一起客船柴油機(jī)燃油系統(tǒng)缺陷的調(diào)查分析

舟山海事局 田大春

近日，海事部門對(duì)轄區(qū)某客船開展機(jī)電設(shè)備專項(xiàng)檢查，在對(duì)機(jī)艙主機(jī)應(yīng)急停車裝置進(jìn)行效用試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)主機(jī)柴油濾器處噴濺一股柱狀壓力油霧，如果油霧接觸到著火風(fēng)險(xiǎn)源可能會(huì)引發(fā)機(jī)艙火災(zāi)。于是著手對(duì)該缺陷和隱患進(jìn)行了調(diào)查。

缺陷原因分析

被檢查客船載客定額498人，采用的是兩臺(tái)額定功率330kW的濰柴6170型主機(jī)。當(dāng)時(shí)，安檢員會(huì)同輪機(jī)長(zhǎng)對(duì)主機(jī)進(jìn)行機(jī)旁應(yīng)急停車功能測(cè)試，由機(jī)旁柴油機(jī)監(jiān)控儀上應(yīng)急停車按鈕控制停車電磁閥實(shí)現(xiàn)，在空車狀態(tài)下，主機(jī)轉(zhuǎn)速提高至650rpm，按下應(yīng)急停車按鈕后，主機(jī)柴油濾器殼和基座連接位置噴濺出柱狀壓力油霧（如圖1）。

圖1 柴油機(jī)濾清器噴濺油霧現(xiàn)場(chǎng)

柴油機(jī)正常停車是通過操作調(diào)速器控制高壓油泵齒條實(shí)現(xiàn)停車。當(dāng)緊急情況下使用應(yīng)急停車或其他需要觸發(fā)停車電磁閥的情況，停車的方式就完全不同。當(dāng)停車電磁閥觸發(fā)后，盡管燃油已切斷，柴油機(jī)并不會(huì)立即停止，由于輸油泵通過凸輪軸連接到柴油機(jī)主軸，在停車電磁閥關(guān)閉后，輸油泵仍然會(huì)繼續(xù)低負(fù)荷工作，少量的柴油會(huì)泵到停車電磁閥前的管路和柴油濾清器中，在輸油泵出口至停車電磁閥段會(huì)突然形成短暫的高壓。輸油泵在柴油機(jī)額定工況下，排量為2500ml/min，正常輸油壓力2kg/cm2左右，應(yīng)急停車觸發(fā)后，短暫的瞬間壓力超過額定工況下的壓力，如果超出管路和濾清器物理膨脹范圍，就需要壓力泄放。該船配備的濾清器最大工作壓力為8kg/cm2，并且在濾清器上安裝限壓閥（如圖2）。

圖2 柴油濾清器安裝的限壓閥

在調(diào)查過程中，輪機(jī)長(zhǎng)道明了真相，由于限壓閥從來沒有做過測(cè)試，可能已經(jīng)咬死，加上柴油機(jī)濾清器外殼長(zhǎng)時(shí)間使用已經(jīng)變形未換新，不敢用力壓緊（如圖3）。按照柴油機(jī)說明書要求，當(dāng)柴油機(jī)累計(jì)工作350h，就需要考慮更換柴油濾芯，濾芯是由濾紙加工而成的圓筒型，安裝在濾器底座，外部是濾器外殼，在濾芯與底座、外殼與底座之間均有橡膠圈密封以防燃油滲漏。案例船在停車電磁閥關(guān)閉后，形成短暫的封閉壓力狀態(tài)，在空車情況，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)慣性較帶負(fù)載主機(jī)更大，管道和柴油濾器間形成局部高壓，由于濾器外殼缺陷，其安裝未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，加上限壓閥未泄放，壓力燃油從接縫處（薄弱環(huán)節(jié)）噴濺（如圖4）。這明顯違背了國(guó)內(nèi)海船法規(guī)的要求，在法規(guī)第II-2章/1.15條明確指出：柴油機(jī)燃油系統(tǒng)組件的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到工作時(shí)將出現(xiàn)的最高峰值壓力，包括由燃油噴射泵產(chǎn)生并傳遞回供油和溢油管路的任何高壓脈沖。供油和溢油管路上接頭的結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮到其在工作時(shí)和維修后且有防止帶有壓力的燃油滲漏的性能。

圖3 變形的濾清器殼

圖4 柴油濾清器接縫處（薄弱環(huán)節(jié)）

另外，柴油機(jī)輸油泵后的管路接頭及柴油濾器結(jié)合處等，均未按照國(guó)內(nèi)海船法規(guī)設(shè)置防濺裝置。法規(guī)第II-2章/1.15條規(guī)定：應(yīng)采取預(yù)防措施防止在壓力作用下可能從任何油泵、過濾器或加熱器逸出的任何油類接觸熱表面。國(guó)際海事組織2009年發(fā)布的MSC.1/Circ.1321通函，詳細(xì)介紹了對(duì)壓力超過1.8kg/cm2的壓力燃油、滑油的防噴濺措施，通函明確提出防噴濺措施適用范圍不限于管路，對(duì)壓力設(shè)備、附屬部件如加熱器、管板、濾器或精濾器本體結(jié)合處等同樣需要安裝防噴濺措施。注意有些濾清器設(shè)計(jì)時(shí)已考慮到防濺措施，如圖5所示，該濾器壓力油集中在內(nèi)圈，外圈另加橡膠密封圈。

圖5 某品牌不需要安裝防濺裝置的柴油濾器

主機(jī)燃油系統(tǒng)工作流程和停車電磁閥作用

柴油機(jī)工作時(shí)，活塞輸油泵從燃油箱中經(jīng)低壓油管吸入柴油送至柴油濾清器，經(jīng)雙聯(lián)濾器過濾后，然后經(jīng)停車電磁閥，送入組合式高壓油泵低壓油腔。柴油在高壓柱塞泵偶件作用下，按順序建立高壓，經(jīng)過高壓油管、噴油器噴入氣缸，與空氣形成均勻的可燃混合氣，噴油器和高壓油泵少量回油回流至燃油箱（如圖6）。

圖6 主柴油機(jī)燃油系統(tǒng)

在燃油系統(tǒng)中，有一個(gè)重要的部件“停車電磁閥”，應(yīng)急停車控制停車電磁閥動(dòng)作切斷燃油供應(yīng)?！秶?guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則2011》（以下簡(jiǎn)稱海船法規(guī)）在II-1章出于“保機(jī)”目的，要求在靠近主柴油機(jī)的操縱臺(tái)處應(yīng)設(shè)有迅速切斷燃油或其他有效的緊急停車裝置。海船法規(guī)14修改通報(bào)新增機(jī)器的控制，要求駕控船舶在位于駕駛室內(nèi)設(shè)置獨(dú)立于常規(guī)控制系統(tǒng)外的緊急停車裝置，該緊急停車裝置是出于“保船”目的設(shè)置，一般通過遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)裝置連接到機(jī)旁監(jiān)控儀控制停車電磁閥裝置實(shí)現(xiàn)。

停車電磁閥除了實(shí)現(xiàn)法規(guī)中強(qiáng)制要求的應(yīng)急停車外，還可實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)安保停車和“風(fēng)浪”檔工作模式。柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)控儀對(duì)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫、機(jī)油壓力等進(jìn)行監(jiān)控，柴油機(jī)運(yùn)行工況超過設(shè)定值時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，如果這些監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步惡化，監(jiān)控儀將會(huì)發(fā)出關(guān)閉停車電磁閥信號(hào)，關(guān)閉燃油供應(yīng)，停止柴油機(jī)。當(dāng)船用柴油轉(zhuǎn)速超過設(shè)定值時(shí)，保護(hù)裝置自動(dòng)進(jìn)入“風(fēng)浪”檔工作狀態(tài)，保護(hù)裝置通過控制停車電磁閥的開閉，使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速在規(guī)定的范圍內(nèi)變動(dòng)，直到轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。

消除隱患的“組合拳”

1、正確使用柴油濾清器

考慮到柴油濾器外殼經(jīng)常需要拆下?lián)Q濾芯，每次均應(yīng)擰緊以防止柴油從濾器外殼與底座的接縫處泄漏或噴濺，每次清洗濾器均應(yīng)更換新的橡膠墊圈。濾器的外殼變形或有其他缺陷均應(yīng)及時(shí)更換。所有組件不應(yīng)使用原廠件以外的配件。

2、定期檢查限壓閥

限壓閥是燃油系統(tǒng)中重要的泄壓部件，但遺憾的是濰柴6160說明書未提及其設(shè)定壓力和檢查周期。航運(yùn)公司可以聯(lián)系主機(jī)售后服務(wù)工程師，商討建立一套基于該機(jī)型限壓閥測(cè)試和保養(yǎng)程序。限壓閥接頭應(yīng)連接管路以將柴油泄放到合適的安全位置。

3、防濺裝置

對(duì)沒有加熱的主機(jī)燃油系統(tǒng)，如案例船使用的是柴油，在輸油泵出口后的柴油濾器結(jié)合處、管路接頭等位置可以使用經(jīng)船級(jí)社認(rèn)可的膠帶保護(hù)，在每次清洗濾器或進(jìn)行其他保養(yǎng)，在裝復(fù)后及時(shí)使用膠帶保護(hù)。

4、改造升級(jí)

在停車電磁閥后設(shè)置一與停車電磁閥連鎖的回油管路，防止管路封閉造成的短暫高壓。打通停車電磁閥后的供油管路，使主機(jī)應(yīng)急停車油閥關(guān)閉時(shí)供油管路還是保持暢通。另外，有船員提出將停車電磁閥移到輸油泵前，考慮應(yīng)急停車緊迫性和改造難度，不建議調(diào)整停車電磁閥位置。盡管本案只是應(yīng)急停車測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的一個(gè)安全隱患，但停車電磁閥不僅限于在應(yīng)急停車中關(guān)閉。柴油在機(jī)艙的噴濺是非常危險(xiǎn)的，對(duì)此國(guó)際國(guó)內(nèi)均有明確規(guī)定，船員在對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，一定遵循公司體系文件和產(chǎn)品說明書手冊(cè)要求進(jìn)行，不可掉以輕心。航運(yùn)公司應(yīng)舉一反三，避免同類問題發(fā)生。主機(jī)廠家也可在產(chǎn)品升級(jí)中，考慮更安全的設(shè)計(jì)方案。