船用中速柴油机滑油管理浅议

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摘要：现代航运市场主流船舶通常选用高增压中速筒状活塞四冲程柴油机为船舶电站原动机或作为主推进系统原动机。随着电力推进系统在新建船舶所占份额的增加，四冲程中速柴油机船舶动力市场的份额逐年增长。中速柴油机和低速柴油机相比较具有更高的机械负荷和热负荷，对其各个构件、系统提出了更高的要求。四冲程中速柴油机的润滑油系统直接影响到柴油机自身的各项性能指标、工作稳定性和安全性。日常维护中注重滑油管理，对提高柴油机使用寿命和降低滑油成本有着显著的成效。

关键词：船舶柴油机；滑油；稳定性；操作管理

0引言

船用中速四冲程柴油机润滑油系统的功能和所有的往复式内燃机相同，在机器运转时连续地把足量的洁净润滑油输送到所有传动副的摩擦表面之间，在活塞环槽、活塞环与气缸套等部位形成边界润滑和密封燃烧室；在活塞销与活塞销衬套，曲轴与连杆瓦、主轴瓦、凸轮轴及轴衬套等部位形成连续油膜，实现液体摩擦，减小运动阻力；通过连杆油道进入活塞，形成振荡冷却，带走活塞顶部的热量；将各机构产生的磨损碎屑以及积碳颗粒带回滑油油底壳，以保证柴油机工作的可靠性和持久性。润滑油系统常发生的故障有压力偏高或偏低、温度过高、润滑油耗量异常增加等。中速柴油机的润滑油系统发生故障会引起摩擦副之间得不到充分的润滑而过热，运动构件磨损加剧，严重时会发生抱轴、滑瓦等机损事故，由烧瓦导致的曲柄箱爆炸引发的船舶火灾和人员伤亡事故也屡见不鲜。因此，加强柴油机滑油系统管理，对船舶安全有效运行起着关键作用。作者经过多年的轮机管理，对当前船用中速柴油机润滑油系统的常见故障进行总结归纳，以供海运同行参考。

1润滑油压力低

润滑油压力最能直观显示滑油系统的工作状况。滑油压力直接影响需要润滑的部位能否有充足的油量到达，是形成连续油膜和保持油膜承载机械压力的保证。润滑油压力低是轮机管理工作中的常见故障，危害很大。滑油压力低于设备正常运行范围，运动部位的零件由于不能得到充分润滑和冷却会异常磨损，甚至发生轴瓦融化、曲轴磨损等严重事故。润滑油进机压力低于正常值的常见原因是油泵供给主油道的油量减少，或是主油道的油路泄露严重致使滑油压力不能保持。具体原因如下：

1.1滑油泵的供油量不足。①滑油泵磨损。润滑油泵通常为螺杆泵或齿轮泵之类的容积式泵，容积式泵转子经长期运转后会产生磨损，转子的径向及端面间隙增大，油泵内漏泄量增大，从而造成润滑油压力不能维持。②滑油泵出口调压阀故障导致滑油压力低。通过调压阀的预紧弹簧的设定来使得滑油泵的出口和进口直接旁通，因而滑油进机压力可以保持恒定。此类故障的原因有调压阀调节弹簧失效、阀门阀座或者阀口被油压冲刷失去密封功能。若调解调压阀无效时，可通过拆家调压阀，更换相应备件来排除故障。③油路故障。滑油泵的吸油管密封失效（滑油泵真空度不能维持），从而油泵的供油量降低，导致油压偏低。其次，吸油管路有异物堵塞也会造成进油不畅（滑油泵真空度过高），如“油泵进口滑油滤器脏堵”“进油管路被棉纱等异物堵住”造成吸油管堵塞，造成滑油泵供油不足，建立不起来足够的压力。日常工作中应密切关注滑油泵进出口真空表和压力表的指示，通过表针压力波动或指示异常可以大致确定故障位置。

1.2柴油机的主轴瓦及连杆轴瓦的轴承配合间隙过大，润滑油在轴瓦和轴颈出泄露量增加，引起滑油系统压力偏低柴油机经过长期运转磨损，曲轴与连杆瓦以及曲轴与主轴瓦的配合间隙会逐渐增大，形不成油膜，过大的润滑油漏泄会增加润滑油耗，也会引起润滑油压力的降低。在轮机管理中常常通过观察润滑油压力变化（下降）的情况，来分析曲轴与轴瓦磨损程度以及判定该柴油机是否应进行及时大修。加强柴油机修理参数资料的管理，通过测量参数的变化趋势做出修理决策，避免机损事故的发生。

1.3滑油自清滤清器堵塞导致进机滑油压力异常降低。当柴油机润滑系统的润滑油自清滤清器堵塞时，润滑油不能顺利通过，主油道的供油量减少，系统的润滑油压力也就相应降低。可通过滑油自清滤器的旋转速度、反冲洗频率、冲洗次数的异常改变、滤器进出口压力差等现象来掌握自清滤器的脏堵情况。

1.4滑油出口管路严重泄漏或者润滑油系统油道的堵塞。会使系统中润滑油的真实流量不够，致使润滑油系统压力下降常见的有管路密封垫片失效，滑油外泄，建立不了压力。修理中因为疏忽，异物进入油道，虽然滑油进机压力不变或者升高，但是被堵油路后部真实油量减少、油压降低。修理工程完工验收时必须逐一检查远端各润滑点（摇臂、阀桥、凸轮轴轴承等）的滑油油量情况。日常巡回检查时要仔细检查滑油管路有无异常，并定期紧固相应管路连接件，避免滑油外漏。

1.5润滑油粘度不够，润滑油从各相对运动部件间泄露从。而不能维持系统压力稳定如柴油机润滑油超期限服役、使用了不合格润滑油及滑油牌号选择不当、滑油被燃油污染变质等原因造成。应重视滑油的定期化验报告，通过分析粘度、闪点、酸度等参数的变化趋势及时采取措施，确保滑油的正常能效。一旦发现润滑油压力降低，应遵循先易后难的原则着手查找故障，果断采取措施避免事故发展。应先检查相应的管路是否存在泄漏或者脏堵、滑油滤器是否堵塞，从而造成通过油道的滑油流量减少，引起滑油压力降低的现象。最后检查滑油泵、调压阀、温控阀等的性能，逐一排查，锁定故障部位，解决问题。

2滑油温度高

润滑油的主要功能之一就是带走柴油机工作过程中燃油燃烧产生的热量和各摩擦副运转过程产生的摩擦热量，这些带走的热量必然会使柴油机滑油的温度升高。滑油温度过高会使滑油粘度迅速降低，进而不能维持连续油膜、压力降低，产生润滑不良、机件磨损加速，从而失去润滑和冷却作用。导致滑油温度过高的主要原因如下：①柴油机冷却系统发生故障。如机架、气缸盖水套冷却水腔的水垢太多、部件散热不良，柴油机热量不能被冷却水带走，机体热负荷加重，使滑油温度过高。大修时通过冷却水腔水垢的状况彻底清除水垢，日常管理中重视冷却水的化验处理，保持柴油机冷却系统高效工作。此外，滑油冷却器若脏污不能正常工作，也会使油温升高。冷却水系统正常时，滑油冷却器的进出口温差通常保持在5至10摄氏度。在滑油温控阀全开的情况下若进出口温差过大，即可判定为滑油冷却器脏堵导致滑油高温。清洁滑油冷却器时，应注意冷却器的滑油侧和冷却水侧因为污垢的成分不同，应采用不同性质的清洁剂。②滑油系统油道不通畅、润滑油被污染、油路有堵塞等。常见故障现象有滑油泵进口滤器堵塞、滑油自清滤器脏堵导致主油道阻力增加，使部分润滑油不能通过各级滤器或滑油冷却器。进入柴油机主油道循环润滑油量减少，造成润滑油温度过高。维护保养工作不当、使用质量差的润滑油等原因而会造成上述故障现象。日常管理中，柴油机要严格按照说明书给定的维修保养周期定期清洗各级滑油滤器，滑油分油机应当在船舶营运期间不间断地运转，将滑油中的水分、积碳和金属杂质有效分离出去。③柴油机超负荷运行。柴油机长时间超负荷运转燃烧不充分产生的高温、爆燃等高强度机械负荷和热负荷导致滑油运行条件恶化，滑油温度升高，滑油氧化、变质加速。因此，应避免柴油机长期超负荷运转而致使滑油迅速失效而发生故障。④气缸套和活塞磨损间隙变大。高温燃气从缸套与活塞环间隙窜入油底壳，使柴油机油底壳的润滑油温度升高。一旦发生滑油温度异常升高，伴随曲柄箱滑油压力升高时，应首先降低柴油机负荷，视情检查缸套状况。若发现柴油机缸套有纵向拉痕，或者活塞环有卡死或断裂时应果断停止使用，修复或者更换磨损超限的部件。⑤滑油温控阀故障，润滑系统的冷却量减少，导致系统滑油温度偏高。滑油温度超过设定值时，恒温阀内的感温元件开始动作（电动执行器由控制器闭环控制）使滑油通过冷却器冷却，冷却后的滑油与未冷却的滑油混合后的温度达到设定温度（滑油进机温度）时，滑油温控阀达到动态平衡。通常的滑油温控阀有自动和手动两种工作模式，通过工作模式的转换可以迅速判断故障是否由温控阀故障引起。在发现柴油机滑油温度偏高时，除了按照上述原因进行检查以外，还要检查柴油机滑油油量、滑油压力、环境温度等数据综合分析，排除故障。

3滑油消耗量大

柴油机运转时，滑油消耗量通常保持在一定的范围内，若滑油消耗量超出额定范围，则表明滑油消耗量过量过大。滑油的消耗量随着柴油机运行的工况、机带附件的状况、总运转时间、运动部件换新与否的不同而异。滑油消耗量过大通常表现为：柴油机输出的功率下降、排烟显蓝色烟、油底壳润滑油液位下降较快等。滑油消耗量异常的原因主要有以下几点：①曲柄箱滑油油气压力增大。四冲程中速柴油机运行时，燃烧室内一部分气体总会通过气缸和活塞的间隙窜入曲柄箱，使曲柄箱油雾压力上升。当代中速柴油机（没有单独的气缸套注油系统）相对较高的滑油压力也使得更多的润滑油被活塞环泵到燃烧室。此外，连杆大段轴承产生的滑油飞溅也导致滑油消耗量增加。使用中应关注曲柄箱通风管的油气状况，定期清洁通风管透气帽，降低曲柄箱油雾背压，以保持曲柄箱透气畅通，使曲柄箱油雾压力保持稳定。②活塞环磨损超限，活塞与气缸间隙过大。桶状活塞的活塞环圆周间隙或天地间隙过大、活塞环弹力丧失或卡阻在活塞环槽内、缸套和活塞的圆柱度与圆度的误差过大而造成密封不好、气阀杆与气阀导管间隙过大、滑油温度或压力过高、主轴承和连杆轴承间隙过大等都会导致滑油消耗量过大。过多滑油进入燃烧室燃烧造成燃烧室积碳严重，积碳使活塞环过度磨损，从而进一步引起滑油耗量增大的恶性循环。③滑油在机体外部泄漏。曲轴首尾段油封失效、曲柄箱至油底壳滑油通道波纹管裂纹、柴油机油底壳与机体结合面密封垫片损坏、外部管路泄露、冷却器油、水腔泄露等，都会使滑油泄漏，消耗量增加。柴油机运转时应定时对机器外围进行检查，发现泄露及时查找原因，排除故障。

4滑油滤器压差过高

造成滑油滤器压差过高的本质原因是润滑油滤清器堵塞引起滤器前后压力差过大。当滑油滤清器堵塞时，滑油不能顺利通过，减少了对主油道的供油量，严重时会使相关零件的摩擦表面缺油或断油，造成严重事故。在实际应用中，润滑油滤器压差过高是常见故障，因此需要定时更换或者清洗滑油滤器，按照说明书的要求进行定期保养。当前的柴油机通常都安装有全流量自清滑油滤器，通过滑油泵提供的滑油压力驱动自清滤器旋转，使滤器元件逐一与反冲洗油道连通进行清洗。尽管有连续的反冲洗，在运转一段时间后，杂物仍然有可能堵塞自清滤器的滤芯元件。如果自清滤器压差高报警，一定要人工拆检清洁滤芯，防止累积的异物损坏安全滤芯，造成灾难性后果。

5结论

当代柴油机的高压缩比、重机械负荷和热负荷，对滑油的要求越来越高。加强对四冲程柴油机滑油系统的管理，使滑油发挥出优秀的清洁、密封、防腐、减少噪音和传递动力的作用，是每位轮机管理人员都应该掌握的基本技能。

参考文献：

[1]徐立华.船舶柴油机[M].哈尔滨工程大学出版社，2006ISBN7-81073-809-7.

[2]吴增华.船舶柴油机要点解与船舶辅机点线面[M].人民交通出版社，2019，ISBN9787114157752.

[3]杨全才.船舶柴油机[M].大连海事大学出版社，2002ISBN9787563215355.

作者:陈华伟 单位:中国海警局直属第六局