浅析DAIHATSU副机排气阀杆频繁断裂的原因及解决方法

woohan027 · 发表于 2010-10-13 15:04:20

副机既是船舶的动力来源，也是船舶安全营运的保障。副机的基本构造虽然不是太复杂，但其工作原理及辅助装置的功能，却同船舶的大型主机相差无几。在实际工作中由于管理上的疏忽，任何一个环节如果出现了问题，都可能引起非常严重的机损事故。其结果不但给保养工作增添了不必要的麻烦，也会给船公司造成额外的经济损失，在实际工作中必须引起管理人员的关注。
一．故障的发现
笔者于2006年5月中旬，上“XXX”轮接任轮机长工作。这是一条由日本制造的近25年的船舶。交接班时查阅轮机日志和副机检修记录，发现该轮的NO.3副机已很久没有使用。是什么原因让这台副机长期搁置不用呢？在交班的注意事项中是这样记载的：“排气阀杆曾经发生过三次断裂，事故原因不明尽量少用或者不用”。一条将近25年的老龄船，其机电设备老化是必然的现象。如因该副机曾出现过故障就停止使用，势必会加重其它两台副机的工作负担，这样既缩短了其它副机的检修时间，也增加了管理人员的维修保养的难度，其结果对船公司和船舶都会产生不利的影响。
二．故障发生的经过
由于老龄船舶的机电设备逐渐老化，无形中增大了船舶的维修保养难度，如果再加上某些设备不能正常使用，势必会给安全营运带来负面的影响。笔者在接班后利用工作之余，召集有关人员调查NO.3副机发生故障的经过，并仔细地查阅了该副机以往的检修记录。
NO.3 DAIHATSU副机故障的历史记录：
1、该副机在运行3916小时后，进行了一次“常规吊缸检修”，两月之后再一次“吊缸检修”。两次检修的间隔仅1616小时，这其中的原因不言而喻。由于这一段时间的记录不详，所以笔者在此不想过多叙述。
2、该副机的排气阀杆，第一次发生断裂故障是在航行期间。故障之后进行了全面而细致的检查，并在第四缸内发现一只断裂的排气阀。这次故障造成了该副机的缸头/缸套/活塞破裂、连杆严重弯曲变形、曲轴瓦变形损坏、大量的冷却水漏进曲拐箱的滑油中，同时在透平废气端的喷嘴环处，发现了大小不等的一些金属碎块，万幸是没有对该副机的透平造成损坏。在经过检修更换部分损坏的部件后，该副机又似乎恢复了“原样”，第一故障距上次“吊缸检修”，该副机运行了1595小时。
5、该副机的排气阀杆，第二次发生断裂故障是在锚泊期间。故障的特征与第一次几乎是如出一辙，这次是在第一缸内发现一只断裂的排气阀。由于停车及时所以损坏的部件比上一次少。为了杜绝同样的故障继续发生，再次对该副机进行了“吊缸检修”。在更换已损坏部件的同时，将所有的排气阀及排气阀套换新。第二次故障距第一次的故障，该副机运行了1086小时。
6、  该副机的排气阀杆，第三次发生断裂故障是在卸货期间。此次是第六缸的排气阀发生断裂故障，万幸的是断裂的排气阀没有落入气缸内，所以故障对该副机没有造成更大的损坏。第三次故障距第二次的故障，该副机也运行了1523小时。
7、  在第三次故障之后经过检修，该副机间断地使用了62小时，便长期搁置起来而停止了使用。
综上所述，在不到一年的时间里，该轮的NO.3副机曾在正常运行中，排气阀连续发生三次断裂故障。前两次故障导致断裂的排气阀，落入了正在运行中的副机气缸内，造成了一系列部件严重损坏。由于发生故障的原因难以查明，所以曾令许多人感到困惑不解。笔者认为在实际工作中，应该本着由易到难的原则，去分析故障发生的原因。
三．故障原因的分析
船舶任何设备发生故障，都是具有一定的原因的。如果故障的原因不能被及时查明，那么类似的故障必将继续发生下去。通过查阅NO.3副机的历史记录，认为该副机连续三次发生同样故障，起因都是由于排气阀杆断裂所引起的。问题是为什么排气阀杆会频繁地发生断裂呢？虽然排气阀杆断裂具有一定的突发性和偶然性，但是轮机人员疏于管理也会促使故障的发生。只有查出排气阀杆断裂的原因，才是解决该副机故障的关键所在。
NO.3 DAIHATSU副机故障的分析过程：
1、  排气阀三次断裂的时间分别是在检修后的1595/1086/1523小时，间隔时间为1000-1500小时左右。因此在对该副机进行保养时，应缩短检查周期加大检修力度。
2、  排气阀杆三次断裂的部位均在阀杆的哈夫块处，此部位是阀杆通过哈夫块与弹簧连接处，由于该部位的热应力和疲劳应力比较集中也容易磨损，所以必须使用足够的滑油对其进行有效的冷却和润滑。
3、  三次故障断裂的排气阀杆，既有日本制造的也有中国生产的。这基本上可以排除排气阀，由于产地不同而质量有差异的说法。
4、  检查断裂的排气阀杆发现，气阀间隙处调节油量的锥形螺钉，在前两次故障时由于忙乱而不知去向，第三次却发现锥形调节螺钉散落在缸头上。
5、  据曾两次上过该轮的人员回忆，以前NO.2副机进气阀杆也发生过断裂，检修时发现锥形调节螺钉也散落在缸头上，所幸的是当时没有造成其它部件的损坏。
6．  查阅副机说明书和核对备件得知，进气阀头的直径大于排气阀头的直径，进气阀杆断裂时被挡在缸套的凹槽上，排气阀杆断裂时却落入副机的气缸内，从而导致了一系列的部件被瞬间损坏。
7、  笔者在接班后经过观察发现，三台副机的摇臂油质不佳（混有柴油和水分）压力也偏低，运行中油压没有达到副机说明书要求的2-3kg/c㎡。
通过深入分析发现，NO.3副机排气阀杆频繁发生断裂的原因，应该被锁定在阀杆顶端的哈夫块处，进而最终被锁定在该处的冷却和润滑效果上。该轮的副机额定转速高达900 rpm，摇臂拍打阀杆的次数相对较高。如果由于振动而使锥形调节螺钉脱落，那么润滑油就会通过锥形调节螺丝孔，直接喷到缸头摇臂罩内的其它地方，造成阀杆顶端与哈夫块接触面处严重缺油，使该部位得不到足够而有效的冷却和润滑。加剧了该部位的热应力和疲劳应力的集中，因此导致了副机排气阀杆频繁地发生断裂。
综上所述，笔者认为锥形调节螺钉从副机的摇臂上脱落，造成了该部位没有足够而有效的冷却和润滑，这是引起副机排气阀杆频繁断裂的主要原因！
四．故障解决的方法
在2006年6月主管人员交接班时，接班的轮机员回忆在其它轮工作期间，也曾经遇到过副机排气阀杆断裂故障。发生故障的原因当时虽然也没有定论，但是在副机的缸头上却发现调节螺钉，这件事让笔者更加坚定了自己的判断。既然故障原因是锥形调节螺钉由于振动而从摇臂上脱落，导致了阀杆顶端与哈夫块接触面没有足够而有效的冷却和润滑，那么我们就应该在这方面加大检修的力度，深入细致检查摇臂润滑系统的每一个环节，以便使问题得到完全彻底地解决。
NO.3 DAIHATSU副机故障的解决过程：
1、彻底清洁该副机的摇臂油柜，清洗吸入滤器和回油滤网。并在摇臂油柜内放一块磁铁，以便吸附摇臂润滑油系统的金属磨料，来保证油路畅通和减少接触面的磨损。
2、解体该副机的摇臂油泵更换已磨损的部件，重新调节摇臂油泵的安全阀压力，以达到说明书要求的压力2-3kg/c㎡。
3、拆卸该副机的摇臂油管路，反复细致地清洗彻底吹通，以保证摇臂润滑油管路的畅通无阻。
4、检查收紧该副机摇臂罩内的各种管路接头，杜绝或减少漏泄以保证摇臂润滑油的质量。
5、重新调节并锁紧该副机摇臂上的锥形调节螺钉（必要时重新攻丝），来保证各接触面的最佳供油率，以达到足够而有效的冷却和润滑。
6、解体研磨排气阀并更换阀杆导套，在阀杆与哈夫块接触面的下边缘，焊制一凸点以防止阀杆万一断裂时，落入该副机的气缸内打坏其它部件。
7、定期清洗摇臂油柜，更换被污染的摇臂油。缩短摇臂上运动部件的检查周期，由过去的每周检查一次，缩短到每班至少检查一次。一旦发现问题立即解决，把故障的苗头消灭在萌芽之中。
通过上述一系列的解决方法，有效地改善了NO.3副机阀杆顶端，与哈夫块接触面的冷却和润滑效果，随后我们将该副机投入了正常运行。到笔者撰写此文时，该副机已正常运行了近八个月，再也没有发生过排气阀断裂的故障。
五．工作中的反思
通过对NO.3副机故障的细致分析以及解决方法，可以认为锥形调节螺钉脱落是造成故障的主要原因。一只不足5cm长、0.5cm粗的锥形调节螺钉，由于受到摇臂和阀杆的高频往复振动，造成了锥形调节螺钉螺纹磨损而脱落。如果值班人员不按时对摇臂进行检查，那么这种破坏性极大的隐患很难被发现。就是这只调节摇臂供油率的锥形螺钉，将问题变得复杂而且迟迟得不到解决。虽然调节螺钉脱落具有突发性和偶然性，但是故障发生之后如果能及时找出原因，那么以后同类型的故障是完全可以避免的。这三起突发性故障为我们及时敲响了警钟，我们应该从各种各样的故障中吸取教训。尤其是那些在老龄船上工作的同行们，应该把工作的每一个环节做实做细，及时发现问题快速找出解决的方法，才能杜绝类似故障重复地发生下去。
在船上工作虽然不难，但要想做好每一项工作却是不容易的。主管人员不但要有较强的责任心，而且要熟练掌握所分管设备的特性。尽管各种设备之间有一定的联系，但是也存在不同的特性。在工作中处理突发性故障时，不仅要有正确的理论作指导，而且还靠丰富的经验来实践。要坚持不懈地加强专业知识学习，通过学习来提高自身的业务素质。只有这样才能在今后的工作中，把船舶的机电设备管理的更好、更完善！

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