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駱秀金，工程師

（江蘇海服技術(shù)發(fā)展有限公司）

0　引言

安慶大發(fā)柴油機6DK-20是當(dāng)今世界先進水平中速柴油機之一，由于其性能優(yōu)越、強化系數(shù)高、體積小、功率大、可靠性高、經(jīng)濟性好、維修方便等特點，廣泛用作船舶發(fā)電柴油機，為全船設(shè)備提供電力服務(wù)，在船舶安全營運中起著重要作用。安慶大發(fā)6DK-20柴油機高壓油泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，柱塞套筒偶件設(shè)計有燃油潤滑系統(tǒng)，還設(shè)計有單獨的滑油潤滑系統(tǒng)，工作穩(wěn)定，但管理要求高，一旦對設(shè)備不熟悉，疏于管理，會引起高壓油泵大量滑油泄漏，導(dǎo)致柴油機滑油消耗異常，威脅船舶安全，帶來巨大經(jīng)濟損失。本文對發(fā)電柴油機6DK-20滑油異常消耗故障進行分析，總結(jié)管理方法，避免同類型柴油機故障的重復(fù)發(fā)生。

1　設(shè)備簡介

1.1 概述和設(shè)備參數(shù)

發(fā)電機柴油機6DK-20屬于安慶大發(fā)系列，設(shè)備參數(shù)如表1所示，由安慶船用柴油機廠生產(chǎn)的直立、水冷、直接噴射式4沖程柴油機，裝有中冷器的廢氣渦輪增壓，直接啟動閥啟動，凸輪采用大直徑凸輪軸，其燃油凸輪與軸和正時齒輪與軸均為液壓緊固，氣缸和軸頸號碼1、2、3、4、5、6從功率輸出端數(shù)起，該機使用的滑油型號為580CF-4。

表1 設(shè)備參數(shù)

1.2 柴油機潤滑油系統(tǒng)

在柴油機潤滑系統(tǒng)的管理中，正確選擇合適的油品非常關(guān)鍵。不同類型的柴油機，其結(jié)構(gòu)特點和轉(zhuǎn)速也不同：若配合間隙大就需要使用粘度大的潤滑油；轉(zhuǎn)速高則需要摩擦副表面布油快，對應(yīng)的滑油粘度較低[1]。柴油機潤滑系統(tǒng)的作用是保證供給柴油機動力裝置各運動部件的潤滑和冷器所需的潤滑油，起到減磨、冷卻、清潔、密封、防腐、減輕噪音、轉(zhuǎn)遞動力作用[2]。安慶大發(fā)柴油機6DK-20的潤滑油系統(tǒng)如圖1所示，潤滑油泵從柴油機的循環(huán)油柜通過濾器吸入滑油，送到滑油冷卻器，一路潤滑油經(jīng)過滑油冷卻器內(nèi)部冷卻，另一路旁通后通過溫度控制閥和冷卻的滑油混合后排出，排出口設(shè)有三通閥，確保滑油異常高壓時手動轉(zhuǎn)換三通閥到循環(huán)油柜，混合后的滑油經(jīng)過雙聯(lián)濾器過濾后送至設(shè)備各部件起到潤滑作用：1）再次通過潤滑油細(xì)濾器送至增壓器裝置潤滑軸承；2）通過曲軸內(nèi)部通道，滑油供應(yīng)至主軸承、曲柄銷、活塞銷、活塞頭進行潤滑和冷卻；3）滑油供應(yīng)至凸輪軸、缸頭搖臂、進排氣閥機構(gòu)進行潤滑；4）滑油供應(yīng)至定時齒輪、調(diào)速器驅(qū)動機構(gòu)、冷卻水泵齒輪進行潤滑；5）滑油供應(yīng)至進排氣擺臂機構(gòu)進行潤滑；6）滑油供應(yīng)至高壓油泵潤滑柱塞套筒偶件，這個設(shè)計在發(fā)電柴油機里很少見，也很容易被輪機管理者忽視。

圖1 潤滑油系統(tǒng)圖

1.3 柴油機的高壓油泵

高壓油泵內(nèi)部機構(gòu)（見圖2）設(shè)計了3個主要通道，圖中的A孔是燃油通道，B孔是燃油和滑油的泄漏監(jiān)測通道，C孔是滑油潤滑通道。燃油通過A孔進入到高壓油泵本體后到達本體和套筒的上部環(huán)形空間，經(jīng)過圖2中套筒外的A1燃油潤滑孔穿過內(nèi)部鉆孔到達套筒內(nèi)的A2內(nèi)環(huán)形槽，潤滑柱塞套筒偶件。B孔的泄漏檢測通道是圖2中套筒內(nèi)部B2內(nèi)環(huán)形槽通過內(nèi)部鉆孔到達套筒外表面的B1孔，經(jīng)過B1再到達高壓油泵本體B孔，B孔經(jīng)過油管接到漏油警報，持續(xù)監(jiān)測發(fā)電機高壓泵的燃油漏泄情況。圖2中的C孔是來自滑油泵的高壓滑油接到高壓油泵本體和套筒間C1孔，經(jīng)過套筒內(nèi)部的鉆孔到達套筒內(nèi)表面的C2內(nèi)環(huán)形槽，潤滑柱塞偶件。由于在柱塞套筒和高壓油泵本體間設(shè)計有圖2中O1、O2、O3三道O形密封令，把燃油通道、泄漏檢測通道、滑油潤滑通道相互隔開，互不相通。不過在高壓油泵正常運轉(zhuǎn)時，柱塞套筒偶件做的再精密，也會存有工作間隙，加上柱塞套筒偶件長期運行的正常磨損，A2內(nèi)環(huán)形槽處的燃油還是會少量滲漏到B2內(nèi)環(huán)形槽，同樣C2內(nèi)環(huán)形槽處的滑油也會滲漏到B2內(nèi)環(huán)形槽，柴油機正常運轉(zhuǎn)中，B泄油口微量泄漏是正?，F(xiàn)象。

2　故障現(xiàn)象

3臺發(fā)電柴油機長期有不同程度的系統(tǒng)滑油異常消耗現(xiàn)象，一直困擾著船舶管理人員，也威脅著船舶安全。通過查看柴油機檢修記錄簿中大修保養(yǎng)數(shù)據(jù)和輪機日志滑油消耗記錄，統(tǒng)計出3臺發(fā)電機系統(tǒng)潤滑油消耗數(shù)據(jù)，如表2所示。NO.1發(fā)電柴油機距離上次大修保養(yǎng)已運行4052 h，每天系統(tǒng)滑油消耗30.4 L;NO.2發(fā)電柴油機距離上次發(fā)電機大修保養(yǎng)已運行7120 h，每天系統(tǒng)滑油消耗59.8 L;NO.3發(fā)電柴油機距離上次大修保養(yǎng)已運行8526 h，每天系統(tǒng)滑油消耗70.2 L,正常1臺發(fā)電柴油機的滑油每日消耗在10 L以內(nèi)。通過發(fā)電機滑油循環(huán)油柜油位的多次連續(xù)測量監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)NO.3號發(fā)電柴油機在不運行時，滑油也有消耗。

圖2 高壓油泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

表2 3臺發(fā)電機系統(tǒng)潤滑油消耗數(shù)據(jù)

3　故障建模和檢查情況

船舶發(fā)電機大量的滑油消耗，長期找不出原因，給船東帶來了很大的經(jīng)濟損失，也加劇了地球能源短缺的速度，同時污染環(huán)境。考慮NO.3發(fā)電柴油機吊缸檢修后工作時間，先檢查NO.3發(fā)電機的情況。通過圖1滑油系統(tǒng)圖可看出，透平軸承潤滑、主軸承、曲柄銷、活塞銷潤滑、活塞頭冷卻、凸輪軸承、缸頭搖臂、進排氣閥機構(gòu)潤滑、定時齒輪、調(diào)速器驅(qū)動齒輪、冷卻水泵齒輪、進排氣擺臂機構(gòu)潤滑后的滑油都返回滑油循環(huán)油柜，而滑油和外界相關(guān)聯(lián)導(dǎo)致滑油消耗的地方可能有4個方面：滑油冷卻器泄漏、進排氣閥桿間隙過大、活塞環(huán)刮油環(huán)和缸套間隙過大、高壓油泵。參照圖3故障檢查流程模型，進行故障查找。

圖3 故障檢查流程模型

1）檢查機身滑油的外漏情況，平時值班檢查時，要有泄漏就可以明顯發(fā)現(xiàn)，所以透平軸承潤滑、主軸承、曲柄銷、活塞銷潤滑，活塞頭冷卻、凸輪軸承、缸頭搖臂、進排氣閥機構(gòu)潤滑、定時齒輪、調(diào)速器驅(qū)動齒輪、冷卻水泵齒輪、進排氣擺臂機構(gòu)基本可以排出。

2）滑油冷卻器要是有泄漏，發(fā)電柴油機膨脹水箱可以看到滑油漂浮，NO.3發(fā)電柴油機正常運轉(zhuǎn)時膨脹水箱沒有異常，基本可以排除。

3）如果由于缸內(nèi)燃燒狀況差，逐步導(dǎo)致其運動部件磨損，氣閥閥桿在導(dǎo)管運動過程中由于受顆粒的磨損，導(dǎo)致配合間隙增大，滑油進入燃燒室而消耗?；钊h(huán)與缸套過度磨損后，導(dǎo)致活塞環(huán)“泵油”現(xiàn)象加劇，滑油會被壓入燃燒室[3]。理論上可以從煙色觀看，但實際中通過柴油機的排煙顏色判斷時，必須是大量潤滑油燃燒，煙色為淡藍(lán)色即滑油燃燒[4]?；拖倪_不到一定的量很難看出，可以通過吊缸保養(yǎng)進行對零件和間隙進行測量分析?？紤]NO.3發(fā)電柴油機已運行8526 h，決定提前吊缸保養(yǎng)，活塞環(huán)、刮油環(huán)全部換新，進排氣閥和導(dǎo)套密封圈全部換新，對發(fā)電柴油缸套、活塞環(huán)進行測量，數(shù)據(jù)在允許磨損范圍內(nèi)，如表3和表4所示。NO.3發(fā)電柴油機吊缸保養(yǎng)后滑油消耗依然是每天70.2 L。吊完缸后發(fā)現(xiàn)柴油機在不運轉(zhuǎn)時滑油有消耗，油底殼油位下降。

表3 NO.3發(fā)電機缸套測量數(shù)據(jù)（mm)

表4 NO.3發(fā)電機活塞環(huán)搭扣間隙測量數(shù)據(jù)（mm)

4）偶件的潤滑方式主要是邊界潤滑，但在實際工作中，精密偶件在燃油高壓作用下會發(fā)生變形和橫向運動，形成流體潤滑[5]。通過圖1潤滑油系統(tǒng)圖可以看出有單獨的潤滑油到高壓油泵，研究圖2高壓油泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)電柴油機高壓油泵設(shè)計了滑油潤滑內(nèi)部通道，在吊缸前忽略了這細(xì)微設(shè)計。發(fā)電柴油機吊缸檢修完成，滑油繼續(xù)消耗異常，仔細(xì)查閱資料和說明書才發(fā)現(xiàn)高壓油泵的柱塞套筒偶件有單獨的滑油潤滑，加上柴油機停止運轉(zhuǎn)時滑油油位也降低，更加懷疑高壓油泵了，拆開高壓油泵的泄漏總管，不斷有黑色重油連續(xù)泄漏，用強光手電仔細(xì)查看，泄漏總管黑色重油里還伴隨著滑油痕跡，因為高速四沖機滑油顏色較深，查看的時候不太明顯，需要仔細(xì)觀察。這時基本確定是高壓油泵有滑油泄漏，為了確定泄漏的缸數(shù)和泄漏量，6個缸的高壓油泵泄漏油管全部拆開，全部接上取樣器，分別測試柴油機運行和停止時的24 h滑油泄漏量，定量定性分析泄漏情況，分析出3、4、6缸泄漏嚴(yán)重，1、2、5缸泄漏較輕，具體如表5所示。

表5 NO.3發(fā)電機高壓泵泄漏量數(shù)據(jù)（升/天）

5）拆檢高壓油泵發(fā)現(xiàn)圖2中套筒和高壓油泵本體的O1、O2、O3三道O形密封令全部有不同程度的老化。

4　故障分析

圖2中柱塞套筒偶件的第1道O型密封令O1老化，會導(dǎo)致密封令上面套筒和高壓油泵本體間的環(huán)形空間燃油，直接泄漏到O1和O2密封令之間。泄漏到O1和O2密封令間的燃油，通過圖2中相對應(yīng)位置的高壓油泵本體B泄油口連接到泄漏總管，回到泄油柜。滑油也是同樣的原理，滑油先是通過圖2中高壓油泵本體上的C滑油進口到達圖2中柱塞套筒偶件的C1孔，這時如果O2號密封令老化，滑油會直接泄漏到O1和O2密封令之間，和泄漏的燃油混合一起泄放到泄漏油柜。

5　故障解決并實測數(shù)據(jù)驗證

1)NO.3發(fā)電柴油機的3、4、6缸高壓油泵拆解，O型密封令全部換新，發(fā)電柴油機的實測滑油消耗數(shù)據(jù)，如表6所示，每24 h 15.5 L,這個時候問題已基本解決。

2)NO.3發(fā)電柴油機的1、2、5缸高壓油泵繼續(xù)拆解，O型密封令全部換新，發(fā)電柴油機的實測滑油消耗數(shù)據(jù)，如表6所示，每24 h 7.3 L,3號發(fā)電柴油機滑油消耗量恢復(fù)正常。

3)NO.1和NO.2發(fā)電柴油機的高壓油泵也全部拆解，O型密封令換新，發(fā)電柴油機的實測滑油消耗數(shù)據(jù)，如表6所示，NO.1發(fā)電柴油機每24 h 6.8 L,NO.2發(fā)電柴油機每24 h 7.2 L，滑油消耗全部恢復(fù)正常，困擾已久的滑油異常消耗故障完全解決。

表6 3臺發(fā)電機故障解決后滑油消耗實測數(shù)據(jù)

6　結(jié)語

為杜絕此類船用發(fā)電柴油機滑油異常消耗的故障，提出以下建議：

1）要合理正確使用輪機員積累的寶貴經(jīng)驗，不能完全單一地憑經(jīng)驗來處理所有問題，每條船舶的設(shè)備說明書都要仔細(xì)研讀，因為同型號的設(shè)備在不斷技術(shù)更新，說明書版本內(nèi)的部分內(nèi)容會有同步改進。只有學(xué)習(xí)系統(tǒng)的理論知識和熟悉設(shè)備說明書，才能更快地發(fā)現(xiàn)問題并分析深層次原因，在解決故障時少走彎路，也能更加有效地管理機械設(shè)備。

2）船舶加強對高壓油泵的維護保養(yǎng)，做好設(shè)備和重要零部件運行時間?計，定期進行高壓油泵的拆解保養(yǎng)工作，避免不必要的經(jīng)濟損失。平時加強發(fā)電柴油機的漏油警報的測試工作，確保漏油警報隨時可用。

3）公司體系管理要落實有效性，對重要設(shè)備的工作時間監(jiān)督要細(xì)化，重要設(shè)備和部件要堅持定期檢修，不可視情維修，保證設(shè)備安全可靠，保障船舶航行安全，保護海洋環(huán)境。

參考文獻：

[1]駱秀金.發(fā)電柴油機滑油異常消耗故障實例分析[J].船舶物資與市場,2023,31(06):83-86

（來源：輪機課堂）