅靠扭矩限制主機(jī)轉(zhuǎn)速。即當(dāng)船舶進(jìn)行測(cè)速試驗(yàn)過程中轉(zhuǎn)向使用大舵角時(shí)，主機(jī)負(fù)荷突然增加，轉(zhuǎn)速下降。而當(dāng)正舵時(shí)，主機(jī)負(fù)荷降低，主機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)立即回到設(shè)定值。經(jīng)與MDT溝通后了解，因前期大缸徑（>800 mm）特別是G系列的主機(jī)出現(xiàn)缸套異常磨損的情況，所以MDT對(duì)主機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)。在原控制系統(tǒng)中加入了IRL（Index Rate Limiter）功能，該功能主要是限制主機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速突然增加或降低時(shí)進(jìn)行限制，以防止缸套的異常磨損或者拉缸。

5 處理方法及結(jié)論

將該主機(jī)2個(gè)異常磨損的缸套及活塞環(huán)換新，并對(duì)主機(jī)的控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行更新，更新版本號(hào)為1609-4。該版本的主機(jī)控制系統(tǒng)已加入了IRL控制功能。目前，該船已出廠半年左右，未發(fā)現(xiàn)主機(jī)缸套異常磨損的現(xiàn)象。由此可見，由于該機(jī)型主機(jī)為11個(gè)缸，配備3臺(tái)增壓器。No.1缸和No.11缸布置離增壓器比較遠(yuǎn)，相對(duì)其他缸而言掃氣不夠充分，正常運(yùn)行時(shí)燃燒工況較差排溫偏高。再說，負(fù)荷突變致使該兩缸的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷超出缸套承受的極限而造成異常磨損。

6 管理要點(diǎn)

目前，隨著船舶主機(jī)功率及缸徑的逐漸增大，為防止缸套、活塞的異常磨損。在選擇氣缸油時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照主機(jī)廠家要求，及時(shí)更換高低硫氣缸油并定期取樣檢驗(yàn)氣缸油的品質(zhì)。主機(jī)運(yùn)行時(shí)應(yīng)確?？绽淦鞣艢堥y開關(guān)位置正確及管路通暢，定期打開各空冷器底部道門檢查空冷器狀況及除水器的狀態(tài)，如有損壞，應(yīng)及時(shí)修理。在清潔主機(jī)掃氣箱時(shí)，應(yīng)注意勿堵塞放殘口，放殘管總管應(yīng)定期用蒸汽吹通以確保暢通。平時(shí)操縱主機(jī)加減速時(shí)應(yīng)緩慢增減，盡量避免超負(fù)荷運(yùn)行，特別是在大風(fēng)浪航行時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速，以防止對(duì)船舶主機(jī)造成不必要的損傷。