揭开B＆W35MC主机缸盖与缸套的水套漏水达6年之久谜底

1、揭开BW35MC主机缸盖与缸套的水套漏水达6年之久谜底揭开B&W35MC主机缸盖与缸套的水套漏水达6年之久谜底刘海明王树刚揭开B&W35MC主机缸盖与缸套的水套漏水达6年之久谜底刘海明王树刚(天津(河北)海运有限公司天津300-157)摘要:文章介绍了B&W35MC主机水套漏水的发生以及解决过程.因主机水套漏水不仅给轮机部管理带来相当大的麻烦,而且容易导致机械设备甚至船舶更大的险情与事故发生.通过解剖水套漏水这起故障,其深刻的教训告诫我们:只有采取认真,细致和正确的工作态度,才能科学管理与维护机械设备.关键词:B&W35MC主机水

2、套漏水氟胶图压缩量双氟胶圈分析1概述ttX轮是一艘30O00t级散货轮,1995年HD造.该轮为双机双浆,主机为HDMAN/B&W6L35MC,最大持续功率MCR:2900KW×167RPM;持续使用功率CSR:276KW×167RPM.涡轮增压器ABBVTR304.2000年起,该轮主机水套胶圈漏水,换新胶圈只能维持几个航次(国内一个航次l0天).到2006年,只能维持一个航次,水套漏水极为严重.主机水套漏水,不仅严重威胁主机运转的安全,而且对船舶的航行安全构成了相当大的威胁.此事刻不容缓,2006年春公司责令机务,必须在短时间内解决水套漏水问题12调查水

3、套漏水情况:2006年2月17日该轮由福州抵达黄骅港.HX轮计划是0930时进黄骅港.该轮起锚后,进航道航行不久,2栉主机4缸缸盖的水套突然破裂漏水,主机转速从120RPM人为降到60RPM,在航道上慢速维持航行.紧急时刻,轮机人员全力抢修2栉主机,经过2小时,新的水套顺利装入.该轮继续正常进港.船1400时靠黄骅港码头装煤.机务上船,现场查看了进港时2栉主机水套裂的漏水情况.圆筒形水套,在其圆周表面上,沿中心线方向一道长通的裂纹,起始处断面呈褐色,然后至尾端断面呈黄色水锈颜色.收稿日期:20070318作者简介:刘海明(1963一),男,天津人,工程师,A类轮机长,主要从事机务管理工作.据大

4、管轮介绍,目前主机水套使用的胶圈,由原来粗4,8.4mm改换成粗4,8.8mm,并在4,8.8mm外缠生料带.经初步分析水套产生的裂纹,是由开始腐蚀到裂纹发展并延伸,加上胶圈太粗,其外张力强行向外挤压水套而断裂,最后导致漏水险情.机务随船向轮机长提出要求.如航行中要求轮机员们详细记录主机运行的参数:主机转速,负荷大小,水温记录,淡水消耗等等,从主机备车开始记录,直到本航次结束,作一个详细的记录.1958时备车启航,(表1)是出港某一段时间的主机水套漏水状态记录:主机油门刻度在2729格.表1l号+2号主机转速IOORPM2/181958h单位:1缸2群缸3缸4缸5缸6缸排30526033026

5、5270330温+280+340+345+340+330+260水48474443455O温+4244+49+46+48+47状漏漏漏漏漏漏太+漏+漏+漏+漏+否+漏,L主机水套漏水从主机一侧,如瓢泼大雨般.2020时当船到前进三时,水套漏水自行消失.2月18日上午实测旧的缸盖水套胶圈,宽b=8.2mm,深h=6.88mm,旧的水套胶圈成方形(新胶圈是0环).水套胶圈是怎么变成方形胶圈的呢?方形胶圈又是怎么起到密封作用的呢?是当弹性胶圈还是当硬垫圈使用?从实物胶圈看,起的作用不像是弹性密封胶圈,倒有点像硬垫圈.比较:弹性胶圈靠的是弹性密封,在规定时间内,其密封不应随温度的变化而变化.也就是说,

6、当冷热温度变化时,都22天津航海2007年第4期应保持密封;而硬性垫圈是靠预紧力密封;当冷热温度变化时,长期使用,发生热胀冷缩,容易导致漏水.从开始接触水套漏水,我们对胶圈的弹性密封产生了怀疑据大管轮说:水套胶圈新装时是不漏的,但使用最短约一个航次(10天),停车就出现水套漏水.拆出缸盖水套胶圈全部呈直角方形,胶圈表面手感发硬,弹性不足.船舶航行中,主机前进三时水套是不漏水的,淡水水温在80C,但是,只要主机一减速,如前进一,淡水水温即使在80C,水套就会慢慢地开始漏水.初析主机水套漏水的形成:a,缸套在冷态时,水套没有水,启动主机后,受热,缸套膨胀之后,挤压胶圈,直到不漏为止;b,缸套在热态

7、下,降转速,减低主机负荷,缸套冷却而产生收缩,出现间隙,开始漏水.c,缸盖与水套之间的间隙随温度和负荷变化大;d,缸套与水套配合间隙也随温度和负荷变化大.正常情况下胶圈在主机冷热状态下,都不应漏水.按照惯例,如副机"普通的"缸套胶圈在冷态时不漏,热态反而漏.而今主机水套采用"特殊的氟"胶圈,热涨不漏,冷缩却漏.对于冷缩漏:当胶圈材料密封正常时,如果缸套与水套材料不同,冷涨系数不同,当冷却时出现间隙而发生漏水.对于热涨不漏:是靠的胶圈热涨不漏的,还是缸套热涨不漏的?以下对水套,胶圈分别查找可疑处.2月21日与轮机长讨论主机水套密封胶圈大小(粗细)问题.大管

8、轮从备件库取出胶圈样品2根,缸盖水套胶圈直径是8.4mm而缸套水套胶圈是8.8mm.就胶圈水槽形状,有人认为应该开成窄形带燕尾槽式,让胶圈完全挤紧两侧的槽边,让胶圈再无膨胀余地,以保证密封不漏水.(表2)是准(设计的标准尺寸数据)缸盖与水套与新,旧的相比:新,旧水套椭圆没有发现异常.表2准缸盖与水套直径与新,旧的相比单位:mm准缸盖准水套总问隙槠深4S4.一O.23454.+O.30O597.O上454.一O.29454.+O.1OO.337.11446.一0.23446.+0.300597.O下446.一O.29446.+O.1OO.337.11水套(新)水套(旧).上454.+0.1345

9、4.+0.13新,旧水套446.+0.11446.+0.24一合格446.+0.18446.+0.272月22Et轮机长将一个旧水套,套在旧缸套上,在没有放胶圈时,塞尺测量单侧间隙为0.2mm.然后放上胶圈,塞尺测量单侧间隙在0.10.2mm范围.当在水槽上装上旧胶圈,仔细观察到胶圈在水槽内与水套外圆表面相平.取直尺靠在水槽外圆上,照光不透光,说明胶圈被压平.这表明胶圈没有弹性!为验证主机上正在漏水的胶圈是否有类似情况,特别要求轮机人员在下次吊缸时,仔细地检查并测量一下,停机冷态下胶圈与水套有多大的间隙?2月22EtHX轮抵福州锚地,1400时主机开始降转90RPM,(表3)是1503时作的降

10、转减负荷漏水记录:表31号?2号主机转速100RPM2/221503h单位:1社缸2#缸3缸4#fi5社缸6社缸排2902603oo26o2603oo温+280?280+290?280?290?280水767579797778温十7078?80?76?70?81状漏漏漏漏漏漏态+漏?漏?漏?漏?否?漏1#主机油门刻度2023.主机水套漏水从主机一侧,又开始如瓢泼大雨般,顷盆而下.(表4)是12#主机膨胀水箱水位下降测量.膨胀水箱水位下降100mm=72kg水的重量.为了防止主机水套过度漏水,机工向膨胀水箱不断补水,但实际操作时,为了省水,最后干脆不给膨胀水箱补水.这种作法相当危险!主机在181

11、9停车,该轮1845靠福州华能电厂.表4)1#/2#主机膨胀水箱水位下降测量:2月23日在码头检修主机,吊出2#主机2缸水套,之前测量水套间隙为0.1mm.以下是(表5)水套胶圈与水槽尺寸测量记录:表5)水套胶圈与水槽尺寸测量单位:mm日缸套水套胶圈旧缸套水槽尺寸(新b=10.9)日缸盖水套胶圈旧缸盖水槽(新b=9.0)宽b7.88.5一9.09.0深h6.87.07.07.117.0-7.11新的缸盖水套胶圈装入水套中.凸出高度=1.揭开B&W35MC主机缸盖与缸套的水套漏水达6年之久谜底刘海明王树刚236mm,新的缸套水套胶圈装入水套中.凸出高度=1.8mm,此凸出高度大于

12、缸盖的高度0.2mm,是在胶圈水槽衬了生料带,绕了几圈,据大管轮说,是漏水无奈自行发明的,目的是减缓胶圈漏水程度.2月24日带下若干件新旧胶圈回公司研究.3分析与验证水套氟胶圈压缩量B&W35MC原始设计的水套胶圈直径为8.4mm.后来HD厂征求用户意见,逐步加粗到8.8mm.早期的主机备件一般是由HD厂提供的,但是2000年之后,其他配件商也向船提供备件服务.3.1参照旧实物胶圈对水槽大小判断分析:(1)缸盖胶圈挤出飞边,缸盖水槽尺寸相对小.(2)缸套胶圈呈扁园形,手感弹性差,与槽两侧留有间隙,水槽尺寸不算小,甚至槽太宽.3.2对胶圈外形观察分析(1)缸盖胶圈使用后均成四方形

13、,宽B=8.5mm,深h=7mm,如果说热态下是不漏的,那就是胶圈热态下发生膨胀,最终完全挤死而形成密封的.(2)缸套胶圈使用后呈扁园形,B=10:0ram,h=7.0mmo(3)对于新的胶圈4,8.4mm的,槽深7.0mm+间隙0.2mm=7.2mm,计算胶圈压缩量仍有8.47.2(准)=1.2mm3.32月28日向HD厂索取主机水套尺寸等数据并查阅交通部修船资料:对于固定密封:槽宽B=l1.0+0.2ram,槽深h=6.900.1mm,断面直径取=8.6mm,计算其胶圈的压缩量:8.66.9=1.7mm.3月lH继续查找船舶柴油机设计资料显示:槽宽B=7mm,槽深h=4mm,缸套胶圈直径取

14、=5.5mm,计算其胶圈的压缩量:5.54=1.5mm.该机原始设计直径4,8.4mm.计算其胶圈的压缩量:8.46.7(旧)=1.7mm,这个胶圈压缩量应该说符合国内的设计要求.3.43月4日查找机械设计手册,对于固定槽尺寸选取:断面直径d.=8.6mm,B=l1.0+0.2mm.h=6.90.10mm,计算其胶圈的压缩量:8.6_6.9=1.7mm,与主机数据相吻合.与液修专家OY研讨胶圈密封材料与质量,OY大力推荐BEK胶圈厂,其胶圈质量非常好.4分析与选择水套双氟胶圈3月5日与BEK胶圈厂取得联系.该厂拥有先进的国际技术,产品畅销国内外.该厂完全能够按照用户提出的要求,制造各种高质量的

15、胶圈.向BEK提供库存绿氟胶圈2件当样品,一件是缸盖水套的4,8.4mm,另一件是缸套水套的8.8mm.BEK提出水槽尺寸暂定:(1)B=l1.00mm,h=6.90mm,(2)胶圈不加颜色,黑色.该船现存的几个旧的缸套水槽尺寸,核查发现缸套水槽尺寸好几个样本,估计是不同厂家生产的,无法统一水槽尺寸,给重新设计水套胶圈带来新的问题.比如缸套水槽宽度有B=l1.0mm的,还有B=10.5mm的,还有B=10.0mm的.同时向BEK提供旧的绿氟胶圈2件,BEK在查看过使用过的旧胶圈之后,认为胶圈在使用过程中,胶圈工作的形状不对,即不应压成方形的.而应是椭圆(扁园)形状的,在胶圈的两侧面不应接触.接

16、触为线,不是整个平面接触.BEK认为,"胶圈要靠预装弹性来密封,槽不能太小,也不能太大,有一定的槽形尺寸要求,比如4,8.4mm粗,一般槽宽llmm,深6.9mm,侧面宽llmm,使其胶圈自由伸缩,不致于挤死,失去弹性.槽的深度6.9mm有严格要求,一般胶圈压缩允许30%一8%,推荐使用258的压缩率".BEK认为"船员在维修中使用生料带的做法是错误的,再加粗,胶圈侧面更没有自由膨胀余地了.对于胶圈靠的是弹性密封,而不是靠挤压或者靠加粗直径来密封.预紧弹性,非挤压密封."BEK讲"其厂做了2O年密封,其产品质量绝对好.如果做不好,不要钱.&qu

17、ot;前提是水套的环槽必须符合他们的标准.3月15日HD厂所属HHM分部传真称:B&W总部信函,早在2001年时就对此机型的水套进行了更改,密封圈直径由419.1×8.4mm改为419.1×9.0mm.B&W总部已在5年前就将胶圈尺寸更改了,这令我们非常吃惊,因为之前没有得到任何相关信息.3月16日B&W分部的C工程师提出若干建议:(1)买进口胶圈并测试其尺寸以供参考;(2)包括HD厂的胶圈材料都不行,胶圈有国内配套的,也有进口材料的,有时厂家为降低成本,就用国内材料给用户使用;(3)进口胶圈有质量保证,不光是选用进口的氟材料

18、就万事大吉了.同时还要求零件的光洁度;(4)C工程师还不知道缸盖水槽是9mm宽的,如果与胶圈一般粗4,9mm其看法是不对的.HD厂C销售人员称:B&W公司将胶圈改成24天津航海2007年第4期9.0mm,从来没有通知过他们,也没有见到其技术信函.认为如果胶圈改为+9mm,其水槽必然要改动.咨询CZ大公司:z机务说.采取一些维护措施如:注意缸套平面研磨,找出从哪漏的;用的标准的胶圈;注意暖缸,投药;采取膨胀水箱20kw的电加热,还有利用副机循环加热水等等,水套基本不漏了.x轮机长称:(1)胶圈选进口材料,吊缸换圈6O00h;(2)共有24台35MC主机.其胶圈仍然采用8.4mm的

19、;(3)认为槽太宽,装入胶圈,在温度高的环境下,老化快;(4)采取副机串联起来,对主机水套暖缸辅助措施,投药选择TJ的M15水处理剂;(5)一再强调,不能加粗胶圈,一定要选用GZ生产的进口氟胶圈.HD厂的绿色氟胶不行!老化快,弹性差,消失快;(6)9.0mm胶圈绝对不行.不要听信,曾经加粗0.5mm都装不进去,加粗.0mm更不行.据BEK说,做8.4mm419mm保证能行.永久变形小于30%先试用,马上投料.弹性,材料,由BEK来把关.我们大胆采用8.4mm419mm,并不是盲目的:因为35MC机自1995年出厂至2000年一段时间里,水套胶圈基本上是不漏水的,这就说明:最早采用的8.4mm4

20、19mm水套胶圈完全是正确的.只要我们能模仿35MC最早的专利技术,采取一些特殊的工艺生产胶圈,就一定能够成功.同时又广泛咨询并深人了解大公司用户,更加坚定了使用BEK胶圈的信心.记得BEK说过:"不要迷信德国技术,德国人能做到的BEK也能做到,BEK有的产品做的比德国的还好."另外根据相关参考资料:缸盖水槽深h=7.11mm,槽宽应取B=9.70mm.对此仅保留意见.因为在1995年出厂时,也是使用8.4mm419mm胶圈,当时取B=9.0mm,其胶圈使用是正常的.我们认为该水槽不会出现问题,所以没有采取扩槽办法.3月17日B&W总部就水套胶圈问题答复意见

21、是:(1)只有用B&W备件才能保证质量,但对于HD厂提供的备件不发表任何意见;(2)B&W只提供自己备件相应的技术服务,而HD厂备件不在范围;(3)建议使用B&W生产的备件,试一试9.0mm胶圈;(4)9.0ram胶圈,对应的环槽尺寸是不用改动的,只要订的是B&W的备件,就可以放心使用;(5)改动9.0mm胶圈,虽然B&W也会通知HD厂,但材料成分是不对外公布的,这属于B&W技术机密;(6)因为技术总在改进,不提供后期的技术,早期的服务技术就此截止.对B&W总部的说法,我们有异议,如

22、果只是告诉9.0mm胶圈,其备件给用户装上使用,一旦不行这不光是给用户造成一些不必要损失,而且还起了误导作用.B&W回复,改动胶圈这是机密资料,不向外界透露,包括早期购买的专利HD厂,B&W也是保守秘密的.对于胶圈,那是一分钱一分货,你可以试用一下B&W的专业产品,我们其它产品不推荐使用B&W的产品,但像"0"形圈,最好用B&W生产的,不要怀疑B&W的产品,B&W全球那么多的服务工程师,全球第一品牌.对设计和使用有自己的工厂标准,完全可以放心,B&

23、W的缸套可以使用l0年(HD厂缸套只能用3年)就是最好的一个见证.3月20日HHM分部L称:(1)B&w的发函通常转到各个分厂;(2)8.4mm变成.0mm信息可能在内部不畅通,包括在各备件分公司,与服务部之间;(3).0mm可以用,这个服务函是可信的,可以装进去,认为越紧越好;(4)不赞成使用B&W的,用国产的只是比国外的较短一些,完全是可以用的.在机务定期会上,公司一再强调加快解决漏水的进程.我们认为分步进行最好.第一步换高质量的胶圈,第二步再解决暖缸加热问题.为什么要分步进行?因为毕竟6年了,要从多方面考虑,既要照顾船员省力,又要为公司省钱.将暖缸放在后面

24、,是出于轻重缓急.我们认为暖缸只影响主机启动性能,对密封不起关键作用.因为主机在热态,在高负荷不漏,在降负荷,主机温度还未明显下降时就漏水了,这就已经告诉我们,水套漏水与暖缸,加热是无关的.4月3日机务与BEK合作,试制出.4mm的"双氟"胶圈.这种"双氟"胶圈是BEK采用特制的生产工艺,特制的双氟进口材料配方,具有高弹性,高耐温,抗老化的特点.再次强调的是:胶圈密封靠的是弹性密封,也就是有压缩量8.4mm一7.2mm=1.2mm就能保持密封.不能做.0mm的.再说BEK胶圈的价格,也非常公道,比起B&W的报价,可以节省约400%的备件费

25、用.4月6日在2#主机2缸首先由船员自行装上BEK的"双氟"胶圈,经一段时间使用,效果非常好.C轮机长说,靠弹性密封是对的,过去总认为越粗越好,总压得死死的,其实是一种错误的(转第42页)42天津航海2007年第4期预计在该标准的实施过程中,70%80%的企业通过努力可以达到相应级别和类别的要求;部分船厂可能需要整改才能达到相应的要求;确有达不到要求的企业,将依照船舶生产许可证管理条例的规定依法进行处理.4.2促进自主创新我国民族工业已经到了以自主创新实现新的经济增长点的新阶段,加强自主创新正成为我国造船业提升竞争力,转换经济增长方式的重要途径.随着全球船舶建造能力的不断扩

26、大,市场竞争必将日趋激烈,国际船舶市场竞争的焦点将越来越体现在产品创新能力的竞争,只有拥有自主开发能力,拥有品牌产品.才能在市场竞争中争取主动,才能赢得竞争,扩大市场份额,自主创新能力和品牌产品已成为企业赖以生存和发展的关键.4.3促进新技术应用为了提高船舶速度和节能,降低自重,现在大量使用非常薄的高强度结构平板,传统的焊接加工对薄平板的热影响较大,采用激光加工技术就可避免这一问题.欧美及日本主要的大型船厂已大量采用激光加工技术.采用先进的LEGO原理,船体分段制造,拼接总装而成.美国最新建造的航空母舰(接第24页)想法.截至7月21日C轮机长称:全部缸已经吊完,水套胶圈装上后一个都不漏.至今已经使用8个月,主机全部水套的胶圈密封,处于完好状态.5总结教训这是一起由胶圈质量引起长达6年之久的漏水事件.通过跟船调查,采访主要用户,最后与BEK胶圈厂合作,最终得出这样的结论:真正的原因是以前的水套胶圈材料不符合要求,其表现在受高温影响下,其橡胶材料迅速硬化变质,从而失去弹性作用,胶圈也就失去密封作用.现在我们对前面出现的奇怪现象可以解释清楚.即使用原来胶圈时热态不漏,冷态漏水的原因:老胶圈完全靠材料本身的塑性,受热负荷产生膨胀,达到热涨密封,从而不漏水.当负荷降低时,因热负荷降低,胶圈材料随之收缩,在缸套与水套之间就会出现间隙,导致水套漏水.据统计: