某型艇主機(jī)及齒輪箱高溫報(bào)警故障原因及排除

一、存在故障現(xiàn)象自2017年后，陸續(xù)接到部分用艇單位反饋：推進(jìn)柴油機(jī)淡水溫度較高，出現(xiàn)報(bào)警現(xiàn)象；減速齒輪箱滑油溫度高、接排壓力低，出現(xiàn)無法接排現(xiàn)象。1、柴油機(jī)冷卻水溫度異常（1）柴油機(jī)淡水溫度達(dá)90℃以上，個(gè)別達(dá)到95℃，出現(xiàn)高溫報(bào)警現(xiàn)象；（2）機(jī)帶海水泵在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min時(shí)，進(jìn)口壓力達(dá)-0.03MPa。經(jīng)與柴油機(jī)使用說明書對(duì)照：柴油機(jī)海水泵進(jìn)口壓力不大于-0.025MPa，不滿足該要求；（3）主機(jī)轉(zhuǎn)速1650r/min時(shí)，熱交換器進(jìn)、出口溫差大于50℃。經(jīng)與柴油機(jī)使用說明書對(duì)照：柴油機(jī)熱交換器溫差不大于20℃，不滿足該要求。2、齒輪箱滑油溫度異常（1）齒輪箱滑油溫度高，部分齒輪箱油壓過低（齒輪箱油壓2.4bar，低于齒輪箱操作說明書要求的4bar），無法接排；（2）減速齒輪箱潤滑油消耗較快，熱交換器出水口有油污。二、故障原因分析1、推進(jìn)柴油機(jī)冷卻水溫度異常的原因分析（1）柴油機(jī)淡水不足，淡水與外界海水熱交換少，不能充分換熱，淡水溫度上升較快。淡水不足可能是機(jī)體密封性下降、淡水滲漏或淡水使用較長時(shí)間消耗較多；（2）海水泵葉輪損壞，引起海水泵流量不足，導(dǎo)致海水與淡水的換熱量減小，造成冷卻淡水溫度升高；（3）熱交換器臟污或堵塞，海水與柴油機(jī)冷卻水熱交換效果差，從而引起冷卻淡水溫度升高；（4）冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)未滿足柴油機(jī)使用要求，導(dǎo)致海水供水不足，引起柴油機(jī)冷卻水溫度升高。2、齒輪箱滑油溫度異常的原因分析（1）齒輪副嚙合不良，產(chǎn)生擠壓和摩擦，其發(fā)熱量較正常狀態(tài)大很多，造成滑油溫度異常升高；（2）工作油壓偏低，造成離合器摩擦片打滑而產(chǎn)生大量的熱，從而造成滑油溫度升高；（3）熱交換器臟污或堵塞，海水與齒輪箱滑油熱交換效果差，從而引起滑油溫度升高；（4）冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)未滿足齒輪箱使用要求，引起齒輪箱冷卻水溫度升高；（5）熱交換器損壞，滑油通過熱交換器滲出。三、故障排查根據(jù)故障原因分析，首先對(duì)設(shè)計(jì)圖紙與設(shè)備使用說明書進(jìn)行了對(duì)照，并現(xiàn)場(chǎng)檢查了柴油機(jī)海水泵、冷卻水系統(tǒng)相關(guān)的管路及附件、柴油機(jī)及齒輪箱熱交換器，排查情況如下：1、冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)本艇型柴油機(jī)采用閉式冷卻，即柴油機(jī)的冷卻海水由主機(jī)自帶的海水泵由海水總管抽取，分別流經(jīng)主機(jī)燃油熱交換器、齒輪箱滑油熱交換器和高溫水/低溫水板式熱交換器，分別對(duì)主機(jī)回油、齒輪箱滑油及主機(jī)高溫淡水和低溫淡水進(jìn)行冷卻，之后排出舷外。經(jīng)核對(duì)系統(tǒng)圖紙的設(shè)計(jì)，滿足柴油機(jī)及齒輪箱冷卻系統(tǒng)原理圖的要求，可以排除因圖紙?jiān)O(shè)計(jì)導(dǎo)致柴油機(jī)及齒輪箱溫度高。2、柴油機(jī)淡水不足經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看及詢問相關(guān)人員，柴油機(jī)未發(fā)現(xiàn)冷卻水泄露，使用時(shí)冷卻水量滿足最低液位要求，因此可排除柴油機(jī)冷卻淡水不足引起溫度高的問題。此外，經(jīng)柴油機(jī)廠家拆解淡水泵：水泵葉輪形態(tài)完好、無明顯腐蝕現(xiàn)象；葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、無卡滯現(xiàn)象；驅(qū)動(dòng)水泵的齒輪良好，無明顯磨損等異?，F(xiàn)象。因此可排除淡水泵損壞導(dǎo)致淡水流量不足引起柴油機(jī)淡水溫度高。3、柴油機(jī)海水泵經(jīng)檢查柴油機(jī)海水泵運(yùn)行情況：柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)海水泵并無明顯振動(dòng)、漏水等異常情況；經(jīng)柴油機(jī)廠家拆檢觀察：水泵葉輪形態(tài)完好、無明顯腐蝕現(xiàn)象；葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、無卡滯現(xiàn)象；驅(qū)動(dòng)水泵的齒輪良好，無明顯磨損等異?，F(xiàn)象。因此可排除因海水泵故障導(dǎo)致柴油機(jī)冷卻淡水及齒輪箱滑油溫度高。4、冷卻水管路經(jīng)核對(duì)冷卻水系統(tǒng)圖紙與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際管路布置，發(fā)現(xiàn)齒輪箱排舷外管路缺少截流孔板。截流孔板為首船試驗(yàn)時(shí)通過驗(yàn)證，在滿足齒輪箱冷卻水量要求后將截流孔板開度鎖定，后續(xù)船按首制船設(shè)置。沒有安裝截流孔板會(huì)導(dǎo)致齒輪箱冷卻水量較設(shè)計(jì)值明顯偏大，經(jīng)過滑油熱交換器的流速過高而導(dǎo)致滑油熱交換器快速腐蝕，引起熱交換器的腐蝕穿孔，產(chǎn)生油水混合現(xiàn)象。5、熱交換器及海水濾器現(xiàn)場(chǎng)對(duì)齒輪箱滑油熱交換器、柴油機(jī)熱交換器、海水濾器等進(jìn)行拆檢發(fā)現(xiàn)：海水濾網(wǎng)過濾后一側(cè)生銹明顯，未過濾一側(cè)堵塞嚴(yán)重（見圖1）；圖1主機(jī)海水濾器拆檢情況齒輪滑油熱交換器有較多雜質(zhì)，多數(shù)進(jìn)水孔堵塞嚴(yán)重（見圖2）；圖2齒輪箱熱交換器拆檢情況柴油機(jī)熱交換器海水進(jìn)口側(cè)有較多雜質(zhì)、堵塞嚴(yán)重（見圖3）。圖3主機(jī)熱交換器拆檢情況熱交換器及海水濾器堵塞嚴(yán)重會(huì)造成冷卻海水量不足，從而導(dǎo)致主機(jī)冷卻水及齒輪箱滑油溫度偏高。經(jīng)進(jìn)一步排查發(fā)現(xiàn)：海水濾器濾網(wǎng)與濾器頂蓋之間有一定間隙（見圖4），導(dǎo)致雜質(zhì)大量從間隙流入冷卻系統(tǒng)，進(jìn)而堵塞熱交換器。圖4濾網(wǎng)與濾器頂蓋之間存在間隙6、齒輪箱熱交換器對(duì)齒輪箱進(jìn)行清潔后，重新加入潤滑油并進(jìn)行循環(huán)清洗。再次啟動(dòng)主機(jī)，油壓已經(jīng)恢復(fù)正常。但在運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)仍有潤滑油從熱交換器流出，證明熱交換器已經(jīng)破損。7、其它現(xiàn)場(chǎng)勘察時(shí)，設(shè)備廠家發(fā)現(xiàn)部分齒輪箱進(jìn)水管（與熱交換器連接法蘭端）未安裝接地線，有的安裝接地線時(shí)未徹底清潔接觸面的油漆。設(shè)置接地線可將熱交換器與船體連接在一起，以減少熱交換器發(fā)生電化學(xué)腐蝕。從以上故障排查可知：熱交換器堵塞是導(dǎo)致柴油機(jī)冷卻水溫度、齒輪箱滑油溫度高的直接原因；熱交換器堵塞是由于海水濾器濾網(wǎng)與濾器頂蓋間隙過大，雜質(zhì)從間隙流到總管所致；齒輪箱濾器損壞是由于冷卻水流速超過防腐要求值，且未安裝接地線或接地線接觸不良。在多種因素作用下，導(dǎo)致熱交換器腐蝕穿孔，引起齒輪箱滑油滲漏，工作壓力不足。四、整改措施及效果1、更換齒輪箱熱交換器更換損壞的熱交換器，重新加油并啟動(dòng)主機(jī)運(yùn)行。合排前、后壓力分別為4.0bar和19.0bar，滿足齒輪箱使用要求，熱交換器亦未再出現(xiàn)潤滑油滲出現(xiàn)象（見圖5）。圖5齒輪箱熱交換器更換后試壓情況2、改進(jìn)海水濾器結(jié)構(gòu)型式為解決濾網(wǎng)腐蝕問題，將濾網(wǎng)材質(zhì)由普通304不銹鋼改為耐海水腐蝕的雙向不銹鋼；為解決濾網(wǎng)與濾器頂部存在的間隙，其結(jié)構(gòu)型式由開放式濾網(wǎng)改為易檢修保養(yǎng)的提籃桶式濾網(wǎng)，濾網(wǎng)頂部為封閉式（見圖6）。圖6改進(jìn)型濾器結(jié)構(gòu)型式采取以上兩種措施，可較好地解決濾器腐蝕以及濾網(wǎng)與濾器本體間隙過大導(dǎo)致雜質(zhì)進(jìn)入海水系統(tǒng)等問題。3、增加節(jié)流孔板按照?qǐng)D紙要求，在齒輪箱冷卻水排舷外地方增加節(jié)流孔板，孔板的開度根據(jù)齒輪箱卻冷水流量進(jìn)行了估算，確定了節(jié)流孔板開度的大小。根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試，節(jié)流孔板開度大小滿足齒輪箱冷卻水流量要求。4、增加接地線按設(shè)備資料要求，在齒輪箱進(jìn)水管安裝接地線。安裝前將法蘭螺孔附近油漆打磨干凈，保證接地線與進(jìn)水管接觸良好，安裝完后再局部補(bǔ)漆。5、清洗熱交換器及管路按設(shè)備說明書要求，對(duì)柴油機(jī)熱交換器拆解清洗，無異物后重新安裝；對(duì)冷卻水管路拆檢清洗完畢后回裝。6、編制艇員級(jí)保養(yǎng)按照齒輪箱調(diào)試保養(yǎng)規(guī)定：每3個(gè)月或齒輪箱使用間隔300個(gè)小時(shí)拆檢熱交換器水管，清理熱交換器異物；出航前檢查海水總管濾器，對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行清洗。上述整改措施在該型艇實(shí)施后，經(jīng)系泊、航行試驗(yàn)和近2年的使用，未再出現(xiàn)柴油機(jī)冷卻水溫高、齒輪箱滑油溫度高、壓力低等異?，F(xiàn)象，整改措施有效。五、結(jié)束語該型艇柴油機(jī)冷卻水及齒輪箱滑油溫度高主要是熱交換器被雜質(zhì)堵塞導(dǎo)致。根據(jù)冷卻系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，柴油機(jī)冷卻一般可分為開式冷卻管路和閉式冷卻管路，該型艇采用了開式冷卻形式。開式冷卻是通過柴油機(jī)海水泵吸取舷外水直接對(duì)主、輔機(jī)進(jìn)行冷卻。開式冷卻管路設(shè)備少、管路簡單、維護(hù)方便、水源豐富。但開式冷卻也存在明顯不足：一是冷卻水質(zhì)差時(shí)，各種雜質(zhì)會(huì)進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)，造成濾網(wǎng)堵塞，導(dǎo)致冷卻效果不佳；二是舷外海水腐蝕性較強(qiáng)，容易造成熱交換器及冷卻水管路腐蝕。閉式冷卻是柴油機(jī)水泵吸入淡水對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行冷卻，舷外水冷卻淡水帶走其熱量。閉式冷卻因設(shè)備不直接與舷外海水接觸，不存在熱交換器被雜質(zhì)堵塞，管路及熱交換器也不易腐蝕。但這種冷卻方式設(shè)備及管路相對(duì)較多。