发电柴油机飞轮端甩油故障分析及处理

冯伟　孙晓磊

（大连海事大学） 

导读

针对某实船发电柴油机飞轮端甩油故障现象，对故障原因和故障处理措施进行了分析，Z终确定滑油透气管的液柱导致故障产生。

针对故障原因，阐述了故障预防及改造措施，一方面为轮机管理人员在轮机管理过程中提供参考建议，另一方面为设备设计和建造过程中提供改进措施。

一、故障描述

某轮于2008年投入营运，配置3台Auxpac520W4L20发电柴油机。

2016年1月17日，NO.2 发电柴油机出现故障：飞轮端有油液甩出。

发现飞轮端甩油后，对NO.2 号发电柴油机进行停机处理，并进行清洁和故障排查工作，并确认甩出的油为滑油，此时启动备用发电机供系统正常运转。 

在停机状态下，对飞轮及与其相关的部件、管路进行清洁，由于只有预润滑泵运转，滑油压力仅维持在2bar左右，压力较低，经过1天的观察，未发现任何泄漏。

于是改变策略，启动NO.2号发电柴油机进行运行检查，在运行状态下，机带滑油泵运转，滑油压力上升至 5.5 bar 左右，在持续运行 3h 内，滑油管路及其接头均干燥，仍未发现滑油泄漏；在运行3h 之后，发电柴油机开始出现甩油现象。

由于飞轮处位置狭窄、光线不足，并且油滴四处飞溅导致飞轮附近的设备及管路均有油迹，肉眼无法判断滑油的泄漏位置；

在继续运行2h后，甩出的滑油量具有减小的趋势。

在启动运行的5h时间内，油底壳中的油量没有明显减少。

此时为保障设备的安全，再次启用备用发电柴油机，并再次对NO.2 发电柴油机进行停机处理并清洁。

二、故障原因分析

1．管路泄漏，滴落在飞轮附近，由飞轮或者飞轮转动所带动的空气打散并甩出。

如果滑油管路泄漏，在运行初期就会出现甩油现象，并且在甩油发生前，在滑油管路或接头处会有较为明显的油滴滴落。

以上推论与实际现象不符，可以排除滑油管路泄漏的可能。 

2．油底壳内的滑油由曲轴输出端的轴封甩出 

（1）正常情况下，曲轴及连杆大端回转的Z低点比油底壳滑油液面高5-10cm，如图1中距离d 所示，此设计目的是防止曲轴及连杆大端拍击和搅拌滑油。

发生故障时，NO.2 发电柴油机油底壳液位为17cm，在说明书所要求的范围内 （7~19cm）。

所以，可以排除油底壳内滑油直接由曲轴输出 端轴封泄漏的可能。

（2）排除滑油直接泄露的故障原因之后，对曲轴箱内充满的高温滑油油气进行分析。

高温滑油油气的产生原因主要包括以下三个方面： 

①高温产生油气 

②飞溅产生油气 

③冷却活塞的滑油和润滑连杆小端、凸轮轴、摇臂等部件的滑油落回油底壳内，也会形成油气。 

在曲轴输出端轴封处，滑油以两种形态存在：高温滑油油气和飞溅的液态滑油。

该型号发电柴油机曲轴输出端采用V-ring 密封，如图2所示。

正常情况下，V-ring 可以阻挡高温滑油油气泄漏，并且轴封安装有泄放管，会将V-ring 处的液态滑油泄放至油底壳。

但是在一定状况下，滑油依然会由曲轴输出端轴封泄漏，原因主要包括： 

①轴封泄放管阻塞。

如果轴封的泄放管阻塞，V-ring 处的液态滑油无法泄放，于是液态滑油无法回流至油底壳，此时曲轴箱内处于正压，液态滑油在压力作用下由 V-ring 处泄漏。

然而在柴油机启动后，曲轴箱内便处于正压状态，V-ring 处便有飞溅的滑油，如果泄放管堵塞，在柴油机启动初期就会出现甩油现象。

以上推论与实际现象不符，证明推论不正确。

②V-ring 损坏。

如果 V-ring 损坏，高温滑油油气以及飞溅的液态滑油由轴封处泄漏，导致甩油现象。

但是 V-ring 损坏，在运行初期就会出现甩油现象，且甩出滑油的量会较大，油底壳液位会明显降低。

以上推论实际现象不符，所以 V-ring 损坏的可能较小。并且该型号发电柴油机轴封的拆检较为复杂，检查 V-ring 的难度较大。

③曲轴箱压力过高。

曲轴箱不断产生高温油气，因此，柴油机正常运行期间，曲轴箱内的压力略高于大气压。

为防止曲轴箱压力过高，柴油机配有滑油透气系统?

在正常压力下，V-ring 可以有效的密封滑油油气以及液态滑油，然而当曲轴箱压力过高，高温滑油油气以及液态滑油在高压差的 驱动下，通过曲轴输出端轴封的V-ring泄漏。

高温滑油油气由曲轴输出端轴封处泄漏后，随飞轮高速运动，当油气遇到较冷的设备表面时冷却为滑油，出现“甩油”现象。 

活塞环串气、活塞头裂缝、透气管堵塞均会导致曲轴箱压力过高。

而压力的建立是需要时间的，因此，在运行初期，曲轴箱内压力低，不会发生甩油，而当曲轴箱内压力足够高时，高温滑油油气通过V-ring 泄漏，导致连续甩油，甩出滑油的量较小，油底壳液位不会有明显变化。

以上推论与实际现象相符，所以，该原因的可能性较大。

该船没有配备测量发电柴油机压缩压力的工具，活塞环串气或活塞头裂缝排查的难度较大。

滑油透气管路的排查难度较小。

根据以上分析，将原因分析结果总结如下，如表1所示。

三、故障处理

根据以上分析，综合故障因素的可能性和排查难度，决定首先对滑油透气管路进行检查。 

再次启动 NO.2 发电柴油机，沿滑油透气管自下而上的拆卸法兰，透气管内径约 76mm，其中下沉管段长度约6米，容积约 27L。

逐一检查透气情况，在拆卸一段下沉管段的法兰时，有大量滑油流出，放出约30L滑油，并且滑油透气管内形成了“液栓”。

透气管疏通后，NO.2 发电柴油机甩油现象消失。 

6个月后，对 NO.2 发电柴油机进行吊缸，对部件进行检查并发现缸套及活塞环的磨损量均在要求范围内；活塞头未发现裂缝。

因此，排除活塞环串气或活塞头裂缝的可能，进一步确认，飞轮端甩油故障是由滑油透气管“液栓”所导致。

四、预防及改造措施

1．液栓的形成机理及预防

高温滑油油气冷却后变为液态滑油，液态滑油聚集在透气管路的下沉管段，形成“液栓”。 

预防“液栓”的形成主要是将冷凝的液态滑油泄放掉， 防止液态滑油在管路中聚集。

在设备的设计和建造时，可以采取以下两方面改进措施： 

（1）选择合适的透气漏斗并正确安装；

（2）透气管路沿油气流动方向上倾斜布置，以便液态滑油泄放。

2．滑油透气管路改造

根据以上分析，提出滑油透气管路改造的3种方法： 

（1）改进透气漏斗，提高阻液效果，减小后续透气管路滑油冷凝量； 

（2）透气管管路改造，对水平和具有下倾角的管路进行改造，以确保液态滑油泄放至污滑油舱； 

（3）在具有下倾角的管段安装泄放阀，定期泄放透气管内滑油。 

结合实船情况，我们采取第3种改造方法，在下沉管段处焊接泄放阀，以方便定期进行泄放。

来源：《中国水运》