船用MAN B&W主機技術改進后活塞和缸套的檢查管理

大連遠洋運輸公司 李玉全

船用MAN B&W主機技術改進后活塞和缸套的檢查管理

大連遠洋運輸公司 李玉全

MAN B&W 船用柴油機近些年進行了很多技術改進，使燃燒室部件壽命、安全性有了很大提高，延長了檢修周期。同時船舶輪機管理人員日常管理工作相應跟進，增強了日常檢查保養(yǎng)。及時發(fā)現(xiàn)和掌握燃燒室工作部件的工作情況，可以為合理延長檢修周期提供可靠依據，從而減輕檢修工作頻次和提高經濟效益。

工藝改進；新材料應用；延長壽命；管理跟進

一、MAN B&W燃燒室部件的改進

船用柴油機MAN B&W廠家近些年經過技術改進和新工藝、新材料的使用，各工作參數(shù)達到了極高的程度，各運動部件、燃燒室部件等的性能大大提高，增強了機器的可靠性和經濟性，與此同時檢修周期也大大加長。以我司常用的ME型和MC型主機為例，活塞、缸套的拆檢周期由8 000工作小時提高到16 000工作小時，工作檢修周期提高了1倍，能保證在主機延長檢修周期內的工作可靠性和安全性。首先是廠家對主要工作部件進行了一系列改進來保證各主要部件的使用壽命和可靠性（燃燒室部件），其次是輪機管理人員對日常管理工作的合理跟進。

1. 活塞的改進

采用“高頂活塞”的設計（High Topland Pistonpiston where the topland is significantly higher than the ringland 高頂活塞頂部高度明顯大于活塞環(huán)帶）。新型High Topland“頂部高度”是Ringland“活塞環(huán)帶”高度的150%，而傳統(tǒng)的“非高頂活塞”只有84%。將活塞頂部加高的設計最終目的是將“活塞環(huán)帶”區(qū)域下移，使活塞環(huán)遠離燃燒室，減輕了高溫、高壓燃氣對活塞環(huán)的破壞，從而減輕了結炭，降低了活塞環(huán)與環(huán)槽的磨損，保護了活塞環(huán)及環(huán)槽的潤滑油膜。

2. 汽缸蓋的改進

采用燃燒室上移式汽缸蓋（low positioned mating surface），從外形上看，缸蓋高度尺寸加大，缸蓋與缸套的接觸密封面降低。燃燒室的空間全部在缸蓋內。

3. 活塞環(huán)的改進

采用重載組合式活塞環(huán)（heavy duty rings packages）。第一道活塞環(huán)，即CPR活塞環(huán)（control pressure relief），其采用重疊式開口，并在搭口兩側各有3道斜向深度為3mm的溝槽，稱為“壓力泄放槽”（此壓力泄放槽的磨損程度是決定是否換新活塞環(huán)的重要依據）。

4.“W-seat”式密封排氣閥座+N imonic排氣閥

如圖1所示，此種新型排氣閥座與傳統(tǒng)的全面積接觸式相比，最大的改變在于形成兩道環(huán)形氣腔密封，第一道氣腔（最外圈）與閥頭有0.8～1.0 mm的間隙，在壓縮沖結束時，新鮮空氣被密封在第一道環(huán)形氣腔內，起到了隔離的作用，在爆炸燃燒時的高溫高壓燃氣不能進入環(huán)形密封腔，降低了排氣閥面的溫度。

5. 活塞清潔環(huán)（piston cleaning ring）

在缸套與缸蓋之間安裝一道“清潔環(huán)”（也稱刮炭環(huán)）。清潔環(huán)內徑尺寸既小于缸套又大于活塞頂（以S70MC機型為例，缸套內徑700 mm，清潔環(huán)內徑699 mm，小于缸套內徑1 mm）。在活塞通過清潔環(huán)時，頂部的積炭被清潔環(huán)刮掉，這樣不會在活塞頂部形成較厚的積炭而與缸套接觸破壞缸套表面潤滑及與缸套摩擦，起到了保護缸套的作用。

6. 最新滑閥式油頭（slide-type fuel valve）

目前廠家全部安裝了最新式“滑閥式”油頭。使用傳統(tǒng)的針閥式油頭，噴油結束后在油嘴（nozzle）內（針閥座下部至噴油孔間）含有一定數(shù)量的燃油，此容積1 600 mm3左右。這部分燃油會滴漏，造成噴油孔周圍結炭，影響霧化質量，嚴重時會堵塞噴油孔。見圖2。

二、日常管理活塞環(huán)和缸套的檢查

船舶輪機管理者針對新機型的管理應采取一系列措施來及時掌握設備的運行狀態(tài)和工作部件（相對運動件）的工作情況。特別是通過對活塞、活塞環(huán)、缸套的檢查，結合對主機運行參數(shù)的測量，能夠準確地分析判斷主機的運轉工況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，這是決定能否延長吊缸檢修周期的真實依據，也是輪機長必須親自參與的重要檢查，同時也是對輪機主管人員業(yè)務水平的檢驗。為此，廠家制定了詳細的“活塞缸套檢查程序”，即“Procedure For Inspection Of Piston& Liners”，檢查人員要認真學習研究并結合本船實際對燃燒室重要部件進行認真檢查和準確分析判斷。

1. 檢查工作實踐

為保證檢修周期延長后主機燃燒室部件運行的可靠性，掃氣箱內的燃燒室部件檢查周期由改進前的3個月縮短到現(xiàn)在的單個長航線或每一個月（短航線）。MAN B&W型主機在凸輪側每缸都有一掃氣箱人孔，同時在上方另設有一小型檢查導門，如果沒有充足的時間，可通過此檢查導門對活塞、缸套及掃氣口進行檢查。但從此處檢查視角有限，只能檢查有無斷環(huán)、潤滑油狀態(tài)、結炭情況等，對缸套的檢查也只能限于掃氣口周圍，不能對活塞環(huán)、壓力泄放槽等進行近距離觀察和對其間隙的測量。較為全面的檢查測量要在掃氣總管內進行，從這里檢查首先要有時間的保證，提前開啟總管人孔，同時也要將凸輪側的掃氣箱人孔打開，這樣做的目的除了有利于充分的通風、保證檢查人員的安全外，還降低了總管內部的高溫油氣，有利于檢查人員在總管內進行較長時間仔細耐心的檢查。

值得重點提及的是，在打開凸輪側的掃氣箱人孔時，對殘油泄放孔的檢查非常重要，此泄放孔務必保持暢通，保證殘油能隨時泄放，防止聚積。此泄放孔一旦阻塞，聚積的殘油夾帶堅硬的殘渣在活塞上下運動時就會飛濺起來，通過掃氣口進入汽缸，會迅速磨損缸套。除了每缸的泄放孔保持暢通外，泄放總管也要暢通，此管一般從前至后有一定的傾斜度，方便殘油的泄放。另外在前端法蘭上有蒸汽吹放管，應該經常用蒸汽吹通此管，此管一旦被堅硬的殘渣阻塞，就難以清通?？梢酝ㄟ^檢查主機盤根箱泄放柜位于甲板上的透氣管判斷此管是否阻塞，主機運行時此管在甲板上有較強的氣流聲（強弱會隨主機掃氣壓力變化），如果氣流聲音減弱或消失，表明此管部分或全部阻塞。

2. 活塞、缸套檢查要點

（1）活塞冷卻油泵、缸套冷卻水泵要在運轉狀態(tài)，保持平時工作狀態(tài)下的壓力，以使漏油、水的地方容易被發(fā)現(xiàn)。將盤車機的遙控開關帶入總管內，按機器發(fā)火次序盤車，既方便又快捷。帶入的檢查測量工具要放在一個桶內，防止遺失在掃氣總管內。

（2）對活塞的檢查。

①結炭情況。一般來說，活塞頂部有層均勻、松散的結炭是正常的，如果在油頭對應的噴射區(qū)域結炭較重，則應認為是油頭霧化不良。在活塞頭的四周不應該有過厚的結炭，如果某個部位結炭過厚，說明清潔環(huán)對應的部位磨損過大，如果進一步磨損到清潔環(huán)的內徑大于缸套內徑時，過厚的結炭層要與缸套接觸摩擦，不但破壞油膜，也會將缸套拉傷。且在環(huán)槽間不應該出現(xiàn)結炭，否則說明它的上道活塞環(huán)漏氣。

②在活塞頂部的漏水。一般認為是缸蓋、排氣閥、啟動閥、油頭孔座處漏下的，這些部位由于受到掃氣口的限制是看不到的，只有通過相機拍照才能具體確認是哪個部位。如仍無法確認，有必要將排氣閥拆下進一步檢查。 此外，缸套漏水不會發(fā)生在活塞頂上，而是會順汽缸壁流下來并從活塞與缸套間流入掃氣箱內，同時也會在缸套壁上留下明顯的痕跡。

③ 活塞頂部有油。要分清是燃油還是滑油，這一點從外觀和黏度上比較容易判明。如是燃油，那必定是油頭滴漏等問題，例如2007年，在對一艘VLCC主機檢查時，發(fā)現(xiàn)活塞頂部有燃油，進一步檢查發(fā)現(xiàn)為一只油頭在噴油孔處斷裂而造成活塞頂部積油；如果是滑油，一種原因可能是活塞裂紋，冷卻滑油漏出，另一種原因可能是排氣閥出現(xiàn)問題。

（3）對活塞環(huán)的檢查：盤車機將活塞環(huán)處于掃氣口處，對活塞環(huán)的磨損、結炭、潤滑油狀態(tài)進行檢查。首先用肉眼判明活塞環(huán)的徑向表面有無拉痕，光滑的摩擦面是否連續(xù)，同時用自己制作的T形木棒壓活塞環(huán)以判斷是“彈性良好（壓入后能即刻彈出）、黏結（壓入后遲緩彈出）、斷環(huán)（壓入后不能彈出或不能壓入）”中的哪種狀態(tài)。另外，可進行正、倒車交替盤車，如果從活塞環(huán)的上下端面有少量的滑油被擠出，表明活塞環(huán)無黏滯、卡阻等。測量環(huán)的天地間隙（經驗表明：在測量天地間隙時，相同數(shù)值的塞尺在環(huán)的上端面插不進，但在下端面可以插進，這是由于下端面相對上端面磨損嚴重或者有臺階，細微的炭粒也積聚在下端面），測量壓力釋放槽深度（此時選擇游標卡尺的深度測量桿的頭要盡量窄，如果過寬，則不能插到槽的底部，導致測量結果不準）等。

（4）對缸套的檢查：將活塞盤至下止點時，通過掃氣口盡最大的仰視角度對缸套表面進行檢查。但實際上由于受到空間的限制，缸套的上半部是看不到的，只有通過相機拍照才能檢查到上半部。正常磨損缸套上的螺旋波紋（波紋可以包含滑油）應該清晰可見并連續(xù)，缸套表面光滑，磨損均勻，無拉痕。其實活塞環(huán)出現(xiàn)的任何不正常現(xiàn)象，如漏氣、黏結、卡環(huán)、斷環(huán)、拉痕等，在缸套的表面都會有所顯示。

（5）關于對汽缸油量的正確判斷，在檢查程序和各專業(yè)教材中都有詳盡的描述，但真正區(qū)別判斷油量的“偏多”“偏少”“適中”等狀態(tài)，取決于檢查人員的實踐經驗及判斷能力，這也是一項綜合能力的體現(xiàn)。檢查前主機的運行狀態(tài)對分析滑油量的多少也有影響：如果檢查前主機處于較長時間的低負荷運行，檢查時就會發(fā)現(xiàn)在活塞環(huán)及環(huán)槽區(qū)域及掃氣口區(qū)域油量較多且臟污嚴重；如果檢查前主機處于高負荷運行，則檢查結果會出現(xiàn)相反的情況，要區(qū)別對待。僅憑一兩次檢查就調整好汽缸油量的做法不可取，要分幾次逐漸完成。

（6）進入掃氣總管內，除了對活塞及環(huán)、缸套的檢查外，也要對總管內其他附件進行檢查，如口琴閥、輔助風機、空冷器、氣水分離裝置等。

（7）檢查后及時將各測量數(shù)據及照片填寫報告表，及時發(fā)給公司機務主管人員，以便分析并提出指導意見反饋給船舶。

三、結 語

總之，經過制造商的不斷改進以及先進材料和新工藝的應用，延長吊缸檢修周期已經具備了技術條件，但要真正實現(xiàn)這一目的，降低船東的經營成本，人的管理因素也是非常重要的，應該說這是個“人機合一”的問題。根據MAN B&W廠家的燃燒室部件的材料、結構設計和加工工藝，結合船上輪機管理人員的科學管理及日常檢修數(shù)據的測量，主機的吊缸檢修周期最終達到32 000 h是完全可以實現(xiàn)的。