1.引言

瓦錫蘭4L20柴油機(jī)，因?yàn)槠涔β蚀?、體積小、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種類型船舶上，該機(jī)型采用四缸結(jié)構(gòu)，在柴油機(jī)底部安裝有兩個(gè)與曲軸旋轉(zhuǎn)方向相反的平衡軸，平衡軸轉(zhuǎn)速是曲軸轉(zhuǎn)速的兩倍，由曲軸通過(guò)齒輪帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，用來(lái)抵消柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)的往復(fù)慣性力，以解決振動(dòng)問(wèn)題。如果出現(xiàn)柴油機(jī)工況不佳振動(dòng)過(guò)大、平衡軸與曲軸轉(zhuǎn)角的相對(duì)位置偏移、摩擦環(huán)組螺栓松動(dòng)、系統(tǒng)滑油壓力不足、油品質(zhì)量下降等情況都會(huì)加速磨損，縮短平衡軸的使用壽命。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)無(wú)法使用，造成船舶電力供應(yīng)緊張的局面。

2.故障經(jīng)過(guò)

某輪發(fā)電柴油機(jī)型號(hào)為瓦錫蘭4L20，額定功率580KW,額定轉(zhuǎn)速900RPM，缸徑200mm,沖程280mm,運(yùn)行50000小時(shí)。事發(fā)時(shí)在某錨地拋錨，用船載克令吊卸貨。當(dāng)日0605啟動(dòng)NO.1柴油發(fā)電機(jī)，0617并電使用為克令吊供電。1025分出現(xiàn)NO.1柴油發(fā)電機(jī)滑油低壓報(bào)警（0.29Mpa），正常值為0.45Mpa左右，此時(shí)滑油溫度正常。值班人員立即將該機(jī)從電網(wǎng)解列，停機(jī)檢查。主管人員首先拆檢滑油濾器，發(fā)現(xiàn)大量黃色金屬粉末，判斷有部件異常磨損。打開(kāi)曲軸箱、凸輪軸箱，各傳動(dòng)部位外觀正常，手動(dòng)盤(pán)車檢查未見(jiàn)卡阻，連桿大端軸承、主軸承等試壓檢查未見(jiàn)異常。拆檢渦輪增壓器，軸承、葉輪等各部位正常未見(jiàn)異常磨損。將油底殼內(nèi)滑油全部排出后，檢查兩根平衡軸，發(fā)現(xiàn)平衡軸軸承有較大程度磨損，其中一號(hào)平衡軸靠近飛輪端軸承襯套磨損嚴(yán)重，底座開(kāi)裂，油底殼底部有較多金屬粉末，一體式的油底殼和平衡軸整體損壞（見(jiàn)圖1）。

圖1 損壞的油底殼與平衡軸整體

3.原因分析

該柴油機(jī)在四個(gè)月前進(jìn)行過(guò)吊缸作業(yè)，完工后船員將原來(lái)油底殼內(nèi)的潤(rùn)滑油排空，更換了新油，并對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行了清潔，檢查平衡軸保護(hù)罩固定螺栓、摩擦環(huán)組螺栓緊固情況、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪間隙等未見(jiàn)異常，排除因緊固螺栓松動(dòng)、脫落造成的軸承磨損。該機(jī)型在油底殼上有與機(jī)架相通的油孔（見(jiàn)圖2紅色標(biāo)識(shí)），潤(rùn)滑油自該油孔進(jìn)入，到軸承處的油孔溢流而出，從而起到潤(rùn)滑的效果。由于該油孔所處位置與機(jī)架相連，除非將油底殼拆出，否則在日常維護(hù)保養(yǎng)中無(wú)法對(duì)該進(jìn)油孔通順情況進(jìn)行檢查，如果潤(rùn)滑油臟污，會(huì)發(fā)生最末端的平衡軸潤(rùn)滑油孔堵塞、通道變窄的情況。通過(guò)對(duì)本次損壞的平衡軸和油底殼的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，干凈的平衡軸潤(rùn)滑油孔為18mm，而損壞的軸承潤(rùn)滑油孔堵塞嚴(yán)重，實(shí)際進(jìn)油孔孔徑僅為5mm。該輪經(jīng)常使用克令吊裝卸作業(yè)，柴油機(jī)負(fù)荷變化大，柴油機(jī)的慣性力也隨之反復(fù)變化，平衡軸和傳動(dòng)軸承受的力也隨之改變，潤(rùn)滑油臟污，致使油底殼沉積大量油泥，長(zhǎng)期作用下油泥將潤(rùn)滑油進(jìn)油孔堵塞，失去有效的潤(rùn)滑作用，軸瓦與軸頸發(fā)生干磨，最終導(dǎo)致該平衡軸軸承的嚴(yán)重磨損。綜上，潤(rùn)滑油的臟污導(dǎo)致平衡軸進(jìn)油孔堵塞變窄，使得平衡軸軸承失去有效潤(rùn)滑，是本次故障發(fā)生的根本原因。

4.解決方案

該型號(hào)柴油機(jī)平衡軸底座與油底殼為一體式，且損壞嚴(yán)重?zé)o法修復(fù)，采用更換總成的方案解決故障。船方在廠家工程師的幫助下，更換新的油底殼總成和平衡軸軸承，按照規(guī)定力矩裝復(fù)各緊固螺栓、調(diào)整柴油機(jī)和平衡軸定時(shí)，拆檢滑油泵、離心分離器，徹底清潔潤(rùn)滑系統(tǒng)，更換全部濾芯，保證柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的潔凈暢通。

5.注意事項(xiàng)

（1）加強(qiáng)潤(rùn)滑油的管理。使用符合廠家技術(shù)規(guī)范，并且與柴油機(jī)所用燃油特性相匹配的潤(rùn)滑油，尤其是伴隨著低硫燃油的使用，潤(rùn)滑油的粘度堿度等各項(xiàng)性能指標(biāo)，均需滿足要求。按要求對(duì)柴油機(jī)的潤(rùn)滑油進(jìn)行離心凈化分離，以去除潤(rùn)滑油中的水分和不溶解物質(zhì)。建議使用潤(rùn)滑油廠家推薦的分離溫度的最高溫度，并且將分油流量設(shè)定在額定的20%左右，以達(dá)到最佳的分離效果。柴油機(jī)自帶的潤(rùn)滑油離心分離器，可以有效的分離油泥，需定期拆檢清理，并更換濾紙。

定期對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行取樣化驗(yàn)。建議在柴油機(jī)運(yùn)行每次間隔500-1000小時(shí)，對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行取樣化驗(yàn)，確保粘度、閃點(diǎn)、總堿值、水分、不溶物等指標(biāo)在正常范圍之內(nèi)。一般來(lái)說(shuō)，連續(xù)化驗(yàn)分析中，各項(xiàng)指標(biāo)的變化情況和變化趨勢(shì)，比指標(biāo)的絕對(duì)值更有意義，迅速而突然的性能指標(biāo)變化，代表系統(tǒng)工作不正常。

在規(guī)定的周期內(nèi)更換潤(rùn)滑油，良好的運(yùn)行工況、有效的離心凈化分離以及符合標(biāo)準(zhǔn)的化驗(yàn)結(jié)果，可以適當(dāng)延長(zhǎng)潤(rùn)滑油換油周期。補(bǔ)充新的潤(rùn)滑油時(shí)，建議每次補(bǔ)充不超過(guò)10%的新油，一次補(bǔ)充過(guò)多，會(huì)擾亂正使用潤(rùn)滑油的平衡，比如加速不溶物的沉積等?？傊?，使用潔凈合規(guī)的潤(rùn)滑油，可以有效的減少平衡軸的磨損。

（2）定期檢查平衡軸狀況。每次柴油機(jī)油底殼換油時(shí)，要檢查平衡軸狀況，包括油底殼有無(wú)金屬磨屑、平衡軸各緊固螺栓上緊力矩、平衡軸軸瓦外觀等。按照說(shuō)明書(shū)的要求，檢查調(diào)整平衡軸與曲柄轉(zhuǎn)角的相對(duì)位置，并測(cè)量軸承間隙。在補(bǔ)充新的潤(rùn)滑油液位未超過(guò)平衡軸軸承高度時(shí)，啟動(dòng)預(yù)潤(rùn)滑泵，檢查軸承的出油量，如出油量變小，需要格外注意。每運(yùn)行8000小時(shí)，需拆除一只平衡軸軸承襯套檢查，狀況較差時(shí)，檢查其它襯套，必要時(shí)換新。由于船舶營(yíng)運(yùn)需要以及實(shí)際拆裝操作的難度，船員可能無(wú)法將油底殼與平衡軸一起拆出檢查襯套狀況，可以結(jié)合船舶修船的時(shí)機(jī)，安排廠家專業(yè)人員檢查，并對(duì)油底殼、潤(rùn)滑通道等進(jìn)行徹底清潔。

（3）加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)。按照規(guī)范對(duì)高壓油泵、油頭等進(jìn)行拆檢，定期清洗空冷器、調(diào)整進(jìn)排氣閥間隙等，保證柴油機(jī)各系統(tǒng)處于良好工況，減少因?yàn)楸?、做功不均勻而產(chǎn)生的額外振動(dòng)。日常使用中不超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，避免負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的劇烈波動(dòng)，出現(xiàn)異常盡快停車查明原因。定期檢查柴油機(jī)的減振塊、支架等減振裝置，保證對(duì)振動(dòng)的有效支撐，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)異常增大需及時(shí)查明原因并解決。

圖2 堵塞變窄的潤(rùn)滑油進(jìn)油孔

6.結(jié)語(yǔ)

平衡軸可以有效的抵消瓦錫蘭4L20型柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)往復(fù)慣性力，減少柴油機(jī)的振動(dòng)，有助于設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行。柴油機(jī)工況不佳、潤(rùn)滑效果不良，與曲軸轉(zhuǎn)角的相對(duì)位置偏差、摩擦環(huán)組件螺栓松動(dòng)等都會(huì)導(dǎo)致平衡軸的磨損，主管人員要加強(qiáng)重視，嚴(yán)格按照要求檢查、檢修、維護(hù)、保養(yǎng)，確保柴油機(jī)的可靠運(yùn)行，從而保證船舶的安全生產(chǎn)。