趙金亮

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司曹妃甸FPSO作業(yè)公司 天津 300457）

主機(jī)燃油泄漏到滑油系統(tǒng)的故障原因分析

趙金亮

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司曹妃甸FPSO作業(yè)公司 天津 300457）

本文簡(jiǎn)述了MAN 16V32/40型雙燃料柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)，燃油泄漏到滑油系統(tǒng)造成滑油污染的案例。文中對(duì)滑油污染后，主機(jī)出現(xiàn)的問(wèn)題和當(dāng)時(shí)主機(jī)運(yùn)行狀況及主機(jī)的保護(hù)控制系統(tǒng)的反應(yīng)做了描述。針對(duì)主機(jī)出現(xiàn)的現(xiàn)象和控制系統(tǒng)的反應(yīng)，操作維修人員做大量的檢查確認(rèn)，最后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的所在，及時(shí)維修?；拖到y(tǒng)遭污染后，會(huì)對(duì)主機(jī)的運(yùn)行造成很大的危害，甚至損壞主機(jī)造成事故。在以后的工作中，我們通過(guò)各種技術(shù)手段來(lái)避免燃油泄漏到主機(jī)滑油系統(tǒng)中，另外運(yùn)用各種方法監(jiān)測(cè)滑油狀況，保證主機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

雙燃料柴油機(jī)；燃油污染滑油；運(yùn)行狀況及現(xiàn)象；防護(hù)措施

1 動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行狀況

曹妃甸FPSO的動(dòng)力系統(tǒng)是5臺(tái)MAN16v32/40型柴油機(jī)和1臺(tái)solar titan130型透平組成的，MAN 16v32/40柴油機(jī)最大可用功率是7540KW，solar titan130最大功率是12.5WM。曹妃甸油田在正常生產(chǎn)時(shí)總的設(shè)備載荷28MW左右，外輸時(shí)達(dá)到30MW左右，這個(gè)負(fù)載下，需要1臺(tái)透平和4臺(tái)主機(jī)在線，由于受天然氣量限制，透平帶載6WM，每臺(tái)主機(jī)帶載5.5MW，外輸時(shí)每臺(tái)主機(jī)帶載6.2MW左右。

2 主機(jī)出現(xiàn)的故障及檢查

2.1 主機(jī)出現(xiàn)的故障

2013年3月6號(hào)，動(dòng)力值班人員在MCC檢查完主機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)后，到主機(jī)房巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)3#主機(jī)的油霧探測(cè)器指示器在1到4之間波動(dòng)（油霧探測(cè)器的關(guān)斷值是10）。正常情況下，油霧探測(cè)器是在0的位置，不會(huì)波動(dòng)的。油霧探測(cè)器的波動(dòng)意味曲軸箱里油氣濃度的增大了，很可能是設(shè)備某個(gè)地方出了問(wèn)題。迅速啟動(dòng)備用機(jī)，將3#主機(jī)下線。

因?yàn)橛挽F探測(cè)器波動(dòng)幅度不大，我們不需要緊急停車。在備用機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，我們?cè)俅螜z查了3#主機(jī)所有的運(yùn)行參數(shù)：主機(jī)的各缸飛濺油溫度，最高值和最低值相差2度，正常；檢查主機(jī)主軸瓦溫度正常，檢查主機(jī)滑油壓力和溫度，各缸排煙溫度，冷卻水系統(tǒng)數(shù)據(jù)均正常；測(cè)量曲軸箱壓力2mbar,壓力正常，用點(diǎn)溫槍檢查主機(jī)凸輪軸軸瓦及推力軸瓦的外部溫度，正常；并從滑油管線進(jìn)主機(jī)前的取樣口取樣，送到化驗(yàn)室蒸餾法測(cè)量滑油含水。另外主機(jī)冷卻水儲(chǔ)存罐的液位也沒(méi)有明顯變化。

待主機(jī)停穩(wěn)，設(shè)備需要后潤(rùn)滑15分鐘。期間我們檢查了滑油分油機(jī)的水封水管線，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有水流出，從而排除了有水通過(guò)滑油分油機(jī)進(jìn)入主機(jī)滑油系統(tǒng)的可能性。待主機(jī)后潤(rùn)滑完成后，隔離主機(jī)等待后續(xù)檢查。

2.2 主機(jī)故障檢查

油霧探測(cè)器是主機(jī)的一個(gè)監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)，工作原理是它能及時(shí)檢測(cè)出有否因軸承過(guò)熱或活塞環(huán)損傷造成過(guò)量漏氣等故障而導(dǎo)致在曲軸箱內(nèi)形成油霧，從而監(jiān)視柴油機(jī)的主要運(yùn)行部件——曲軸和氣缸的工作狀況是否正常。在柴油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中它通過(guò)采樣管系不停地抽出曲軸箱內(nèi)的油氣，并送至一個(gè)靈敏且準(zhǔn)確的濃度測(cè)量裝置。該濃度測(cè)量裝置包括一個(gè)紅外線發(fā)射二極管和對(duì)側(cè)一個(gè)光電接收二級(jí)管。光電二級(jí)管感受紅外線產(chǎn)生的光強(qiáng)度，并將光強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送至電子鑒定裝置來(lái)判定設(shè)備是否出現(xiàn)問(wèn)題。

首先儀表人員檢查油霧探測(cè)器是否正常。檢查油霧探測(cè)器取樣管線中的介質(zhì)是什么東西，水還是油。另外需要檢查油霧探測(cè)器的工作狀態(tài)。檢查后確認(rèn)油霧探測(cè)器沒(méi)有問(wèn)題，工作正常。然而在油霧探測(cè)器取樣管線中，有輕質(zhì)油一樣的液體，但不是水，另外這種液體有很濃烈的燃油味。

另外針對(duì)油霧探測(cè)器工作原理和監(jiān)測(cè)的設(shè)備的部位，我們重點(diǎn)檢查主機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件是否有異常，并確認(rèn)是否有水進(jìn)入了滑油系統(tǒng)。我們打開(kāi)3#主機(jī)曲軸箱邊蓋和凸輪軸邊蓋，1.檢查了曲軸的主軸瓦和連桿瓦，活塞和缸套，這個(gè)位置是檢查的重點(diǎn)，也是最容易引起油霧探測(cè)器波動(dòng)和報(bào)警的部位。用點(diǎn)溫槍檢查主軸瓦和連桿瓦的溫度，活塞和缸套的溫度，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常情況，相同位置點(diǎn)的溫度相差不大。通過(guò)外觀檢查主機(jī)主軸瓦和連桿瓦的邊緣，確認(rèn)主軸瓦和連桿瓦沒(méi)有異常，并用撬杠輕輕撥動(dòng)連桿，確認(rèn)連桿瓦能在曲軸上左右滑動(dòng)，并仔細(xì)檢查連桿瓦和曲軸表面有無(wú)異常。2.檢查活塞和缸套表面，確認(rèn)表面是否有磨損，拉傷的痕跡。正常，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。3.檢查主機(jī)曲軸箱油底殼有無(wú)鐵屑或者金屬等物質(zhì)，檢查前后驅(qū)動(dòng)齒輪有無(wú)異常，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。4.檢查是否有水泄漏到曲軸箱的跡象。特別注意缸頭閥座是否漏水，缸套內(nèi)側(cè)和外側(cè)有無(wú)漏水的跡象，檢查曲軸箱內(nèi)部等有可能出現(xiàn)漏水問(wèn)題的地方，沒(méi)有異常。5.檢查主機(jī)的凸輪軸軸瓦和推力軸承也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。6.電動(dòng)盤車，盤車到活塞上止點(diǎn)和下至點(diǎn)進(jìn)一步檢查缸套和活塞有無(wú)磨損和拉傷的痕跡，并檢查各部件運(yùn)動(dòng)時(shí)有無(wú)異常，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。在盤車過(guò)程中發(fā)現(xiàn)B4的缸頭輕微漏水，冷卻水順著缸頭內(nèi)壁流到曲軸箱里。

但我們分析這不是油霧探測(cè)器波動(dòng)的原因，因?yàn)樵谡＿\(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣缸里的冷卻水是不會(huì)從氣缸內(nèi)壁流入曲軸箱的。為了不干擾我們檢查，在主機(jī)經(jīng)過(guò)足夠的冷卻后，我們放掉機(jī)體中的冷卻水，防止水進(jìn)入滑油形成乳化。并標(biāo)記漏水位置以后維修。

啟動(dòng)預(yù)潤(rùn)滑油泵檢查主機(jī)的潤(rùn)滑情況，都正常，在主機(jī)滑油泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)3#主機(jī)滑油氣味有很重的燃油的味道，滑油的顏色也有點(diǎn)黑。由此我們猜測(cè)是否有燃油進(jìn)入了滑油系統(tǒng)。

由于海上的化驗(yàn)設(shè)備有限，我們只能檢測(cè)主機(jī)滑油含水和閃點(diǎn)。蒸餾法測(cè)量結(jié)果是含水0.05%，閃點(diǎn)高于170度（CATEX 30DP SEA40滑油閃點(diǎn)為240度，超出了現(xiàn)有設(shè)備的測(cè)量量程），0.05%的滑油含水是不會(huì)引起油霧探測(cè)器波動(dòng)的?；椭惺欠窈腥加?，需要取滑油油樣送陸地化驗(yàn)，檢查滑油的各個(gè)數(shù)據(jù)是否合格。

3 主機(jī)燃油泄漏進(jìn)滑油系統(tǒng)故障的檢查確認(rèn)

燃油進(jìn)入滑油的故障，主要檢查主機(jī)的高壓油泵和噴油器，這兩個(gè)部件是出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)造成燃油進(jìn)入滑油系統(tǒng)。

3.1 高壓油泵的檢查

圖1 高壓油泵結(jié)構(gòu)圖

圖2 高壓油泵驅(qū)動(dòng)輪

首先檢查高壓油泵（如圖1），燃油在高壓油泵的燃油腔里，并通過(guò)柱塞的上下運(yùn)動(dòng)將燃油輸送到噴油器里。高壓油泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃油腔里的燃油壓力波動(dòng)比較大，如果燃油發(fā)生泄漏，需要通過(guò)3道密封圈才能進(jìn)入下面滑油泄放的空間內(nèi)，或者工藝孔上的絲堵?lián)p壞脫落造成燃油泄漏。檢查時(shí)我們打開(kāi)主機(jī)燃油管線閥門，保持燃油管線壓力正常，電動(dòng)盤車，通過(guò)高壓油泵柱塞的上下運(yùn)動(dòng)，觀察是否有燃油從凸輪軸和高壓油泵接觸面處流出，結(jié)果并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)高壓油泵有燃油滴落的現(xiàn)象（如圖2）。

3.2 噴油器的檢查

我們打開(kāi)16個(gè)缸頭蓋，逐個(gè)拆除噴油器壓塊，檢查噴油器上部槽中是否有燃油。發(fā)現(xiàn)A8的噴油器底部有明顯的燃油（如圖3），我們拆除了A8的噴油器，在試驗(yàn)臺(tái)上效驗(yàn)，進(jìn)一步確認(rèn)是否是A8的噴油器發(fā)生故障。如(圖3)，當(dāng)效驗(yàn)壓力增加到30bar左右時(shí)，燃油就從噴油器的工藝孔堵處噴出。

圖3 噴油器泄漏燃油

問(wèn)題找到了，3#主機(jī)油霧探測(cè)器波動(dòng)是因?yàn)橛腥加瓦M(jìn)入滑油系統(tǒng)，由于燃油的揮發(fā)性高，在主機(jī)的曲軸箱里形成過(guò)多的油氣觸發(fā)油霧探測(cè)器波動(dòng)。為了確保其他的噴油器是在正常的工作狀態(tài)，我們拆除所有的噴油器，放在效驗(yàn)臺(tái)上試驗(yàn)，其他的噴油器沒(méi)問(wèn)題。更換A8的噴油器，同時(shí)將漏水的缸頭一并更換。

陸地的滑油化驗(yàn)結(jié)果顯示，滑油稀釋嚴(yán)重，大于15（正常為＜3），閃點(diǎn)為184度，降低了41度，（正常值為225度），建議更換滑油。根據(jù)化驗(yàn)要求，我們更換了主機(jī)滑油，并清潔油底殼，重新加注新滑油。

4 主機(jī)噴油器故障原因分析及預(yù)防措施

4.1 噴油器故障分析

從3#主機(jī)A8噴油器漏油位置看（如圖4），燃油是從噴油器工藝孔塞漏出的（噴油器工藝孔塞是在加工制造過(guò)程中安裝上去的）。噴油器在安裝前，需先在噴油器效驗(yàn)臺(tái)上安裝噴油嘴，并調(diào)節(jié)噴油器霧化壓力，壓力為370bar。每次噴油器在效驗(yàn)臺(tái)上效驗(yàn)時(shí)，需要檢查噴油器上的噴油嘴霧化效果，并且檢查各個(gè)密封面的狀況。在A8這個(gè)噴油器安裝效驗(yàn)時(shí)并未發(fā)現(xiàn)噴油器孔塞上有漏點(diǎn)。查看維修記錄后發(fā)現(xiàn)這個(gè)噴油器的使用時(shí)間只有三個(gè)多月，是個(gè)新的噴油器。我們從EDS系統(tǒng)中調(diào)取了當(dāng)時(shí)各缸的排煙溫度（如圖5），排煙溫度從3月6號(hào)上午9點(diǎn)左右開(kāi)始下降，最初溫度是355度左右，一直下午6點(diǎn)到停機(jī)時(shí)335度，排煙溫度下降不是很大，所以噴油嘴孔沒(méi)有堵塞，也就排除了是噴油嘴的噴油孔堵塞致使絲堵承受壓力過(guò)大造成燃油泄漏的。綜合各項(xiàng)檢查數(shù)據(jù)，我們認(rèn)為是噴油器漏油可能是工藝孔塞和工藝孔公差配合不好，從孔塞和工藝孔的縫隙中漏出來(lái)的。

4.2 改進(jìn)措施

4.2.1 操作程序優(yōu)化和檢查項(xiàng)目改進(jìn)

為了避免這種故障，我們?cè)谥鳈C(jī)的操作維護(hù)中，注意噴油器效驗(yàn)壓力不能超過(guò)允許值370bar，同時(shí)注意在370 bar這個(gè)效驗(yàn)壓力時(shí)工藝孔的絲堵處有無(wú)泄漏的跡象。另外主機(jī)在日常的停機(jī)操作中，如果主機(jī)在原油模式運(yùn)行，先將主機(jī)切為柴油模式，多運(yùn)行一段時(shí)間，讓柴油徹底清潔噴油器，避免再次起車時(shí)因?yàn)樵驮趪娪推鞯蜏啬Y(jié)而增加噴油器絲堵承受的壓力。

4.2.2 備件質(zhì)量控制

除此之外，我們與MAN廠家做了溝通，描述了噴油器出現(xiàn)的問(wèn)題，他們承認(rèn)這個(gè)噴油器的質(zhì)量確實(shí)有問(wèn)題，并做出承諾以后對(duì)備件的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)和測(cè)試。并對(duì)這個(gè)有問(wèn)題的噴油器進(jìn)行更換。

4.2.3 PM控制監(jiān)測(cè)

在主機(jī)滑油的PM中，除了三個(gè)月的滑油化驗(yàn)詳單外，我們?cè)黾恿酥軝z化驗(yàn)滑油粘度項(xiàng)目。我們的燃油在同溫度時(shí)粘度低于滑油粘度很多，因此通過(guò)對(duì)比同溫度時(shí)，主機(jī)使用中的滑油和新滑油流動(dòng)速度，來(lái)確認(rèn)使用中的滑油是否在正常的粘度內(nèi)，如果粘度超出規(guī)定，就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。同時(shí)做滴定實(shí)驗(yàn)，來(lái)對(duì)比每周滑油顏色的變化，觀察滑油是否有污染。確保在主機(jī)滑油有問(wèn)題時(shí)第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，避免損壞主機(jī)。

結(jié)語(yǔ)

柴油機(jī)燃油泄漏到滑油系統(tǒng)是很危險(xiǎn)的，尤其設(shè)備在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)設(shè)備的任何小瑕疵都會(huì)對(duì)設(shè)備造成非常大的損傷，滑油的污染對(duì)設(shè)備損害特別大，它增大了設(shè)備的磨損，造成運(yùn)動(dòng)部件不可修復(fù)的損傷。另外由于機(jī)體內(nèi)高溫，滑油中的燃油油氣可能會(huì)自燃而引發(fā)火災(zāi)，就會(huì)造成重大事故。因此對(duì)主機(jī)設(shè)備滑油系統(tǒng)的管理和維護(hù)，我們應(yīng)該慎之又慎，做到早預(yù)防，早發(fā)現(xiàn)，早解決，確保主機(jī)高效平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。