辛悅

摘要：通過(guò)一起因燃油質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致主機(jī)故障的原因分析，引伸出對(duì)船舶主機(jī)管理和人員管理的思考。

關(guān)鍵詞：主機(jī)燃油噴射單元（ICU） 燃油噴射閥（ICV） 供油單元自清濾器 燃油管理 燃油系統(tǒng)管理 船員

0 引言

某輪主機(jī)型號(hào)WARTSILA 6RT-flex58T-B，功率：1 3080kW，轉(zhuǎn)速：105rpm，缸徑：580mm，沖程：2416mm滬東重機(jī)有限公司2010年4月16日出廠。

WARTSILA RT-flex型柴油機(jī)是WARTSILA公司推出的電控共軌柴油機(jī)，也稱為智能柴油機(jī)，即將電子設(shè)備及軟件應(yīng)用于船用柴油機(jī)并成為其重要組成部分的新型柴油機(jī)。根據(jù)柴油機(jī)燃燒理論，主要應(yīng)用了電控技術(shù)，通過(guò)控制燃油噴射定時(shí)、噴油量、噴射速率、壓力以及排氣閥定時(shí)，能夠有效地實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)在各種工況下的性能最優(yōu)化，從而達(dá)到滿足柴油機(jī)在最新排放要求下，提高其經(jīng)濟(jì)性、可靠性、操縱靈活性和延長(zhǎng)使用壽命。

1主機(jī)故障及處理經(jīng)過(guò)

該輪2016年9月11日從廈門開(kāi)航，執(zhí)行廈門到澳洲裝礦回國(guó)內(nèi)的航線。在正常航行中，2016年9月14日起主機(jī)#2、#3、#4缸排溫逐漸慢慢升高，至2016年9月16日主機(jī)#2、#3、#4缸排溫異常不受控升高，在控制電腦上調(diào)整各缸油量已經(jīng)無(wú)法控制，主機(jī)因各缸排溫偏差大（超過(guò)50℃）報(bào)警并降速，降速后主機(jī)#2，、#3、#4缸排溫依然很高，超過(guò)400℃，并繼續(xù)有上升的趨勢(shì)，排氣冒濃重的黑煙。根據(jù)此情況，船舶停航檢修，對(duì)于此次故障現(xiàn)象，船員，岸基管理人員，以及WARTSILA工程師均未碰到類似情況，因此在故障排查過(guò)程中走了很多彎路，耽誤很多時(shí)間，最后經(jīng)過(guò)多次檢查和測(cè)試，確認(rèn)故障是燃油噴射單元（ICU）的噴射控制閥（ICV）異常腐蝕及磨損，關(guān)閉不嚴(yán)，燃油泄漏進(jìn)入氣缸內(nèi)無(wú)序燃燒所致，當(dāng)時(shí)由于船上只有2套ICV備件，無(wú)法修復(fù)，只能維持航行到就近印尼港口等待備件，備件供船后船員更換主機(jī)6個(gè)缸的ICV后恢復(fù)正常航行。本次主機(jī)故障造成延誤船期約13天，船東損失嚴(yán)重。

2該輪主機(jī)結(jié)構(gòu)原理

該輪主機(jī)系電噴柴油機(jī)，燃油噴射有別于傳統(tǒng)機(jī)型，其燃油噴射是由噴射控制單元（ICU）執(zhí)行，噴射控制閥（ICV）是ICU的核心部件。其工作原理如下：

ICU總成分為伺服油（控制油）端和燃油端，通過(guò)共軌電磁閥來(lái)精確控制燃油噴射時(shí)間。控制系統(tǒng)WECS-9520給共軌電磁閥一個(gè)噴油信號(hào)，共軌閥動(dòng)作，控制伺服油進(jìn)入控制油閥塊，推動(dòng)控制油閥塊內(nèi)活塞動(dòng)作，然后推動(dòng)三角形傳動(dòng)桿，繼續(xù)向前推動(dòng)ICV閥芯，閥芯克服復(fù)位彈簧阻力動(dòng)作，等候在ICV處的燃油共軌中的高壓高溫燃油（約50～90MPa）進(jìn)入ICV并經(jīng)過(guò)高壓油管和噴油器噴入氣缸，當(dāng)控制系統(tǒng)給共軌閥一個(gè)停止噴射的信號(hào)，共軌閥動(dòng)作，伺服油控制閥塊內(nèi)的活塞復(fù)位，使得ICV的閥芯在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位，噴射結(jié)束。ICU上的燃油油量活塞周而復(fù)始的進(jìn)行噴油量的計(jì)量工作并反饋給控制系統(tǒng)，調(diào)整下個(gè)循環(huán)的噴油量，以保證實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的噴油量。

3 原因分析

3.1 燃油質(zhì)量方面的原因

后續(xù)將損壞的ICV閥芯送至WARTSILA公司進(jìn)行檢測(cè)，WARTSILA公司經(jīng)檢驗(yàn)后反饋認(rèn)為這是由于使用的燃油中含有的催化劑或化學(xué)物質(zhì)造成了閥芯密封面腐蝕磨損，雖然該批燃油油樣化驗(yàn)結(jié)果顯示各指標(biāo)均未超標(biāo)，但其中酸值較高，油樣中的酸值達(dá)2.1mgKOH/g，在實(shí)際使用中對(duì)主機(jī)ICV閥芯密封面產(chǎn)生了腐蝕，并最終導(dǎo)致故障發(fā)生。因此本次主機(jī)故障的主要原因是主機(jī)使用的燃油質(zhì)量問(wèn)題造成。

船舶在廈門開(kāi)航后，換用國(guó)內(nèi)北方港口加裝的IFO180cst燃料油，在使用4天后出現(xiàn)以上主機(jī)故障，經(jīng)過(guò)拆檢ICU，發(fā)現(xiàn)ICV閥芯密封錐面腐蝕磨損，造成ICV無(wú)法切斷燃油，而等候在ICV處的高壓高溫燃油通過(guò)ICV泄漏進(jìn)入噴油器，而噴油器的啟閥壓力只有37MPa，遠(yuǎn)低于燃油共軌壓力（50～90MPa），這樣就造成燃油噴射失控并持續(xù)向缸內(nèi)噴油，造成缸內(nèi)不能正常有序燃燒，排溫異常升高，冒濃濃黑煙；汽缸油潤(rùn)滑油膜破壞，缸套異常磨損；掃氣箱臟污，嚴(yán)重時(shí)掃氣箱著火等一系列嚴(yán)重后果。

結(jié)合該輪前幾次主機(jī)故障的原因排查，有一個(gè)重要的原因是燃油中鋁和硅的含量偏高，雖然最終的化驗(yàn)結(jié)果未超標(biāo)，但實(shí)際使用中均對(duì)ICV產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，鋁和硅起到了磨料的作用，加之后續(xù)的凈油機(jī)及供油單元自清濾器工況不正常，加劇了ICV偶件的磨損，因此主機(jī)故障也就順理成章了。

3.2 船舶管理方面的原因

通過(guò)對(duì)本次主機(jī)故障的排查，發(fā)現(xiàn)該輪主機(jī)存在比較嚴(yán)重的隱患，對(duì)主機(jī)及燃油系統(tǒng)進(jìn)行了徹底檢查，發(fā)現(xiàn)存在一系列設(shè)備及管理方面的問(wèn)題，該輪新船出廠5年多，但主機(jī)ICV已經(jīng)多次更換，本次故障后主機(jī)6個(gè)缸的ICV全部更換，換下的ICV的使用時(shí)間還不到2 000小時(shí)，最短的使用時(shí)間僅700多小時(shí)（說(shuō)明書中ICV正常檢修更換時(shí)間最少24 000小時(shí)），且在2016年該輪共發(fā)生了3起主機(jī)ICU故障漂航搶修的險(xiǎn)情；吊檢主機(jī)#1，#5缸測(cè)量缸套磨損量，發(fā)現(xiàn)均已經(jīng)嚴(yán)重超限（正常磨損極限為4mm，這兩個(gè)缸的最大磨損處達(dá)5～6mm，尤其在汽缸油注油孔位置處最嚴(yán)重，布油槽基本磨平），但這兩個(gè)缸套的使用時(shí)間分別僅約為25 000小時(shí)和6 500小時(shí)，使用壽命遠(yuǎn)低于正常值，比較姐妹船的主機(jī)情況，基本確定該輪在管理上存在嚴(yán)重問(wèn)題。

為了進(jìn)一步排查故障，邀請(qǐng)Westfalia工程師上船檢查凈油機(jī)工況，經(jīng)過(guò)工程師的仔細(xì)排查，認(rèn)為該輪燃油凈油機(jī)工況較差，排渣存在嚴(yán)重問(wèn)題，排渣工作水在排渣時(shí)無(wú)法保證凈油機(jī)排渣時(shí)水壓保證0.2MPa以上的要求（GEA Westfalia說(shuō)明書要求），造成排渣不徹底或無(wú)法排渣，凈油機(jī)頻繁人工拆洗，且使用的備件系國(guó)產(chǎn)備件，質(zhì)量較差。結(jié)果是凈油機(jī)工況很差，進(jìn)而致使未達(dá)到凈化要求的燃油進(jìn)入燃油日用柜并最終進(jìn)入主機(jī)燃油系統(tǒng)。endprint

船員對(duì)主機(jī)供油單元進(jìn)行進(jìn)一步的檢查，發(fā)現(xiàn)自清濾器雖然能夠動(dòng)作，但沒(méi)有處于正常工作狀態(tài)，自動(dòng)沖洗后的殘?jiān)緵](méi)有排出（拆除排渣管路，內(nèi)部無(wú)沖洗的燃油排出），而船員為了能夠使用該濾器，人為旁通該濾器，該濾器形同虛設(shè)。

通過(guò)對(duì)凈油機(jī)及自清濾器的檢查可以看出該輪的設(shè)備管理存在嚴(yán)重問(wèn)題，凈油機(jī)工況較差，燃油無(wú)法完全凈化，最重要的關(guān)鍵部件自清濾器又處于非正常工作狀態(tài)，無(wú)法保證進(jìn)入主機(jī)的燃油有10 um的過(guò)濾精度，這樣未達(dá)到凈化要求的燃油進(jìn)入主機(jī)燃油系統(tǒng)，燃油中的雜質(zhì)或催化劑直接造成ICV閥芯異常磨損，同時(shí)雜質(zhì)或催化劑進(jìn)入缸內(nèi)造成缸套磨料磨損。

而ICV的異常磨損直接造成ICU外漏和內(nèi)漏，外漏嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成主機(jī)起動(dòng)時(shí)因燃油油壓無(wú)法達(dá)到設(shè)定值而起動(dòng)失敗，該輪ICV外漏最嚴(yán)重時(shí)主空氣瓶2.5MPa的氣壓只能啟動(dòng)一次，嚴(yán)重影響船舶進(jìn)出港，狹水道等機(jī)動(dòng)航行安全，外漏可以在日常通過(guò)檢查ICU檢漏孔發(fā)現(xiàn)，該輪之前的幾次故障均是ICV外漏所致；內(nèi)漏比較麻煩，無(wú)法通過(guò)外部檢查發(fā)現(xiàn)，只有通過(guò)電腦上的主機(jī)各參數(shù)及噴油器噴射、排氣閥開(kāi)關(guān)等曲線和參數(shù)來(lái)分析判斷，這需要豐富的經(jīng)驗(yàn)才能做到，但往往我們的輪機(jī)長(zhǎng)輪機(jī)員的能力達(dá)不到而無(wú)法提早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，等到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題往往已經(jīng)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的后果了，根據(jù)本次的主機(jī)的故障情況，出現(xiàn)ICV內(nèi)漏時(shí)最重要和最明顯的表現(xiàn)為“三高”，即排溫高，壓縮壓力高，爆壓高。本次主機(jī)故障是ICV內(nèi)漏造成。

雜質(zhì)進(jìn)入氣缸直接造成了缸套的異常磨損，使得缸套的使用壽命嚴(yán)重縮短，加之ICV異常磨損燃油內(nèi)漏進(jìn)入氣缸內(nèi)無(wú)序不完全燃燒，也直接破壞汽缸油潤(rùn)滑油膜，進(jìn)一步加大了缸套的異常磨損，最終導(dǎo)致缸套磨損超限而報(bào)廢。

3.3 燃油管理方面的原因

本次主機(jī)故障主要原因是使用的燃油質(zhì)量差造成，由于目前國(guó)內(nèi)燃油市場(chǎng)的質(zhì)量參差不齊，船東往往為了節(jié)約費(fèi)用選用質(zhì)量更差的燃油，沒(méi)有保障的燃油質(zhì)量給主機(jī)故障埋下了禍根；在燃油加裝，儲(chǔ)存，凈化及使用等各個(gè)環(huán)節(jié)，船舶未能嚴(yán)格按照公司的體系文件要求執(zhí)行，體系文件中對(duì)于燃油從加裝到試用各個(gè)環(huán)節(jié)都有著非常嚴(yán)格細(xì)致的操作要求，船員未能認(rèn)真落實(shí)到位，尤其在加裝時(shí)對(duì)油品的檢查，以及在使用過(guò)程中對(duì)主輔機(jī)工況的監(jiān)控方面存在嚴(yán)重缺失，輪機(jī)長(zhǎng)及輪機(jī)員未能對(duì)運(yùn)行中的主輔機(jī)參數(shù)細(xì)小的變化及趨勢(shì)引起高度重視，未能及時(shí)采取有效措施，阻止事態(tài)的繼續(xù)擴(kuò)大，最終導(dǎo)致故障發(fā)生。

4管理措施

通過(guò)本次故障的排查及后續(xù)對(duì)整個(gè)燃油系統(tǒng)的排查，暴露出在船員職業(yè)道德、技術(shù)業(yè)務(wù)能力的培訓(xùn)和培養(yǎng)，岸基監(jiān)督和支持，燃油質(zhì)量監(jiān)控，重要備件管理等諸多方面存在問(wèn)題，如果這些環(huán)節(jié)中有任何一個(gè)環(huán)節(jié)做好，就能減少或避免故障的發(fā)生，而在這些環(huán)節(jié)中最重要的因素的是人，人在任何時(shí)候任何環(huán)節(jié)中都起著決定性作用，因此在管理措施中同樣以人為主結(jié)合制度共同防范。

（1）加強(qiáng)船員的技術(shù)業(yè)務(wù)能力的培養(yǎng)和培訓(xùn)，提高判斷故障及解決問(wèn)題的能力，技術(shù)業(yè)務(wù)能力是判斷故障解決問(wèn)題的基礎(chǔ)；

（2）加強(qiáng)船員對(duì)體系文件的學(xué)習(xí)和理解，重點(diǎn)是提高船員的執(zhí)行力，用規(guī)章制度來(lái)保障安全；

（3）提高船員的工作責(zé)任心，在巡回檢查中及時(shí)發(fā)現(xiàn)細(xì)小的變化和異常，及時(shí)采取措施，控制事態(tài)擴(kuò)大，責(zé)任心是確保安全的前提；

（4）挑選信譽(yù)及質(zhì)量好的供油商，確保加裝的燃油質(zhì)量，從源頭上解決燃油質(zhì)量問(wèn)題；

（5）加強(qiáng)船舶設(shè)備的維修保養(yǎng)工作，對(duì)出現(xiàn)的異常情況及時(shí)處理，避免事態(tài)擴(kuò)大，良好的維護(hù)保養(yǎng)是設(shè)備安全的基礎(chǔ)；

（6）加強(qiáng)船舶備件管理，對(duì)重要備件要確保足夠數(shù)量存船，以備應(yīng)急時(shí)使用，充足的備件庫(kù)存是安全的保障。

5 結(jié)束語(yǔ)

分析本次主機(jī)故障深層次的原因，還是船舶及岸基管理公司在船舶管理上存在很大問(wèn)題，其中不可忽視和最大的因素是人，船舶任何工作都離不開(kāi)船員的落實(shí)，在目前的形勢(shì)下，船員素質(zhì)日漸走低是不爭(zhēng)的事實(shí)，盡管公司的安全管理體系文件（SMS）越來(lái)越詳盡，但缺少最重要的落實(shí)和執(zhí)行等于零，如何提高船員的責(zé)任心及技術(shù)業(yè)務(wù)能力是擺在我們航運(yùn)公司及船舶管理公司面前的一個(gè)急需解決的難題，需要我們?nèi)w航運(yùn)人共同思考和解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]WARTSILA 6RT-flex58T-B說(shuō)明書endprint