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【作者語】:記錄……,剖解……,分享……,我認為近期碰到還算比較經典的故障案例,盡管該部件故障率不是很高,但是故障點確實比較隱蔽,不仔細分析確實不太好判斷,一旦問題出來,不去解決問題所在,后續必然會不定期伺候這設備及可能的二次機損故障風險,
【作者語】:記錄……,剖解……,分享……,我認為近期碰到還算比較經典的故障案例,盡管該部件故障率不是很高,但是故障點確實比較隱蔽,不仔細分析確實不太好判斷,一旦問題出來,不去解決問題所在,后續必然會不定期伺候這設備及可能的二次機損故障風險,足以讓很多輪機員抓狂。
作者近照
本文為作者近期處理主空壓機為故事原型,主要針對級差活塞式壓縮機,曲軸箱透氣油氣太重故障為例子,情景再現當時的故障特點、現象、以及處理的思維過程,理論結合實踐,最終發現問題所在,完美解決沉淀半年之久的“老難題”。
保持良好的工作習慣,事后總結,分享給機艙同仁!
2022年5月7日溫哥華錨地
一、【活塞式主空壓機曲軸箱透氣“濃煙滾滾”,近半年無人搭理,三管只能忙于補油】
回想當初,第一次看到NO.2主空氣壓縮機時,著實把我驚呆了半晌,曲軸箱透頭呼吸閥周圍油污滿地,下面放了個半截桶,瞄了一眼,里面積淀小半桶機油,當時還以為剛更換過機油的殘留物呢,忽然NO2空壓機“咚咚咚”運轉起來,著實把我嚇的一哆嗦,這下才明白了所有,曲軸箱透氣呼吸閥被強制打開,噴出大量的油污夾雜著沒有霧化的機油油珠,噴灑一地,也只有30%的飛濺物能被半截桶接住,其他的基本被吸口吸入潤滑氣閥和污染周圍環境了。
故障現象很明顯了,曲軸箱內部壓力太高,只能通過透氣呼吸閥溢出泄壓了,很直觀的判斷,這是很不正常的,詢問了在船時間比較長的見習三管輪,該臺空壓機吊缸大修才8個月(規定1年大修保養),而且檢修后當時該故障也未見緩解。
這幾個月以來,三管輪必須老勤快了,尤其是這三個月,新來的新手三管業務不太熟練,我必須時刻不定期提醒他補充曲軸箱滑油,幾乎每周都要加油,不然曲軸箱滑油消耗太快,一不小心遺忘都有可能曲軸箱斷油燒曲軸的可能性,另外日用和控制空氣品質也很差,其中氣中含油量增多,尤其是對一些控制用空氣的設備影響較大,所以平時基本上NO2空壓機作為第二、三備用。
先看看本輪主空壓機迷你小檔案
“姓名”:直列式水冷,雙缸二級壓縮“級差式”活塞式空氣壓縮機
“生日”:2010年10月8日
“造型”:TCWX22/16.5AT
“祖籍”:(日本)SUCTION GAS ENGINE MFG.CO.LTD
“近照”:見下圖
該類型的空壓機是我從業多年,遇到過最耐用好管理、質量最可靠、輕松易保養的一種活塞式空氣壓縮機,碰到這次的故障,說實話真不多見,鑒于呼吸閥噴出大量的微小油霧顆粒,為了減少曲軸箱滑油過多消耗,我嘗試了一個我認為可以“治標不治本”的方法,事后很尷尬,也許是漏氣太大了,實踐證明“不治標也不治本”!
順便說說一下尷尬經歷,我在曲軸箱道門上加工了一個螺紋孔,通過接頭和銅管做了一個高于壓縮機高度的U型透氣管,想額外分擔下呼吸閥的壓力,或者減少曲軸箱機油的損失,但是空壓機運轉起來,呼吸閥的壓力是小了,但是透氣管的壓力非常大,感覺和日用空氣(0.6MP)壓力小不到那里去,噴出“濃煙滾滾”的霧氣和顆粒狀油珠,曲軸箱滑油消耗一點也沒有改善,見下圖:
哥忙活了半天制作這個,竟然搞了個寂寞,真是無語……!
二、【經驗+看圖冷靜分析,懷疑“三點”可能原因】
每天看著NO2空壓機熱氣騰騰的冒著煙霧,也許只有我最操心、最糟心了,感覺其他弟兄們每日2次機艙巡班檢查都習以為常了,沒有一個人給我分擔,每次我走到空壓機旁邊都會短暫停留幾分鐘,靜靜的思考到底是哪里出現的問題,到底是哪里出現的問題……,有時真想在嘈雜機器轟鳴聲中,撕心裂肺的大聲吼叫兩嗓子,釋放心中的不悅……!
靜靜的坐在集控室電腦旁,打開說明書電子檔,看著二維的設備結構圖紙,認真的思考在思考,談不上思緒泉涌,瞬間的想法,我還是懷疑可能的原因有三,如下:
(1)活塞環斷環或過度磨損、缸套及活塞過度磨損、活塞裂紋等缺陷
如果缸套過度磨損或者活塞環斷環、磨損過度,尤其是高壓側活塞環和缸套,必然會引起高壓氣體竄入曲軸箱,這是最容易判斷,最容易想到的故障,但是查閱該臺空壓機檢修記錄,8個月前該臺空壓機針對此故障已經進行了大修保養,缸套檢查正常,也更換了活塞環,活塞檢查未發現裂紋砂眼等缺陷,后續測試故障依然,所以我判斷缸套、活塞環過度磨損、斷環的可能性不是很大。
(2)缸套貫穿性裂紋及砂眼缺陷
通過圖紙,(見下圖)只能“紙上談兵”的分析,一次壓縮空氣在進入二次壓縮前和壓縮后高壓空氣,通過下部缺陷的缸套(砂眼或裂紋)直接進入曲軸箱,導致曲軸箱壓力過高,僅僅是理論上的分析,個人感覺此故障的可能性非常非常小。
3)活塞銷兩側密封O-RING老化失效
反復對比圖紙,發現一個隱蔽性很強的O-RING,該O-RING布置在活塞銷的兩端,且活塞銷的所在的空間就是高壓側,假如活塞銷兩側的O-RING密封性能變差,豈不是有部分高壓空氣(25-30BAR)泄漏入曲軸箱嗎?
查詢上次大修記錄,活塞連桿總成并沒有解體檢查,所以我認為該O-RING老化失效的可能性非常大,泄漏路徑見下圖:
三、【解體大修,一探究竟】
紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行,為了弄清楚真想,只能提前解體大修檢查了。加拿大錨泊期間時間很充足,說干就干!我也提前提醒三管輪把相關備品準備好,確保備品充足才能動手。
解體吊缸大修空壓機是三管輪基本功了,拆卸過程不多贅述,大概就一上午的時間,缸頭組件、氣閥、連桿活塞總成很輕松的就可以全部拆出來了。
首先目視活塞環正常沒有斷環,其次懷疑的缸套和活塞有問題,所以迫不及待的組裝調試好缸徑表和外徑千分尺進行測量,結果發現缸套及活塞磨損量微乎其微,用來10年的缸套最大內徑增量在不到0.05M(0.65MM報廢),不得不說日本貨質量還是杠杠的!
下圖為活塞的測量:
測量標準數據見下圖:
隨后進行缸套內部檢查……,一切的一切都很正常,完全可以排除疑點一和疑點二的故障可能性......,心理總算舒了一口氣,既然主要部件不出現問題,其他小問題應該好解決和排除了!
下一步緊接著,進行2組活塞連桿組件解體檢查,當取下活塞銷兩側的卡簧,拔出活塞兩端蓋時,所有的疑點終于煙消云散,4個端蓋其上部的4道密封O-RING,其中2道已經完全斷裂,另外兩條也是老化受損,這樣的密封條件怎么能密封住高壓25BAR的高壓氣體呢,曲軸箱壓力不高才怪!
……,終于找到問題所在,功夫沒有白費,更換所有O-RING ,見下圖:
順便也要測量下活塞銷磨損量(標準數據見上表),油光锃亮的活塞銷一點問題都沒有!
清潔、更換備品、裝復各個部件,一步步不能出任何錯誤,我只動嘴偶爾搭把手,指導新手三管和見習三管正確的組裝空壓機……,最后測試,一切正常!令人糟心的毛病徹底消失!
四、【活塞連桿總成三維建模,故障原因看的明明白白】
為了讓小伙伴看清楚活塞連桿組件的結構組成,我做了連桿組件的三維模型,很直觀的展現給大家,這么多零部件,真心浪費了我不少功夫!
下圖為活塞連桿組件爆炸圖:
故障情景再現:下圖為活塞連桿組件組裝后的剖面圖,本次NO2主空壓機曲軸箱,內部氣壓過高的原因,完全是由于高壓室氣體,通過活塞銷兩側端蓋,高壓氣流通過受損的O-RING ,由活塞銷孔本體的開孔及連桿小端的間隙,進入曲軸箱導致此故障,氣流泄漏路徑如下紅線標識:
故障演示一目了然吧,說實話有時候很多輪機員大修保養該型號的空壓機時,和保養分油機的思路都是一樣的,保養三部曲:拆拆看看、洗洗吹吹、全部換換,有時候并沒有思考該小小O-RING的作用,反正換新就行了,雖然這樣能保證空壓機的正常運轉,但是不利于提高管理空壓機和故障判斷的水平。
五、【故障總結,我的建議】
以下是鄙人對保養此類型空壓機的一點拙見,應該對提高空壓機保養水平有一定的幫助:(特別針對此結構形式的空壓機)
①、每次大修保養空壓機時,必須解體活塞連桿組件,檢查及更換活塞銷孔兩段的密封O-RING,該步驟有時非常容易忽視,O-RING雖小作用很大。
②、仔細檢查級差式鋁合金活塞表面是否有裂紋等缺陷,有條件可以進行著色探傷,如果表面有貫穿性裂紋也會引起曲軸箱內部竄氣的故障,如果不及時更換活塞,機損風險是非常大的。
③、條件允許的情況下,除簡單的目視檢查缸套和活塞、活塞銷外,組裝好缸徑表和外徑千分尺測量磨損量數據,了解磨損量的動態情況。
【結束語】:本文是關于我近期處理的空壓機故障一個小小的分支,順便做了一個小小的總結,據我的工作經歷,目前這種級差式活塞空壓機在船舶上應用還是非常廣泛的,算是主流空壓機吧,希望本文對輪機員提高管理水平有小小的幫助。
如果您碰到空壓機比較經典的故障案例,評論區分享下,我們共同交流學習!
王原東