|
為了提高柴油機(jī)的輸出功率和扭矩，大型船舶主機(jī)均配有渦輪增壓器（以下簡(jiǎn)稱“透平”）,。TPL型主機(jī)透平是ABB公司繼VTR型透平后的一款新型增壓設(shè)備,，于2000年開(kāi)始在船上裝機(jī)使用。TPL型透平的主要特點(diǎn)是非冷卻靈活外殼設(shè)計(jì),、高效寬舷渦輪葉片,、長(zhǎng)壽命滑動(dòng)軸承、長(zhǎng)檢修間隔,、穩(wěn)定的工況,，其特殊的膽芯設(shè)計(jì)更便于維修者輕松快速地更換膽芯整體。本文試就一起TPL85-B主機(jī)透平突發(fā)故障的排查過(guò)程進(jìn)行分析,，并從管理者的角度總結(jié)日常管理經(jīng)驗(yàn),，以供同行參考。某散貨輪,，由上海外高橋船廠建造，于2004年下水投入營(yíng)運(yùn),，主機(jī)型號(hào)為MANB&W6S70MC-C,主機(jī)透平型號(hào)為ABB TPL85-B11.2016年某日午后,，該輪在駛往澳大利亞目的港的途中，突然“主機(jī)透平后排煙溫度高”報(bào)警,，大管輪隨即下機(jī)艙檢查：主機(jī)透平外觀及聲音無(wú)異常,，但透平后排煙溫度330℃（報(bào)警值330℃）；約10分鐘后，出現(xiàn)“主機(jī)滑油濾器壓差高”警報(bào),，同時(shí)聽(tīng)到主機(jī)透平有異常聲音。大管輪和機(jī)工判斷聲音來(lái)自透平廢氣端,，且在機(jī)旁聽(tīng)到卡滯的聲音（聲音不連貫）,。大管輪跑回集控室，發(fā)現(xiàn)主機(jī)透平轉(zhuǎn)速急速下降到0,透平后排煙溫度370℃,，各缸排煙430℃高溫報(bào)警,，于是報(bào)告駕駛臺(tái)，主機(jī)立即停車(chē),。輪機(jī)長(zhǎng)判斷主機(jī)透平出現(xiàn)了故障,，就將情況上報(bào)了公司機(jī)務(wù)。之后在船舶漂航狀態(tài)下進(jìn)行主機(jī)透平拆檢,，發(fā)現(xiàn)透平轉(zhuǎn)子卡死,，葉輪有磨損，軸承咬死,。次日,，船員對(duì)主機(jī)透平鎖轉(zhuǎn)子，低速駛往最近的澳大利亞港口錨地等待修理,。該輪透平為特殊的膽心設(shè)計(jì)，鑒于損壞程度非常嚴(yán)重,，在澳洲ABB工程師的幫助下,，對(duì)主機(jī)透平進(jìn)行了整體更換。在拆檢的過(guò)程中,，發(fā)現(xiàn)該透平軸承已經(jīng)咬死,，拆不下來(lái)。為了準(zhǔn)確地分析故障原因,，將損壞的透平膽芯整體運(yùn)回天津,，吊運(yùn)進(jìn)檢修車(chē)間，由ABB工程師現(xiàn)場(chǎng)拆檢(TPL85-B主機(jī)透平剖面示意如圖1所示),，并對(duì)咬死的透平軸承進(jìn)行切割,，發(fā)現(xiàn)該透平的損失情況是：壓氣輪葉片端面有磨損（如圖2所示），壓氣輪迷宮式密封及軸套磨損有油漏出,，葉輪罩與壓氣輪背面有磨損,，壓氣端徑向軸承咬死（如圖3所示），壓氣端徑向軸承軸向輔助推力面磨損嚴(yán)重,，廢氣端葉輪未見(jiàn)磨損但下部有油漏出,，廢氣端漏油中有大量金屬粉末；切割檢查發(fā)現(xiàn)，壓氣端軸承工作面磨損嚴(yán)重,，銅屑已經(jīng)堵塞了整個(gè)進(jìn)油槽,，廢氣端軸承工作面磨損嚴(yán)重（如圖4所示）但進(jìn)油槽沒(méi)有堵塞，磨損的軸承工作面對(duì)應(yīng)的軸表面磨損嚴(yán)重（如圖5所示）,。1.TPL型主機(jī)透平的滑動(dòng)軸承被稱作液壓動(dòng)力軸承(Hydrodynamic Bearings),其正常工作需要穩(wěn)定的滑油供給、合適的滑油流量和壓力,、清潔的無(wú)雜質(zhì)滑油,。因此，軸承的異常磨損主要與增壓器的滑油問(wèn)題有關(guān),，包括滑油顆粒物污染,、滑油進(jìn)水、油壓低等,。但事故后檢查了船舶的所有滑油化驗(yàn)報(bào)告,，并未發(fā)現(xiàn)任何異常超指標(biāo)的現(xiàn)象，這排除了滑油出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的可能,。2.通過(guò)解體檢查發(fā)現(xiàn),，增壓器的壓氣端徑向軸承與推力軸承（同時(shí)起壓氣端軸承座的作用）完全咬死在一起，浮動(dòng)盤(pán)與軸向軸承也因此而封在里面無(wú)法拆出,；后經(jīng)切割,，有一半的壓端徑向軸承與推力軸承分離。從內(nèi)部損壞程度上可以判斷,，增壓器的損壞是由于某些原因使得兩端徑向軸承均發(fā)生了異常磨損,，而壓端軸承磨掉的銅粉將其中的一個(gè)軸承進(jìn)油槽幾乎全部蓋住（另兩個(gè)進(jìn)油槽狀況,，因未切割無(wú)法看到),；轉(zhuǎn)子抱死是軸承磨損后壓端軸承與軸承座完全咬死所導(dǎo)致的；其他損壞（包括葉輪刮擦,、渦端漏油等)都是在軸承異常磨損后發(fā)生的,。由于推力軸承、軸向軸承及浮動(dòng)盤(pán)沒(méi)有明顯損壞,，所以基本上可以排除高負(fù)荷時(shí)瞬時(shí)斷油的可能,。3.在拆檢中發(fā)現(xiàn)的較為明顯的證據(jù)是，壓氣端徑向軸承上的輔助推力面嚴(yán)重磨損,，而推力軸承,、軸向軸承及浮動(dòng)盤(pán)上的主推力面完好。根據(jù)增壓器的軸承設(shè)計(jì)原理,，當(dāng)主機(jī)處于低負(fù)荷時(shí),，增壓器轉(zhuǎn)速低,，受到的廢氣推力很小，在油壓及壓氣端反作用力的作用下,，轉(zhuǎn)子往廢氣端移動(dòng),，輔助推力面開(kāi)始工作，起止推作用,；隨著主機(jī)負(fù)荷上升,，廢氣推力增大，當(dāng)廢氣推力大過(guò)油壓和壓氣端反作用力的作用時(shí),，轉(zhuǎn)子就往壓氣端移動(dòng),，主推力面開(kāi)始工作,。因此,，主推力面設(shè)計(jì)得比輔助推力面大得多，以用來(lái)抵御來(lái)自于廢氣端的巨大推力,。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸由于徑向軸承磨損發(fā)生下沉?xí)r,，也會(huì)導(dǎo)致推力面磨損，但此類磨損是偏磨,，通常有兩種特征：①由于轉(zhuǎn)子偏斜,，對(duì)應(yīng)的輔助軸承上輔助推力面會(huì)出現(xiàn)偏磨；②輔助推力面和主推力面均會(huì)發(fā)生磨損,。顯然,，這兩點(diǎn)在該起事故中都不滿足，也被排除在外,。4.輔助推力面的磨損,，是因?yàn)樵谥鳈C(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)曾經(jīng)發(fā)生了異常。軸承一旦發(fā)生了磨損,，就具有累積效應(yīng),，每次主機(jī)啟/停，正倒車(chē)時(shí)的低負(fù)荷階段都會(huì)使磨損情況愈為加重,。由以上分析推斷出,，日常使用中主機(jī)操作不當(dāng)，就會(huì)使透平軸承輔助推力面產(chǎn)生磨損,。因此,，船員的日常操作可能是造成本次事故的原因之一。5.通過(guò)翻查以往的記錄,，該輪主機(jī)透平在2014年3月廠修期間曾發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸磨損,，渦端軸承位有嚴(yán)重的起線劃痕，粗糙度超標(biāo),；由ABB上海車(chē)間對(duì)損壞部位進(jìn)行噴涂,、恢復(fù)尺寸，至損壞發(fā)生時(shí)已平穩(wěn)運(yùn)行了13580小時(shí)。對(duì)于TPL85-B主機(jī)透平增壓器轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō),，其渦端軸承位采用冷噴涂,，噴涂溫度不超過(guò)150℃，就不會(huì)使軸發(fā)生變形彎曲,。其原理是,，利用壓縮空氣使金屬粒子加速到臨界速度（超音速），金屬粒子撞擊到基體表面后發(fā)生物理形變,，并在牢固附著的整個(gè)過(guò)程中沒(méi)有被融化,。ABB的工藝要求噴涂層厚度控制在0.3~0.5mm之間，噴涂后的表面硬度在525~535HB之間,。從2014年的服務(wù)記錄中可以看到,，整個(gè)噴涂過(guò)程都是在ABB上海車(chē)間由專業(yè)人員完成的；完成后軸承位表面硬度檢測(cè)為527HB,符合工藝要求,。但是,，不管工藝多么出色，這樣的修理都會(huì)讓人對(duì)噴涂的結(jié)合力產(chǎn)生懷疑,。因此,，噴涂材料脫落也是造成本次事故的原因之一。通過(guò)本次事故,，我們對(duì)TPL型主機(jī)透平有了更深的了解，并得到如下一些經(jīng)驗(yàn)：1.TPL型主機(jī)透平對(duì)滑油清潔度要求很苛刻,，特別是使用主機(jī)系統(tǒng)油潤(rùn)滑,，在日常管理中一定要保持滑油分油機(jī)的良好工況，定期取樣送檢化驗(yàn),。2.在主機(jī)剛剛起動(dòng)時(shí)軸承的磨損最大,，所以動(dòng)車(chē)前一定要提前開(kāi)啟機(jī)油泵運(yùn)行0.5小時(shí)以上，決不可剛剛開(kāi)啟機(jī)油泵就馬上起動(dòng)主機(jī),。3.主機(jī)停車(chē)后主機(jī)透平還有余速,，需要保持主機(jī)油泵至少運(yùn)轉(zhuǎn)2小時(shí)后再停掉，以保證透平有足夠的潤(rùn)滑和冷卻,。4.TPE型主機(jī)透平帶有儲(chǔ)油箱,，儲(chǔ)油箱帶有節(jié)流閥，目的在于主機(jī)機(jī)油泵突然停止且透平尚有余轉(zhuǎn)的情況下保證透平軸承仍有持續(xù)的潤(rùn)滑,，直至停轉(zhuǎn),。在管理中要注意保持儲(chǔ)油箱的透氣管路通暢，保證儲(chǔ)油箱滑油在重力的作用下順暢地流到各潤(rùn)滑部位,。5.定期清洗運(yùn)行中增壓器的渦輪側(cè)和壓氣端,，以減緩排放污染物的堆積速度,，保持增壓器高效率運(yùn)行。
6.對(duì)于那些通過(guò)增壓器運(yùn)行無(wú)法去除的積碳,，必須解體清洗,。7.定期檢查主機(jī)排煙總管進(jìn)透平前的格柵狀況，確保良好,，避免大的排放顆粒物進(jìn)入廢氣端損傷渦輪,。8.機(jī)動(dòng)用車(chē)時(shí)，避免因主機(jī)加減速過(guò)快造成透平喘振,；大風(fēng)浪航行時(shí),，要調(diào)低輪機(jī)長(zhǎng)的最大油門(mén)限制，保證螺旋槳有足夠的吃水,，盡可能避免主機(jī)出現(xiàn)“飛車(chē)”,。9.定期檢查并保持透平廢氣端放殘管路通暢，避免因鍋爐漏水造成透平廢氣端“淹水”,。10.盡量不采取噴涂的修理工藝對(duì)轉(zhuǎn)子軸進(jìn)行尺寸恢復(fù)修理,，必要時(shí)可采用激光焊修補(bǔ)的方式修理,。
主機(jī)透平作為柴油機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分,，其最大的特點(diǎn)就是高效率、高轉(zhuǎn)速,，但在運(yùn)轉(zhuǎn)中一旦出現(xiàn)問(wèn)題也將是毀滅性的,。TPL型主機(jī)透平雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)其維護(hù)卻有著嚴(yán)格的要求,。希望通過(guò)此次事故的排查分析,，能讓大家更加了解TPL型主機(jī)透平，并對(duì)其加強(qiáng)維保和管理,，避免類似問(wèn)題的再次發(fā)生,。來(lái)源：中遠(yuǎn)海運(yùn)安全 作者：中遠(yuǎn)海運(yùn)散貨劉丙海輪機(jī)長(zhǎng)；
|
