石擁軍

摘要：針對四沖程船舶主機由于管理和潤滑等原因易出現(xiàn)連桿軸承損壞的現(xiàn)狀，通過對某輪四沖程船舶主機連桿大端軸承燒損事故的案例分析并結合船舶輪機管理的要點，采用案例分析與原因推斷相結合的方法，推斷出了四沖程船舶主機連桿軸承損壞的原因并給出了預防對策，盡可能的避免了四沖程船舶主機連桿大端軸承燒損事故的發(fā)生。

關鍵字：連桿大端軸承 損壞 原因分析

在船用柴油機中，四沖程中速機與二沖程低速機相比，由于轉速高、滑油容易污染及工作條件差等原因，曲軸、主軸承和連桿大端軸承更容易出現(xiàn)故障。在四沖程中速柴油機的曲軸及軸承故障中，其中較為嚴重的一個故障是曲軸及軸承燒損事故。主機曲軸軸承的燒損，會導致曲軸粘著磨損[1]，曲軸硬度增大，甚至出現(xiàn)裂紋。一旦發(fā)生曲軸燒損事故，靠船員自身力量一般難以修復，對海上航行船舶的安全構成嚴重威脅，同時由于船舶停航、需要請專業(yè)公司進行磨軸，而給船東造成極大的經(jīng)濟損失。

1 某輪連桿大端軸承燒損案例

1.1故障經(jīng)過

某輪2010年11月29日航行途中，0741L于日本Akashi Kaikyo Traffic Route水域 ，機艙出現(xiàn)主機高溫淡水（HT系統(tǒng)）壓力報警，備用泵啟動，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)主機空冷器高溫淡水橡膠軟接頭一直破裂漏水，輪機長立即電告駕駛臺要求停車更換，經(jīng)船長同意，0852L主機完車，船舶拋錨。

0924L主機起動，0942L轉駕駛臺控制，0945L船舶起錨續(xù)航。1052L電機員巡回檢查中發(fā)現(xiàn)，主機油霧濃度儀黃燈在3-4格左右閃爍，輪機長得知后立即用電子點溫計對各缸曲拐箱道門進行探測，發(fā)現(xiàn)主機4#缸曲拐箱道門溫度比其他缸曲拐箱道門溫度偏高10℃左右，并發(fā)現(xiàn)主機滑油壓力持續(xù)下降，輪機長立即將主機滑油電動泵由備用位置轉為手動開啟位置；轉換使用主機滑油自沖旁通濾器；轉換使用主機滑油雙聯(lián)細濾器，以保持主機滑油壓力。1112L船舶靠泊于大阪C-12E碼頭，駕駛臺電告機艙完車。

在完車操作過程中，于1123L主機轉速420RPM時，出現(xiàn)了主機油霧濃度報警、主機應急停車報警并自動停車，輪機長即要求合上主機盤車機、啟動氣缸油泵、打開主機各缸示功閥進行盤車。盤車至1230L，打開主機所有缸的曲拐箱道門檢查，發(fā)現(xiàn)主機4#缸連桿大端軸瓦變形。撬動各缸連桿大端，均能軸向移動。輪機長立即組織人員打開主機4#缸連桿大端軸承，1400L軸承拆出，檢查發(fā)現(xiàn)主機4#缸連桿大端軸承及軸頸過熱損壞，曲軸頸及軸瓦損壞情況見下圖。

1.2 主機機型、供電及滑油系統(tǒng)情況

該輪主機是MAK 8M552C四沖程柴油機，正常運行時主機定速500r/min。其動力輸出分兩路：前端經(jīng)齒輪驅動自帶滑油泵，后端經(jīng)變速齒輪箱驅動調距槳和軸帶發(fā)電機。全船的電力供應：正常航行時由軸帶發(fā)電機提供，機動航行期間則由柴油發(fā)電機提供。主滑油系統(tǒng)有兩臺油泵：一臺是由主機曲軸驅動的自帶式油泵，主機正常運行中的滑油由它供應；另一臺是由主電網(wǎng)供電的主滑油泵。兩臺泵并聯(lián)在系統(tǒng)上。電力驅動的主滑油泵的控制方式有：自動/手動。自動的條件是：主滑油系統(tǒng)壓力低于0.25MPa或主機轉速低于300rpm時，則自動啟動；主機轉速高于300rpm且主滑油系統(tǒng)壓力大于0.25MPa，則自動停止。連桿大端的潤滑由主滑油系統(tǒng)經(jīng)曲軸鉆孔流到曲柄銷軸承完成。

2. 連桿大端軸承燒損故障原因分析

引起連桿大端軸承燒損的原因很多，如：軸承的材質，軸瓦的澆注工藝，曲柄銷和軸瓦的配合間隙，軸承安裝工藝，主機的負荷，軸瓦、軸頸表面的粗糙度，滑油的品質和供應量[2]等。

由于故障原因很多，為此機務人員做了大量細致的檢查工作。通過對燒損的軸承的檢查和測量，未發(fā)現(xiàn)有白合金的局部脫落及偏磨，但軸承表面有明顯的燒痕和拉毛的現(xiàn)象，另外，在故障發(fā)生前，主滑油系統(tǒng)中的濾器上也未發(fā)現(xiàn)明顯的白合金粉末。由這些可分析得出，軸承、材質和澆注工藝滿足運行要求。大端軸承的安裝是根據(jù)說明書進行操作的，不存在安裝工藝的問題。軸承的配合間隙經(jīng)塞尺法測量也在要求范圍之內。主機沒有超負荷運行，軸承安裝時對表面粗糙度都進行仔細檢查，符合規(guī)范?；偷亩ㄆ诨炛?，其品質滿足運行要求。綜合上述分析，最大的疑點就是滑油的供應量不足。

檢查報警記錄，發(fā)現(xiàn)在拋錨完車時主機曾發(fā)生滑油低壓報警，經(jīng)詢問相關船員，得知由于高溫淡水膨脹接頭破裂，高溫淡水壓力波動使得高溫淡水備用泵自動啟動，在停備用高溫淡水泵時誤將備用滑油泵從備用位置轉換至停止位置，因此在停車時備用電動滑油泵未能及時啟動，造成滑油壓力低壓報警。由此可見此次連桿大端軸承故障的直接原因是停車時滑油的供應量不足造成?；偷墓坎蛔銓е逻B桿大端軸承在一定時間內潤滑、冷卻不良，局部很可能產(chǎn)生干磨、過熱。干磨處軸承白合金被拉毛和燒傷，增加了軸承表面的粗糙度。冷卻不足引的過熱，可能會使軸承在某些部位因熱脹而咬合，稍一運動，咬合處的金屬被撕裂，這也會增加軸承表面粗糙度。粗糙度的增加使運動副之問無法形成良好的潤滑油膜，整個軸承表面就產(chǎn)生燒損現(xiàn)象，嚴重時軸瓦與曲柄銷就咬合在一起。

另外，由于該輪主機曲拐箱油霧濃度報警裝置靈敏度較高，多次發(fā)生誤報警，導致主機在正常運行中多次自動停車。一旦主機發(fā)生自動停車，軸帶發(fā)電機就跳電，引起主電網(wǎng)失電，機艙內所有的運行設備被迫停止。而柴油發(fā)電機的自動啟動并車性能又差，不能及時恢復電力供應。在這期間，一方面，由于滑油自帶泵的低轉速乃至停轉，其所產(chǎn)生的油壓和油量不足以提供良好的潤滑和冷卻；另一方面，主電網(wǎng)的失電，又使該自動啟動的主滑油泵不能發(fā)揮作用。這一系列的連鎖反應也會導致連桿大端軸承在一定時間內潤滑、冷卻不良，局部很可能產(chǎn)生干磨、過熱，引起軸承受損。

由此看出，此次連桿大端軸承受損的直接原因是停車時主機電動滑油泵未能及時啟動；間接原因是主機正常運行中的故障自動停車和由此引起的電網(wǎng)失電，使連桿大端軸承處的滑油供應出現(xiàn)了中斷。而該軸承由于其本身的位置特點，供油正常時潤滑情況不理想，在缺油的情況下，潤滑更加惡劣，以致發(fā)生燒損事故。綜合上述分析，減少人為失誤和解決主機的故障自動停車是避免連桿大端軸承燒損的一項主要工作。

3 預防對策

（1）曲拐箱油霧報警器應定期進行校驗、維修，確保其工作正常。因軸承過熱使滑油氣化等原因會使油霧警報器報警，萬一其失靈而檢測不到這些事故征兆，極易造成事故擴大，發(fā)生惡性事故。在主機運行中如發(fā)生警報器報警，要及時停車，分析查找原因，采取必要的措施，確保機器安全運轉[3]。

（2）主機完車后，盤車潤滑、冷卻不少于1小時，除非檢修需要，最好保持滑油泵連續(xù)運行。這一點在實際中往往被忽視。對定速柴油機來說，剛完車時，軸承的熱負荷還很大，如缺乏有效的冷卻，可能會使軸承因熱脹而咬合，下次啟動時咬合處就被撕裂。

（3）保證柴油機運轉良好工況。良好的燃燒，各運行參數(shù)的調整，活塞環(huán)的密封性，缸套磨損后的橢圓度對減少滑油污染非常重要[4]。吊缸時，一定要準確測量缸套內徑，缸套磨損到一定程度時要換新，不要等到磨損極限再換新。這是由于缸套磨損到一定值后，雖然按照說明書的要求，可以理論上繼續(xù)使用，但活塞缸套間隙變大，導致燃燒產(chǎn)物漏入曲拐箱增加，滑油消耗增加，污染加重。嚴重時，會引起軸瓦異常磨損、燒瓦。

需勤檢查曲拐箱，密切注意自清濾器沖洗頻率及雙聯(lián)濾器臟堵頻率，從而決定缸內工況及活塞環(huán)是否斷裂，缸套、活塞是否損壞。按說明書要求12000h必須吊缸檢查，不得拖延時間。定期進行油頭泵壓，進、排氣閥研磨，噴油定時校正；定期爆壓檢測，避免爆燃和各缸負荷不均勻造成的部件應力過大。

（4）定期測量拐擋差、各軸承間隙、K值并存檔。中速機的曲軸剛性較低速機強，拐擋差值不能明顯地反映出主軸承細微的變化，有時甚至個別主軸承懸空仍未發(fā)現(xiàn)，故應仔細研究分析開檔的微小變化，并認真做好記錄。對有懷疑的主軸承要認真檢查。平時在維修保養(yǎng)時，應有計劃地對主軸承及連桿軸承逐個進行檢查，做好記錄。防止軸承座變形及軸瓦彈性不足，加強檢查軸承螺栓扭力、軸瓦配合間隙、軸承座孔過熱一般會產(chǎn)生向內收縮變形，軸頸過熱后其表面硬度增大，變藍變黑，產(chǎn)生不同程度的裂紋、軸線彎曲。另外，爆壓不均、爆燃也會產(chǎn)生軸承座孔的變形趨勢；連桿軸瓦K值小于極限0.7mm，必須更換軸瓦或軸承座。配置軸承溫度檢測裝置，加強滑油溫度監(jiān)控，值班時注意煙霧濃度報警。

（5）加強滑油系統(tǒng)管理?；臀廴臼且疠S及軸瓦損壞的主要原因，四沖程主機滑油易受污染，對滑油的管理，保證滑油的清凈性，減少滑油的消耗是日常管理的一大重點。為此，需要注意如下幾點：

① 正確使用分油機。由于是四沖程柴油機又燃燒重油，為此保證凈油機不間斷工作和分離效果是相當重要的。注意保持分離溫度在90℃～95℃之間，不能過低，合理選擇比重環(huán)，分離流量控制在分油機額定流量的25%一30%左右。

② 各濾器要定期清洗，并檢查濾芯有無濾網(wǎng)破損，滑油有無旁通現(xiàn)象；自清濾器工作是否正常，注意其沖洗空氣和滑油壓力，流量是否正常、沖洗次數(shù)是否正常，如沖洗次數(shù)增多，說明滑油質量惡化，要查找原因，并予排除；滑油濾器中的濾網(wǎng)要使用合格產(chǎn)品，保證目數(shù)，流通面積，破損強度；定期清洗雙聯(lián)濾器濾筒。

③ 滑油壓力變化。此滑油系統(tǒng)最后一道主軸承滑油壓力保證在0.4MPa～0.5MPa范圍內。壓力下降必須查找原因，檢查壓力表、滑油泵工作是否正常，滑油是否泄漏，軸承間隙是否磨損變大，滑油濾器是否堵塞，調壓閥是否正常，通過曲拐箱檢查各缸缸套，活塞及活塞環(huán)是否損壞導致滑油臟堵，檢查各潤滑點的油流情況。

④ 適當縮短滑油取樣化驗時間，認真分析化驗結果并存檔以便連續(xù)監(jiān)控.

（6）檢查減振器與彈性聯(lián)軸器。這一點往往被輪機管理人員疏忽，平時應加強檢查這些部件螺栓、橡膠環(huán)有無撕裂、是否缺少硅油而影響軸系對中偏差帶來的軸系振動增加所產(chǎn)生的不良后果，加強傳動齒輪檢查，防止斷油或缺油造成潤滑不良后果。

4 結束語

四沖程船舶主機的連桿大端軸承燒損直接影響到船舶的航行安全，尤其在大風浪天氣，所以加強日常的維護保養(yǎng)和管理及按照輪機操作的要求進行操作直接關系到船舶的安全。在平時工作中應加強管理，多觀察，多分析，多總結經(jīng)驗，防止類似事故發(fā)生。

參考文獻：

[1]劉海明.某型副機連桿大端軸承頻繁損壞的原因分析[J].航海技術，2005，6：63-64.

[2]王瑞宣. J.R輪主機連桿大端化瓦事故原因分析及處理措施[J].中國修船，2006，3（19）：18-20.

[3]黎思敏.某型引進船用柴油機連桿大端軸瓦鍍層剝落研究.中國修船，2007，6（20）：17-21.

[4]李紅，張宗杰.B系列柴油機連桿燒瓦故障分析及對策.內燃機工程，2003，2（24）：78-81.