一起主機滑油異常消耗故障排查與分析

陳明 楊勝利 武漢海事職業學院

當下航運市場持續低迷但競爭激烈，各航運公司極力要求節能減排、極力要求節省船舶營運成本，主機系統滑油的日常消耗量是計算船舶營運成本的重要指標之一，發現主機系統滑油異常消耗必須及時查找故障根源，并解決問題。

1.故障的發現

某船主機型號：WARTSILA 5 RT-flex 58 T-D，額定功率：9800KW。筆者某次上船任職，接班即發現主機滑油的實際存量與輪機日志記錄的賬面存量相比較，少了近5000升，而且查閱近六個月的輪機日志，前三個月每日上報主機滑油消耗50 升，后三個月每日上報居然高達100升。主機滑油虧空，這是一個不小的數字！查閱主機說明書，在額定轉速105rpm下，主機滑油消耗為30L/D；在經濟航速下，主機運行85rpm，每日滑油消耗10～20L為正常。初步判斷主機滑油可能存在異常消耗，而且持續了很長時間沒有引起輪機管理人員的重視。

接下來航行中觀察到，主機滑油循環柜油位每兩天下降1厘米，查閱倉容表，約160升，即每一天主機滑油循環柜存儲的油量就減少了約80升，可以肯定主機滑油日常消耗量確實過大，必須盡快查找主機滑油異常消耗的原因。

2.故障的排查和分析

主機系統滑油的異常消耗主要由外部泄漏和主機內部泄漏兩大因素造成。外部泄漏有滑油冷卻器、滑油管路及其閥件的泄漏，滑油自清濾器自動沖洗的排泄，滑油分油機出現跑油或參數設置不當導致的運行狀態不正常等等；主機內部泄漏分為活塞冷卻油泄漏和填料函的故障泄漏。

首先排查外部泄漏：該輪自出廠開始營運才剛滿五年，滑油管路及其閥件密封狀態尚好，沒有發現明顯的漏油之處；主機兩側道門，飛輪處的主機曲軸軸封，主機艙底地板及污水井，也沒有發現明顯油跡；滑油自清濾器型號是ALFA LAVAL XL280D-25/4，該型濾器沒有設置自動排泄，濾器運行時污渣被存貯在濾器的上部空間，只能通過定期手動泄放而排出，在實際操作中并不存在過量泄放而浪費滑油；主機滑油分油機始終保持運行，但運行狀態良好，對照說明書，各項參數設置均未見明顯偏差，運行中打開排渣口檢查，排渣口干凈清爽，沒有出現跑油現象。綜上，完全可以排除主機滑油外部泄漏的可能性。

接下來重點排查主機滑油的內部泄漏。

活塞冷卻油是來自主機滑油管系的系統滑油經鉸鏈裝置進入十字頭，經過十字頭和活塞桿的內部通道，到達活塞頭，經噴射管高速噴出，在冷卻空間隨著活塞上下往復運動，對活塞頭實現強制振蕩冷卻，然后經過冷卻空間的中間孔道泄放至主機曲拐箱。如果活塞頭的密封狀態不佳，例如內部O形圈老化、密封面接觸不良或安裝不到位等，冷卻滑油會從活塞表面泄漏至掃氣箱。主機停車之后，通過掃氣口檢查活塞狀況，各缸活塞底部均未見明顯油滴滴下，各缸活塞表面也未見滑油泄漏痕跡。而且根據主管輪機員回憶，該輪半年前塢修期間，主機所有缸全部進行過吊缸檢修，所有活塞全部按照說明書要求做過壓力試驗，未見異常。綜上，基本可以斷定活塞頭冷卻油泄漏的可能性不大。

填料函泄放至單獨的stuffing box drain tank,與掃氣箱放殘的scavenging box drain tank 是完全分開的。航行中連續測量填料函泄放柜和掃氣箱泄放柜存油的增長量，發現填料函泄放柜存油幾乎不見增長，但是掃氣箱泄放柜存油卻增長異常，每日增長約170升。掃氣箱泄放的殘油主要來自活塞環從缸套表面刮下來的氣缸油，而氣缸油每日消耗僅100升左右，由此基本可以判定異常消耗的主機系統滑油是進入了掃氣箱，隨掃氣箱放殘的殘油一起排入了污油系統。但是活塞冷卻油未見泄漏，填料函的正常泄放量也不見增長，主機系統滑油是如何進入掃氣箱的？

為徹底查清故障根源，必須先要充分了解主機填料函的各部件結構構造和工作原理。

活塞桿填料函是安裝在氣缸體橫隔板中心孔內的密封裝置，具有密封氣缸掃氣空氣、刮除活塞桿的油污和將氣缸與曲軸箱分隔開的作用。

活塞桿填料函基本構造如圖1和圖2所示，殼體為兩半式，兩者用四只螺栓12緊固，殼體上部用十只帶止動墊片螺栓10（內圈）和可拆卸式兩半式法蘭15緊固，法蘭用四只帶止動墊片螺栓14（外圈）固定在氣缸橫隔板上。

圖1 填料函正視圖

圖2 填料函俯視圖

填料函內部組件見圖3和圖4，分為上下兩部分。上半部分是三道刮油環2和兩道組合密封環3和4，均為銅質的四段扇形塊組成，環外側共用五只拉伸彈簧8箍緊，使環彈性地緊密地貼合在活塞桿上。三道刮油環分兩圈，環的上表面開有泄放槽，通往彈簧外側的兩半式殼體上的泄放孔，活塞下行時刮除活塞桿上的污物至掃氣箱。兩道組合密封環用于密封掃氣箱的氣體防止進入曲軸箱。填料函的下半部分是12道刮油環，分六組，六道環座5每道環座安裝兩道刮油環6，使用六只拉伸彈簧9箍緊在活塞桿上，用于活塞上行時刮去飛濺到活塞桿上的滑油使其回到曲軸箱。第一組刮油環彈簧外側開有徑向泄放孔，通往填料函殼體外兩道O型圈之間的密封空間，用于刮除較臟的部分滑油，并通過管路引至填料函泄放柜。其他五組刮油環均是環槽下平面開有泄放孔，刮除的滑油較干凈，依次下行泄放至曲軸箱。

圖3 填料函刮油環密封環分解圖

圖4 填料函刮油環密封環安裝圖

查找到了主機掃氣箱放殘量增長異常，為進一步判斷是主機所有缸的掃氣箱放殘量不正常還是單個缸不正常，某日航行中，我們測量了主機各缸掃氣箱24小時的放殘量，見表1。

表1 填料函檢修前各缸掃氣箱放殘量比較

通過主機各缸掃氣箱放殘量的比較，可以看出2#、3#、4#缸的掃氣箱放殘量明顯多于1#和5#缸，結合填料函的各部件結構構造和工作原理，可以推斷出2#、3#、4#缸活塞桿上的主機滑油有可能并沒有被填料函完全刮下，回到曲拐箱，而是隨活塞桿一起被帶到了掃氣箱。但是主機在經濟轉速下運行，掃氣箱壓力也基本保持在0.8bar,而曲拐箱通過透氣管直通油霧透氣箱，正常情況下內部壓力較低，低壓空間的滑油如何進入較高壓力空間的掃氣箱？

測量到了三個缸掃氣箱放殘量明顯大于另兩個缸，而且詢問主管輪機員，半年前塢修期間，主機吊缸檢修時，所有的填料函也全部拆檢過。依據經驗，故障剛好自填料函檢修之后就出現了，那么極有可能是2#、3#、4#缸填料函拆裝不正確或零部件存在異常。

我們決定，利用錨泊時間，拆檢主機2#、3#、4#缸填料函。通過拆檢，發現三組填料函都存在一個共性問題，即各刮油環、氣封環完好，未見明顯磨損，見圖5，但是下部六組刮油環的彈簧卻比使用了五年的舊彈簧還要長約10毫米，見圖6。

圖5 3#、4#缸拆下的刮油環幾乎未見磨損

圖6 3#、4#缸拆下的刮油環彈簧比標準件長約10毫米

主機2#、3#、4#缸填料函的所有刮油環彈簧使用標準件全部換新，各部件裝復。航行中再次測量各缸掃氣箱放殘量，見表2。

表2 3#4#缸填料函檢修后各缸掃氣箱放殘量比較

主機2#、3#、4#缸填料函拆檢之后，三個缸的掃氣箱放殘量明顯大幅下降，可以斷定故障的根源就出在這一批不合格的刮油環彈簧上面。標準彈簧全長600毫米，極難變形，即使使用了五年也未見明顯伸長，拆裝時使用專用工具兩個人對稱使勁拉動才能將搭扣勾上，而塢修期間檢修主機使用的備件彈簧長了10毫米，換算成徑向間隙，等于徑向間隙多出了1.6毫米（10mm/3.14/2）。可以理解為，在同樣條件下與標準彈簧比較，刮油環和活塞桿之間多出了1.6毫米的間隙。查閱主機說明書，標準刮油環寬5.0毫米，磨損極限是1.8毫米。這樣可以推斷，使用了長出10毫米的彈簧，刮油環與活塞桿之間的間隙就接近于刮油環的磨損極限，刮油環完全不起作用，活塞桿上的滑油不能被刮油環刮下。加之主機長期低轉速低負荷運行，掃氣壓力較低，曲拐箱的透氣管延伸到煙囪較高位置，導致掃氣箱和曲拐箱內部壓力差并不大。因此活塞桿上未能刮下的滑油幾乎全部被帶到了上部空間，被上部三道刮油環刮到了掃氣箱，經放殘管泄放到了主機掃氣箱泄放柜。每只活塞桿每次上行帶入掃氣箱的滑油量可以這樣計算出來：80×1000/（3×85×24×60）=0.22(ML),看似微不足道的0.22毫升，導致主機滑油每日損失80升，長此以往，形成了主機滑油存量的大量虧損。經過對2#、3#、4#缸填料函的拆檢之后，長時間觀察，主機滑油循環油柜油位幾乎不見下降，主機掃氣箱放殘量每日增長約80升。自此以后，主機系統滑油消耗量每日上報30升，大約八個月之后，主機滑油實際存量與賬面漸漸趨于持平。確認此次主機系統滑油異常消耗故障徹底排除。

3.填料函的拆裝

每次吊缸檢修活塞時均應拆檢填料函，換新嚴重磨損或損傷的零部件，使其至下個檢修周期始終處于良好的技術狀態。當然，在不吊缸的情況下，也能很方便地拆檢填料函。盤車至下止點，在十字頭活塞桿連接螺栓的螺母上安裝兩半式尼龍夾緊工具，在掃氣箱拆下填料函的兩半式法蘭外側的四只螺栓，緩慢盤車至填料函被輕輕頂起，拆下兩半式法蘭內側的十只螺栓，并拆下兩半式法蘭，向下盤車使填料函隨活塞桿輕松落至曲拐箱（如遇卡阻，可反復上下盤車，或用木塊敲擊填料函上部）。小心拆下填料函殼體的兩只O型圈并注意保護（不吊活塞，不便換新），拆下填料函殼體側面四只緊固螺栓，在曲拐箱合適位置使用兩只手拉葫蘆及吊環、鋼絲，吊出兩半式殼體，使用專用工具依次拆出各道拉伸彈簧、刮油環、密封環。仔細清潔兩半式殼體及其各環槽、各泄放孔，仔細清潔并測量所有拉伸彈簧、密封環、刮油環。填料函組裝完畢，應能在活塞桿上下輕松移動，不應有任何卡阻。安裝殼體上的兩只O型圈，并涂抹適量軸承油，緩慢盤車使填料函上升至填料函孔正確位置，安裝兩半式法蘭，并鎖緊內外圈螺栓。

4.結束語

（1）本次主機系統滑油異常消耗的根本原因是填料函檢修時使用了不合格的彈簧備件，故障持續時間過長而沒有察覺，增加了相當的船舶營運成本，要求輪機管理人員必須充分重視主機系統滑油的日常管理，發現任何異常應及時查找原因，對易損耗零部件嚴格按照說明書要求做到正常維修保養，但是也要注意切忌盲目更換備件，仔細查閱說明書，對新備件也要有適當的鑒別能力。

(2）希望船舶管理公司岸基部門嚴格掌控備件的采購和質量關，保障船舶安全營運和控制船舶營運成本，避免假冒偽劣備件供應上船。

（3）本文只在闡述本次填料函故障實例，僅希望對同類船舶主機填料函的正確保養和故障時拆裝有一點幫助。