船舶空压机连杆大端轴瓦故障实例分析

现代船舶为了提高传动效率，主机基本都是直接传动，船舶靠离码头时前进倒退需要频繁启动停车换向，大型船舶主机启动完全靠压缩空气，主空压机在船舶机动航行中至关重要。风冷空压机初投资少,不受地方限制,但冷却效果和质量较差，管理要求高,一旦高温导致润滑油粘度下降,油膜承载能力快速下降,会导致轴瓦异常磨损,威胁航行安全,带来巨大损失。本文对风冷空压机WP151L大端轴瓦发生的故障进行分析,总结管理要点,避免同类型空压机故障的重复发生。一、设备参数图1空压机图图1所示为绍尔风冷式空压机，型号:WP151L;排量:180立方/小时;工作最大压力:30/40Bar，速度:1770转/分钟;功率:38千瓦;级数/缸数:3级/3缸;冷却形式:风冷;热量消耗:48千焦/秒;工作环境温度:从+5到+55摄氏度，允许倾斜角度:22.5度;驱动方式:直接驱动;曲拐箱滑油容量:13.6升。二、连杆大端轴瓦故障现象某轮于2022.12.14日08:00,轮机部工前会议结束，刚刚接班不久的二管轮开始对NO.2空压机进行曲拐箱常规检查保养，按照公司体系程序,先断电挂牌,然后关闭进出口阀门并泄压，拆开空压机道门发现油里有金属粉末,接着拆卸放油旋塞放油,油放到最后,金属粉末越来越多,查找二管轮检修记录簿,2021年7月NO.2空压机故障大修后刚刚吊完缸，因无备件更换，轴瓦使用修磨后的旧瓦。继续往前查记录,NO.1&2空压机在3年内有频繁更换瓦的记录,放完油底壳的滑油,决定对空压机进行拆解详细检查。三、空压机检查1、一级的检查情况图2一级大端轴瓦连杆小端轴承正常，图2连杆大端轴瓦磨损严重，瓦表面镀层已基本磨损，出现铜色,图3缸套下部有4道粗的凹槽，查检修记录簿，上次吊缸因无备件更换的是旧瓦。图3一级缸套2、二级的检查情况图4二级大端轴瓦连杆小端滚柱轴承和图4连杆大端轴瓦都正常,刮油环失去弹性。查检修记录簿,上次吊缸更换的是新瓦。3、三级的检查情况图5三级曲轴位置图6三级大端轴瓦连杆小端滚柱轴承走外圆，连杆大端轴瓦磨损严重且已有过热现象,曲轴、瓦背、瓦座都有过热发黑发蓝。查检修记录簿，上次吊缸因无备件更换的是旧瓦。四、故障分析通过检查情况来看油底壳滑油中大量的金属粉末是连杆大段轴瓦的异常磨损导致,是什么原因导致连杆大段轴瓦频繁的异常磨损，原因分析如下:(1）通过测量，一级和三级曲柄销和轴瓦的间隙测量超标,会导致滑油压力降低,瓦表面抗压能力差,造成瓦的异常磨损。以上分析是这次的磨损原因，但应该不是频繁异常磨损的主要原因。(2）曲轴、活塞销的圆度及圆柱度测量正常，没有明显的变形。但三级曲轴和轴瓦表面粗糙，上次检修记录没有新备件,找的旧瓦修磨后装复使用,在无备件没有办法的情况下用修磨的瓦，一定要把轴瓦安装到曲轴上用1000目以上的研磨膏进行初磨,然后清洁干净用干净的润滑油再不断研磨至光滑，备件供船后第一时间更换新的轴瓦,不及时更换可能会造成二次伤害,修磨的瓦使用不当还会损坏曲轴。这个是这次的磨损原因,但也应该不是频繁异常磨损的主要原因。(3)一级缸套下部有4道粗的凹槽，这个应该是上次NO2空压机事故原因导致,缸套无备件更换，这会导致活塞环和缸套之间阻力加大,增加了轴瓦的负荷,也会增加轴瓦磨损。(4)空压机打气工作时间及间隔时间直接影响风冷式空压机的滑油压力和滑油温度，这是空压机轴瓦频繁更换轴瓦的重要因素。空压机运行时间的长短有两个因素，一个是空压机的打气效率，可以单独关闭一个主空气瓶出口阀，进行输气效率测试,空气瓶压力每升高1KG/cm²，这台空压机需要工作1分钟40秒,作为10年船龄的空压机这种工况还是比较理想的。再一个是机舱的耗气量，这个决定了空压机运转时候和停止时间，尤其是风冷空压机,这个尤其关键，水冷的空压机可以持续保证低温水温度基本恒定,而空气冷却的空压机无法保证空气温度恒定，所以空压机运转时间和停止时间决定了滑油压力和温度，对停泊和航行两种状态进行空压机运转和停止时间测试，空压机启动压力设定为23KG/cm²，停止压力设定为28KG/cm²。从表1测试的数据可以看出，压缩空气耗气量太大，空压机单次运转时间很长，停止时间太短，空压机工作过于频繁，每天总运转时间太长。机舱压缩空气非正常消耗的诱因，导致空压机长期超负荷工作，引起轴瓦频繁异常磨损。(5)滑油的压力及温度影响。因为空压机是风冷的，滑油冷却效果的好坏主要有环境温度、空压机连续工作时间、空压机停止运行时间来决定。滑油的压力和滑油泵、滑油温度息息相关，NO.2空压机启动时滑油压力为0.3MP,由于运行时间过长，停止时间太短，滑油温度越来越高，粘度下降,滑油压力会逐渐下降到0.26MP，船舶航行到热带区域，空压机还会高温报警停止运转,空压机运转时间的长短也决定了滑油的温度和压力，这样的工况会导致空压机持续高温,滑油快速氧化变质，润滑油粘度指数变小，滑油润滑性下降，轴瓦异常磨损。五、故障解决方法(1）曲轴研磨至光滑，更换新备件装复空压机，一级:连杆大端轴瓦、缸套、活塞环换新。二级:连杆大端轴瓦、刮油环换新。三级:连杆、连杆小端滚柱轴承、连杆大端轴瓦换新。(2）油底壳彻底清洁，滑油吸入滤器清洗,滑油换新。这里提出一点，不同品牌的空压机滑油最好不要混用。(3）着手查找压缩空气漏气点。这里查找漏气点需要重点提一下机舱的整体重要性，轮机长要统筹安排统一排查，不能安排轮机员自己查自己的主管设备，出现漏查或者不查的情况。一定要按照船舶压缩空气管路图逐项排查，主要排查过程是先排查主机以外的,都没有发现问题,停泊时开始排查主机，用排除法，关闭主机所有的压缩空气阀，测试空压机工作间隔时间立刻变为2.2小时，可以确定主机压缩空气消耗不正常，继续缩小范围,逐个打开主机空气阀,当打开主机排气阀的这一路空气时,空压机打气间隔时间立刻缩短变为41分钟,再次关闭6个缸的主机排气阀的空气阀，观察排气阀杆的下降速度，发现主机第4缸的排气阀杆立刻下降到最底部,可以通过排气阀指示杆观察，确定是4缸排气阀的问题导致压缩空气耗气量异常。查找4缸排气阀检修后运转时间为6655小时,可以看出这个排气阀漏气有很长的时间了，而空压机也一直就这样长时间超负荷运转。对主机4缸排气阀进行更换后测试空压机工况，从表2可以看出空压机总工作时间为原来的1/4，单次停止时间是原来的3倍。(4)通过一段时间的观察，空压机运转正常，没有高温报警,滑油压力、温度正常，油底壳没有发现金属粉末。六、结束语为杜绝此类空压机连杆大端轴瓦磨损故障,提出以下建议:(1）船舶管理公司供应备件要及时,空压机为机舱重要设备,由其进出港或狭窄水道机动航行，主机频繁用车，用气量大,空压机运行时间长，旧备件使用不可靠,长时间运转可能对曲轴损伤，一但机动航行空压机出问题，会引发主机失控,导致重大事故。(2)频繁更换滑油品牌，