RTA58型柴油机罕见故障研究和应对措施探析.doc

RTA58型柴油机罕见故障研究和应对措施探析 　　摘要：通过两起罕见的故障实例，分析事故的特殊成因，探讨老旧柴油机在活塞、高压油泵日常使用管理和维护修理方面的对应方法。 关键词：活塞 穿孔 阀座 穴蚀 RLA系列柴油机是SULZER公司于1977年在RND系列的基础上作了较大改进的产品，它很快地经RLB系列发展为RTA系列。RTA系列柴油机从上世纪八十年代初期大批量装船使用以来，作为三大主力机型之一，曾一度很受广大轮机管理人员的好评。但是，随着时间的过去，在这些近三十年的老机器上，尤其是RTA58系列，也偶尔会出现一些罕见的故障。在八十年代中后期到九十年代初建造的3～6万吨级的船中，用RTA58机型的不少。因此，出现的问题值得我们去分析和探讨。 1.活塞头穿孔 对比RND系列，从RLA系列开始进行了较大的改进，活塞头采用钻孔冷却方式。RLA系列活塞头的材料为锻钢或铸钢，（RTA系列活塞头采用锻钢）在触火面的背面采用钻孔冷却。活塞冷却水进、出水动管的安装高度相同，运转时活塞冷却空间大约注入一半的水，活塞在每一循环的运动中的加速和减速产生“鸡尾振荡效应”，热传导良好。可将活塞顶的主要温度和活塞环周围的温度保持在恰当的界限之内。然而，某轮RTA58主机却发生了活塞头穿孔。 情景：2011年12月，某轮主机正常运转中，突然机舱下层响起响亮的“哨声”，其频率与主机相同。大约10秒钟后，№.4气缸的活塞冷却水回水观察镜气孔有烟雾腾起—活塞水透气总管冒白烟雾—№.4气缸活塞回水高温报警。减速/№.4气缸单缸停油后“哨声”随之渐小直至消失，№.4缸活塞回水观察镜内有喷射性小水流流过；该缸活塞回水温度也逐渐回降至高温报警消除。 现状：缸吊缸检查，如图1。活塞头触火面光滑，无高温、高钒烧蚀的迹象。活塞头右后侧吊装螺孔旁的一个冷却钻孔穿孔。活塞解体后检查测量，穿孔近似圆形，带7mm裂缝形尾巴。圆约有Ф16mm，上小下略大。钻孔内已无水垢（其他钻孔顶部有2～3mm薄水垢）。穿孔内尾巴的一侧有钢质内凸物，疑为焊疤。全部冷却钻孔清洁除垢后，测量同一圈各钻孔的深度，发现穿孔的钻孔比其他钻孔深了5～7mm。该缸两支喷油器试压及检查雾化，均正常。 档案：该轮1985年由日本住友重工建造，主机SULZER 7RTA58也为住友重工制造。2003年从国外二手购进。查备件签收单，购进后一直没有买过新活塞头，多年来有过几次活塞头翻新，其中2009年一次交修翻新2只活塞头，其中有一只是穿孔后交翻新的。这次穿孔的№.4缸活塞头是在2010年3月吊缸时换上的2009年那次2只翻新件中一只。但厂方打翻新工号码克时没有在施工单上注明哪个号码是穿孔活塞头翻新的。同一批翻新的另一只活塞头也已装机使用，故不能凭记号认定该活塞头是上次穿孔的翻新活塞头。该活塞头翻新后仅使用4100小时就出现本次穿孔事故。查最近两航次示功图测记，该缸爆压为9.7Mpa及9.8Mpa，属于正常范围。排温为328℃和322℃，与其他缸偏差正常。11月份清洁扫气箱时从扫气口拍照活塞顶无异常。活塞冷却水泵出口压力0.55Mpa，集控室活塞水压力0.47Mpa进水温度58℃，回水温度66℃，均在正常范围。分析如下： （1）活塞头触火面烧蚀穿孔？ 烧蚀首先由于活塞顶部直接与燃气和火焰接触，温度很高，尤其当喷油定时不正确、喷油器调试不良或冷却侧结垢时使顶部局部过热，温度更高；其次，由于柴油机燃用的重油中含钒、钠过多，就会在活塞顶部温度达550℃以上的部位产生高温腐蚀。同时，活塞材料过热时发生氧化、脱碳而使其化学成分变化。在以上因素综合作用下，活塞顶部金属产生层层剥落使顶部厚度逐渐减薄，出现钒腐蚀的麻点或凹坑，大小、深浅不一地发布于活塞顶部，这种现象称为活塞顶部烧蚀。严重时可使顶部烧穿。 但是，№.4活塞头整个触火面光滑，就连穿孔的周围也无烧蚀的痕迹。穿孔明显的圆形带尾巴，上小下略大，这也与烧蚀现象不符，烧蚀穿孔应该是上大下小，不可能有那样的尾巴，而且也不可能一下子穿那么大的孔。 （2）钻孔面腐蚀穿孔？ 有一个疑点是该钻孔的深度是同一圈钻孔中最深的。本来同一圈的钻孔深度应该大致相同，但它却比其他钻孔深了5～7mm。从触火面向内测量，该孔的壁厚约为8～11mm。（有一侧有内凸金属，该侧最厚，为11mm。） 为何该钻孔比其他钻孔深？从水侧电化学腐蚀角度来考虑，也无法证明它是电化学腐蚀所致。 当金属与电解质溶液接触时，由于腐蚀电池作用而引起的金属腐蚀，叫做电化学腐蚀。电化学腐蚀是最普遍最常见的腐蚀，其对金属性能的危害也较化学腐蚀大。金属在大气、海水、土壤及酸、碱和盐溶液中都能发生电化学腐蚀。电化学腐蚀破坏是船机零件的一种主要故障模式。