主机扫气箱着火原因分析及对策

对主机扫气箱检查、清洁是一项常规工作，扫气箱着火也时有发生。综合分析某轮提供的有关扫气箱着火的各种信息，仍有很多问题需要引起重视和探讨。例如，在通过扫气口对主机缸套、活塞、活塞环等部件检查时，时机选择、标准要求、经验积累等因素直接影响了检查判断结果及后续行动，对主机安全运行具有重要影响。一、案例某轮主机型号为MANB&W7G80ME-C9.5,2022年11月7日从巴西开航，按照租家要求经济航速，主机运行转速46r/min。2022年12月初，发现主机NO.3缸缸套温度有波动现象，但波动幅度较小,且扫气温度、排烟温度、冷却水温度及其它的热工参数均正常。2022年12月7日，在航行途中，又出现缸套温度异常波动。经分析认为，第二道活塞环可能漏气，且第二道活塞环旋转到与第一、三道活塞环的搭口重合时，就会发生窜气，引起缸套温度波动。于是，加强了机舱值班，密切监控主机运行工况。2022年12月10日至20日，主机NO.3缸各参数相对平稳。12月21日夜间，扫气温度出现波动。22日中午，基本恢复正常，晚上温度又开始波动。考虑到主机NO.3缸工况不稳定，将扫气箱高温报警值从80℃调低至70℃，轮机员在集控室值班保持观察。23日0615LT，主机监控电脑发出主机NO.3缸扫气温度高报警，尚未触发主机“SLOWDOWN”。值班大管轮立即将NO.3缸油门降低到0，发现主机扫气温度并未下降，而是继续上升到120℃左右，主机发出“SLOWDOWN”报警。同时，NO.3缸排烟温度、缸套温度等全部上升，扫气箱温度达到量程最大值314℃，排烟温度接近600℃，红外线测温枪测量NO.3扫气箱道门550℃左右，表面油漆脱落，扫气箱明显着火。事发时主机运转时间为11532h，说明书推荐的主机吊缸检修时间为24000h。二、故障排查2022年12月23日0640LT，主机停车进行检查，持续用红外线测温枪测量NO.3扫气箱道门温度，发现温度无下降迹象，保持在550℃左右。在这么高的温度下，如果采用蒸气灭火，温度骤降会造成热应力过大。所以，没有采取蒸气灭火措施,而是等待缓慢冷却，直到上午1000LT，道门温度才降到约80℃。打开扫气箱道门，发现扫气箱内有大量滑油，活塞四周持续有滑油泄漏下来。在主机盘车的同时，保持主机滑油泵运转，等待温度进一步下降;1130LT，停止主机滑油泵，待NO.3缸扫气箱内滑油液位下降后，发现两个活塞螺栓(flangescrew备件号:2272-0400-0010-055）掉落在扫气箱内。此螺栓是活塞头与活塞裙的连接螺栓，如果松动或断裂，就会从密封令（备件号:2272-0400-0010-031）处漏油。将掉落的螺栓与备用件比较,发现掉落的螺栓较短，说明螺栓不是松动，而是断裂，如图1所示。图1断裂的螺栓与备件比较三、原因分析及对策该轮自2021年03月接船投入营运以来，共进行过11次主机扫气道的内部检查，其中有3次发现活塞有滴油现象，分别为NO.4缸、NO.6缸、NO.7缸，均及时重新上紧活塞头的连接螺栓。本航次在巴西锚地刚刚进行过检查，当时活塞螺栓情况良好，第二道活塞环表面不光亮但未断裂，其他情况均良好。最近一次扫气口检查于2022年10月22日在巴西锚地，当时发现主机NO.3缸第二道环表面没有第一、三道环光亮，但用铜棒进行检查其弹性还比较好，各连接螺栓良好，活塞底部检查未发现有漏油，如图2所示。图2主机No．3缸活塞环检查从巴西开出后至12月23日发生故障，连续航行了46天，鉴于12月26日即将抵港，船舶降低了单缸油门并安排人员值守。同时，做好吊缸检修准备，但还是发生了扫气箱着火事故。主机NO.3缸第二道活塞环本来工况不佳，在第一道活塞令和第三道活塞令搭扣转到同一方向时会造成串气。这个时候，恰好遇到该缸的活塞冷却油渗漏，滴落在扫气口。由此可以判断，这是扫气箱着火的直接原因。漏泄的大量滑油进一步加大火势，甚至在降速后和停车后仍未能快速熄灭。综合以上情况可以看出，对扫气箱的检查有利于对主机工况的确认和调整，对确保主机安全运行具有重要意义。1、主机气缸油注油量和润滑情况检查的时机选择该轮主机使用汉森气缸油注油器(HansJensenSwirlInjectionPrinciple)。其工作原理是，在活塞向上运动通过气缸油注油孔之前，几乎在排气阀关闭的同时，开始向气缸内喷射气缸油，利用扫气涡流向缸套内壁布油，其工作方式主要包括三种。一是RPM-RA，即气缸油的注射量与发动机的转速成正比;二是MEP-RA，即气缸油的注射量与发动机的平均有效压力成正比;三是BHP-RA，即气缸油的注射量与发动机的负荷成正比。另外，还有一种硫调节算法(S-RA)，它是一种基于燃油硫含量及气缸油BN值，自动计算气缸油注油率的方法。控制软件是基于“指示负荷”进行计算的，气缸油注油率恒定。如果气缸油注油率根据“输出负荷(BHP)”计算，在较低的负荷下，气缸油注油率将增加。这是因为在低负荷下，每千瓦负荷消耗的燃油更多，所需要的气缸油也更多。如图3所示。图3柴油机负荷变化与注油率示意图由图3可以看出，在柴油机负荷低于调节极限(RegLimit)的低负荷下（通常低于25%负荷)，所有调节将暂停，不再进一步减少，以保证最低的气缸油注油量。如果在主机长时间低负荷运行后再进行扫气口检查，所看到的缸套、活塞和活塞环的润滑情况与主机正常运行时相差较大。因此，在通过扫气口检查时，要选择好时机，尽量缩短低负荷运行的时间。2、气缸油注油率调整较高的气缸油残余碱值有利于降低气缸磨损率，并保持气缸和活塞组件的清洁，但过多气缸油容易形成积炭，导致活塞环卡阻，使其失去弹性，甚至折断。同时，还可能使缸套内表面无法形成开放的石墨结构，产生“镜面”现象。在本案例中，主机共有三道活塞环，其中第二道活塞的作用尤其重要。在检查中，已经发现第二道环表面没有第一、三道环那样光亮，说明其弹性和密封功能降低，不能很好地与缸套内壁贴合。应该根据活塞下部残油化验的碱值并结合扫气口检查，综合评估气缸油润滑和清洁效果并及时调整气缸油注油率，使缸套和活塞保持最佳工况。缸套内表面开放的石墨结构具有储油功能，一定程度的腐蚀有助于实现气缸油的动压润滑。在现实上作中,有些轮机长一味求稳，要么固守刖仕的仅心值,要么超过前任的设定值，在调整气缸油注油率尤其是调低气缸油时，存在畏难情绪，注油率往往偏大。3、活塞和活塞环检查通过扫气口检查活塞头工况，查看是古有烧蚀、积炭。如果积炭较多,表明主机燃烧工况或气缸油的清洁效果不佳;如果活塞头有白色的碳酸钙结晶物,则表明气缸油注油量太大，过多的白巴恢酸钙结晶物可能会扩散到活塞四周及活塞环槽，造成活塞环卡死在环槽内。活塞头上沉积的燃油，往往是由油头滴漏引起的。活塞头上如果有水渍，则需要及时查找其来源并消除。需要特别提醒的是,检查活塞时,要保持王滑油泵持续运转,这样就很容易发现活基是否有消油漏泄。一定要逐个检查,确认活基下部蝶栓的工况。例如，本案例中的螺栓（FLANGESCREW备件号2272-0400-0010-055)，上面有锁紧铁丝，在螺丝轻微松动或未完全断裂时，是不容易发现的。检查活塞环的主要内容，包括检查磨损、划伤、粘咬、断裂、窜漏、积炭及润滑状态等情况。状态良好的活塞环应该是外圆光亮、无明显划痕、无断裂、可以在环槽内自由转动等。如果活塞环卡在环槽内无法自由转动，活塞环断裂或弹力丧失，特别是其搭扣与其它活塞环的搭扣重合时，极易造成燃气下窜，在缸套、活塞环表面形成黑斑，严重时引起扫气箱着火。关于第一道环“干爽”的问题，在实践过程中，判断的结果不仅与个人的经验有关，也与检查时机的选择有关。例如，前文谈到的长时间低负荷运行问题。至于第二道环下部及其它活塞环的湿润标准要求，相对比较容易判断。4、缸套检查正常工作条件下，柴油机气缸套与活塞间的磨损是不可避免的，工况良好的缸套表面不能出现明显的拉痕或“镜面”现象，可以有轻微腐蚀，下部珩磨纹理可见，如图4所示。图4正常的缸套内壁如果缸套内壁表面有白色或褐色区域，表明存在腐蚀磨损，通常是由硫酸造成的，需要综合考虑，是否需要增加气缸油注油量。图5

缸套下部的黑色沉淀物如果缸套下部扫气口附近偶尔出现的黑色沉淀物（如图5)，常常是由扫气箱内潮湿的空气作用于气缸油而产生的碱性物质，遇到这种现象，不要轻易地增加注油率，可以通过适当提高扫气温度，加强空冷冷却器冷凝水的泄放来降低扫气中的水分来解决。5、扫气箱管理定期清洁扫气箱内部，避免残炭、残