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船舶失电导致主机增压器故障实例


某船主机型号为 MAN B&W 6S42MC-C,增压器型号为 STX-TCA55。

在正常航行中,发电原动机发生故障,转速降低引起电网低频报警,主开关脱扣动作造成全船失电。

因增压器应急油箱供油不足造成增压器的轴承和油封损坏,导致转子轴过热( 见图1) 和压气叶轮磨损( 见图 2) ,严重影响船舶正常营运。

图 1 转子轴过热

图 2 压气叶轮磨损


故障现象

本船在国内沿海航行经过台州列岛时,驾驶台控制主机以经济转速113 r/min 运行,增压器转速15350 r/min,主机各缸平均排温 330 ℃,负荷指示53%,正常航速14kn;

船舶电网由No.1 副机供电,负荷320 kW,平均排温325℃。

0818 时全船失电,约15s后第一备用No.3号副机恢复供电。

经检查后主机以 40 r/min 的转速运行20 min,逐渐加车至 84 r/min,未发现主机异常; 

40min 后主机加车至 111 r/min,发现主机增压器滑油出口温度升高至70℃ ( 报警设定值) 并发生报警,随即降速至 45 r/min,主机增压器油压、油温正常; 

5min 后又加速至 90 r/min,增压器滑油再次发出高温报警,继续降速至45 r/min,航行约1h 至就近锚地。 

检查发现压气叶轮磨损,采取专用工具锁增压器转子、保持辅助风机运转的方式维持船舶运行到目的港。

后经拆检增压器,发现推力轴承损坏,压气叶轮与导流罩之间的轴向间隙3.40 mm( 极限值1.60 mm) 、径向间隙1.35 mm( 极限值 1.05 mm) ,转子轴跳动量0.09 mm( 极限值 0.03 mm) 。


原因分析故障排查

1.副机

拆检No.1 副机发现4#缸高压油泵卡阻、6#缸的2 个排气阀卡阻。

记录显示4#缸柱塞和套筒检修后使用时间为2477 h,柱塞有较深摩擦痕迹( 见图3) ,受损部位在套筒内部润滑油槽与漏油泄放油槽之间。

图 3 4#缸柱塞有较深摩擦痕迹

记录显示 6#缸缸头附件拆检后运行时间为2 428 h。

拆检 6#缸排气阀,阀杆顶部75mm 以下全是积炭( 见图 4) ,且排气阀的旋阀器无法旋转。

图 4 6#缸缸头

换新 4#缸高压油泵和 6#缸盖后,带负荷运行正常。

2.主发电机

打开 No.1 主发电机背包,检查电压自动调节器( AVR) 未见异常,检查可控硅模块也未见异常,检查 No.1 发电机控制屏也未见异常。 

3. 主开关

调取No.1主开关的报警记录,显示“BUS LOW FREQ”( 汇流排低频) 、

“CB OPEN”( 断路器脱扣) ; 

检查发电机硅整流模块的可控硅及接线正常。

为验证主开关脱扣原因,现场分别模拟副机 1 个缸和 2个缸机械故障,主开关在2个缸不发火的情况下脱扣,与事故时的报警显示一致。

4.增压器和应急油箱

对于TCA 系列增压器的应急油箱,MAN 公司不断改进高压比轴流式增压器的应急油箱的管理和增压器轴承的设计。

拆检增压器应急油箱和油路,发现其供油单向阀(见图5) 及应急油箱内部的油泥多,进油单向阀的旁通孔已被积炭堵塞,清理油箱、管路、单向阀后,应急供油测试正常。

图5 供油单向阀

应急油箱的工作原理见图 6。

图 6 应急油箱工作原理

应急油箱正常工作时,主机系统油通过进油单向阀向增压器轴承室供油,另一路经过关闭状态供油单向阀的旁通孔向应急油箱补油。

当主滑油泵停止供油时,通往轴承室的进油单向阀关闭,应急油箱储存的滑油分别通过打开状态供油单向阀向轴承室供油,一路通过溢油管流出。

应急油箱设计供油时间约30min,满足应急时增压器轴承润滑需求。

如果供油管单向阀堵塞,进入应急油箱内储存的油量不足,则不能确保应急时对增压器轴承的润滑需求。


故障分析

1.直接原因

增压器应急油箱的单向节流孔堵塞,系统油进入应急油箱油量少,船舶失电时主机滑油泵停止运行后,应急油箱在预定时间内供给增压器的润滑油不足,导致事故发生。

2 间接原因

( 1) 副机维护和管理不当。

No.1 副机4#缸高压油泵柱塞偶件卡阻,故障部位在套筒上位于套筒内部润滑油槽与漏油泄放油槽之间,可能是高压油泵泄漏燃油导致其中的机械杂质将柱塞卡阻; 

6#缸的排气阀阀杆油封漏油,导致2个排气阀被积炭堵塞。

当2个缸同时不发火时,原动机转速降至 690r/min,电站频率低至46Hz,导致主开关自动脱扣,造成全船失电,主机滑油泵停止运行,滑油供应不足引起主机增压器损坏。

( 2) 主机系统油管理不当。

主机系统油每季度取样化验1次,最近 5 次主机系统油污染物指数( IC) 依次是: 

1.52、1.25、1.52、1.07、0.51,前4次都超过 1.00 的标准,品质差的系统油污染应急油箱,堵塞应急油箱进油管的节流孔。

尽管船舶为改善系统油品质船舶添加新油,采取加强分离和净化、拆检填料函和高压油泵等一系列措施,油品质量已改善,但仍有未评估主机系统油 IC 值长期处于超标状态的风险,并缺乏制订有针对性的改善措施。

管理建议

1.熟悉设备工作原理,注重设备维护质量。

机损事故的发生往往是日常维护不到位所致,作为轮机管理人员,一定要加强学习,熟悉设备的工作原理、维修程序和应急操作。

轮机长作为技术总负责人,应完善维修保养项目,提出设备维护要求,指出关键性的节点,指导轮机员顺利完成检修任务,提高设备维护和保养的质量。

2. 严格执行值班和交接班制度。

事故发生在0818 时,交班和接班人员巡查副机不仔细,未发现No.1 副机运行异常,日常管理应“交清接明”。 

3重视润滑油品质管理。

作为主机“血液”的系统油,一旦检测指数超标,船岸都要警觉,采取有实效的措施及时改善品质。

主机说明书没有提供增压器应急油箱的维护和检查要求,通过此事故提醒滑油品质至关重要。 

4.重视设备通函学习,加强情景意识培养,积累应急管理经验。

全船断电后忽视对增压器的检查,凭经验和主观臆断启动主机并加速运转,扩大事故损失。

MAN公司提醒“海上航行失电,建议检查增压器的推力环、推力轴承和轴承片”,而船岸都未打开压气端的消音器,仍手动转动压气叶轮以及未评估增压器的受损情况。

END

来源:E航网

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