一起主机滑油异常消耗故障排查与分析

陈明 杨胜利 武汉海事职业学院

当下航运市场持续低迷但竞争激烈，各航运公司极力要求节能减排、极力要求节省船舶营运成本，主机系统滑油的日常消耗量是计算船舶营运成本的重要指标之一，发现主机系统滑油异常消耗必须及时查找故障根源，并解决问题。

1.故障的发现

某船主机型号：WARTSILA 5 RT-flex 58 T-D，额定功率：9800KW。笔者某次上船任职，接班即发现主机滑油的实际存量与轮机日志记录的账面存量相比较，少了近5000升，而且查阅近六个月的轮机日志，前三个月每日上报主机滑油消耗50 升，后三个月每日上报居然高达100升。主机滑油亏空，这是一个不小的数字！查阅主机说明书，在额定转速105rpm下，主机滑油消耗为30L/D；在经济航速下，主机运行85rpm，每日滑油消耗10～20L为正常。初步判断主机滑油可能存在异常消耗，而且持续了很长时间没有引起轮机管理人员的重视。

接下来航行中观察到，主机滑油循环柜油位每两天下降1厘米，查阅仓容表，约160升，即每一天主机滑油循环柜存储的油量就减少了约80升，可以肯定主机滑油日常消耗量确实过大，必须尽快查找主机滑油异常消耗的原因。

2.故障的排查和分析

主机系统滑油的异常消耗主要由外部泄漏和主机内部泄漏两大因素造成。外部泄漏有滑油冷却器、滑油管路及其阀件的泄漏，滑油自清滤器自动冲洗的排泄，滑油分油机出现跑油或参数设置不当导致的运行状态不正常等等；主机内部泄漏分为活塞冷却油泄漏和填料函的故障泄漏。

首先排查外部泄漏：该轮自出厂开始营运才刚满五年，滑油管路及其阀件密封状态尚好，没有发现明显的漏油之处；主机两侧道门，飞轮处的主机曲轴轴封，主机舱底地板及污水井，也没有发现明显油迹；滑油自清滤器型号是ALFA LAVAL XL280D-25/4，该型滤器没有设置自动排泄，滤器运行时污渣被存贮在滤器的上部空间，只能通过定期手动泄放而排出，在实际操作中并不存在过量泄放而浪费滑油；主机滑油分油机始终保持运行，但运行状态良好，对照说明书，各项参数设置均未见明显偏差，运行中打开排渣口检查，排渣口干净清爽，没有出现跑油现象。综上，完全可以排除主机滑油外部泄漏的可能性。

接下来重点排查主机滑油的内部泄漏。

活塞冷却油是来自主机滑油管系的系统滑油经铰链装置进入十字头，经过十字头和活塞杆的内部通道，到达活塞头，经喷射管高速喷出，在冷却空间随着活塞上下往复运动，对活塞头实现强制振荡冷却，然后经过冷却空间的中间孔道泄放至主机曲拐箱。如果活塞头的密封状态不佳，例如内部O形圈老化、密封面接触不良或安装不到位等，冷却滑油会从活塞表面泄漏至扫气箱。主机停车之后，通过扫气口检查活塞状况，各缸活塞底部均未见明显油滴滴下，各缸活塞表面也未见滑油泄漏痕迹。而且根据主管轮机员回忆，该轮半年前坞修期间，主机所有缸全部进行过吊缸检修，所有活塞全部按照说明书要求做过压力试验，未见异常。综上，基本可以断定活塞头冷却油泄漏的可能性不大。

填料函泄放至单独的stuffing box drain tank,与扫气箱放残的scavenging box drain tank 是完全分开的。航行中连续测量填料函泄放柜和扫气箱泄放柜存油的增长量，发现填料函泄放柜存油几乎不见增长，但是扫气箱泄放柜存油却增长异常，每日增长约170升。扫气箱泄放的残油主要来自活塞环从缸套表面刮下来的气缸油，而气缸油每日消耗仅100升左右，由此基本可以判定异常消耗的主机系统滑油是进入了扫气箱，随扫气箱放残的残油一起排入了污油系统。但是活塞冷却油未见泄漏，填料函的正常泄放量也不见增长，主机系统滑油是如何进入扫气箱的？

为彻底查清故障根源，必须先要充分了解主机填料函的各部件结构构造和工作原理。

活塞杆填料函是安装在气缸体横隔板中心孔内的密封装置，具有密封气缸扫气空气、刮除活塞杆的油污和将气缸与曲轴箱分隔开的作用。

活塞杆填料函基本构造如图1和图2所示，壳体为两半式，两者用四只螺栓12紧固，壳体上部用十只带止动垫片螺栓10（内圈）和可拆卸式两半式法兰15紧固，法兰用四只带止动垫片螺栓14（外圈）固定在气缸横隔板上。

图1 填料函正视图

图2 填料函俯视图

填料函内部组件见图3和图4，分为上下两部分。上半部分是三道刮油环2和两道组合密封环3和4，均为铜质的四段扇形块组成，环外侧共用五只拉伸弹簧8箍紧，使环弹性地紧密地贴合在活塞杆上。三道刮油环分两圈，环的上表面开有泄放槽，通往弹簧外侧的两半式壳体上的泄放孔，活塞下行时刮除活塞杆上的污物至扫气箱。两道组合密封环用于密封扫气箱的气体防止进入曲轴箱。填料函的下半部分是12道刮油环，分六组，六道环座5每道环座安装两道刮油环6，使用六只拉伸弹簧9箍紧在活塞杆上，用于活塞上行时刮去飞溅到活塞杆上的滑油使其回到曲轴箱。第一组刮油环弹簧外侧开有径向泄放孔，通往填料函壳体外两道O型圈之间的密封空间，用于刮除较脏的部分滑油，并通过管路引至填料函泄放柜。其他五组刮油环均是环槽下平面开有泄放孔，刮除的滑油较干净，依次下行泄放至曲轴箱。

图3 填料函刮油环密封环分解图

图4 填料函刮油环密封环安装图

查找到了主机扫气箱放残量增长异常，为进一步判断是主机所有缸的扫气箱放残量不正常还是单个缸不正常，某日航行中，我们测量了主机各缸扫气箱24小时的放残量，见表1。

表1 填料函检修前各缸扫气箱放残量比较

通过主机各缸扫气箱放残量的比较，可以看出2#、3#、4#缸的扫气箱放残量明显多于1#和5#缸，结合填料函的各部件结构构造和工作原理，可以推断出2#、3#、4#缸活塞杆上的主机滑油有可能并没有被填料函完全刮下，回到曲拐箱，而是随活塞杆一起被带到了扫气箱。但是主机在经济转速下运行，扫气箱压力也基本保持在0.8bar,而曲拐箱通过透气管直通油雾透气箱，正常情况下内部压力较低，低压空间的滑油如何进入较高压力空间的扫气箱？

测量到了三个缸扫气箱放残量明显大于另两个缸，而且询问主管轮机员，半年前坞修期间，主机吊缸检修时，所有的填料函也全部拆检过。依据经验，故障刚好自填料函检修之后就出现了，那么极有可能是2#、3#、4#缸填料函拆装不正确或零部件存在异常。

我们决定，利用锚泊时间，拆检主机2#、3#、4#缸填料函。通过拆检，发现三组填料函都存在一个共性问题，即各刮油环、气封环完好，未见明显磨损，见图5，但是下部六组刮油环的弹簧却比使用了五年的旧弹簧还要长约10毫米，见图6。

图5 3#、4#缸拆下的刮油环几乎未见磨损

图6 3#、4#缸拆下的刮油环弹簧比标准件长约10毫米

主机2#、3#、4#缸填料函的所有刮油环弹簧使用标准件全部换新，各部件装复。航行中再次测量各缸扫气箱放残量，见表2。

表2 3#4#缸填料函检修后各缸扫气箱放残量比较

主机2#、3#、4#缸填料函拆检之后，三个缸的扫气箱放残量明显大幅下降，可以断定故障的根源就出在这一批不合格的刮油环弹簧上面。标准弹簧全长600毫米，极难变形，即使使用了五年也未见明显伸长，拆装时使用专用工具两个人对称使劲拉动才能将搭扣勾上，而坞修期间检修主机使用的备件弹簧长了10毫米，换算成径向间隙，等于径向间隙多出了1.6毫米（10mm/3.14/2）。可以理解为，在同样条件下与标准弹簧比较，刮油环和活塞杆之间多出了1.6毫米的间隙。查阅主机说明书，标准刮油环宽5.0毫米，磨损极限是1.8毫米。这样可以推断，使用了长出10毫米的弹簧，刮油环与活塞杆之间的间隙就接近于刮油环的磨损极限，刮油环完全不起作用，活塞杆上的滑油不能被刮油环刮下。加之主机长期低转速低负荷运行，扫气压力较低，曲拐箱的透气管延伸到烟囱较高位置，导致扫气箱和曲拐箱内部压力差并不大。因此活塞杆上未能刮下的滑油几乎全部被带到了上部空间，被上部三道刮油环刮到了扫气箱，经放残管泄放到了主机扫气箱泄放柜。每只活塞杆每次上行带入扫气箱的滑油量可以这样计算出来：80×1000/（3×85×24×60）=0.22(ML),看似微不足道的0.22毫升，导致主机滑油每日损失80升，长此以往，形成了主机滑油存量的大量亏损。经过对2#、3#、4#缸填料函的拆检之后，长时间观察，主机滑油循环油柜油位几乎不见下降，主机扫气箱放残量每日增长约80升。自此以后，主机系统滑油消耗量每日上报30升，大约八个月之后，主机滑油实际存量与账面渐渐趋于持平。确认此次主机系统滑油异常消耗故障彻底排除。

3.填料函的拆装

每次吊缸检修活塞时均应拆检填料函，换新严重磨损或损伤的零部件，使其至下个检修周期始终处于良好的技术状态。当然，在不吊缸的情况下，也能很方便地拆检填料函。盘车至下止点，在十字头活塞杆连接螺栓的螺母上安装两半式尼龙夹紧工具，在扫气箱拆下填料函的两半式法兰外侧的四只螺栓，缓慢盘车至填料函被轻轻顶起，拆下两半式法兰内侧的十只螺栓，并拆下两半式法兰，向下盘车使填料函随活塞杆轻松落至曲拐箱（如遇卡阻，可反复上下盘车，或用木块敲击填料函上部）。小心拆下填料函壳体的两只O型圈并注意保护（不吊活塞，不便换新），拆下填料函壳体侧面四只紧固螺栓，在曲拐箱合适位置使用两只手拉葫芦及吊环、钢丝，吊出两半式壳体，使用专用工具依次拆出各道拉伸弹簧、刮油环、密封环。仔细清洁两半式壳体及其各环槽、各泄放孔，仔细清洁并测量所有拉伸弹簧、密封环、刮油环。填料函组装完毕，应能在活塞杆上下轻松移动，不应有任何卡阻。安装壳体上的两只O型圈，并涂抹适量轴承油，缓慢盘车使填料函上升至填料函孔正确位置，安装两半式法兰，并锁紧内外圈螺栓。

4.结束语

（1）本次主机系统滑油异常消耗的根本原因是填料函检修时使用了不合格的弹簧备件，故障持续时间过长而没有察觉，增加了相当的船舶营运成本，要求轮机管理人员必须充分重视主机系统滑油的日常管理，发现任何异常应及时查找原因，对易损耗零部件严格按照说明书要求做到正常维修保养，但是也要注意切忌盲目更换备件，仔细查阅说明书，对新备件也要有适当的鉴别能力。

(2）希望船舶管理公司岸基部门严格掌控备件的采购和质量关，保障船舶安全营运和控制船舶营运成本，避免假冒伪劣备件供应上船。

（3）本文只在阐述本次填料函故障实例，仅希望对同类船舶主机填料函的正确保养和故障时拆装有一点帮助。