这主机缸套漏水!没谁了!谁之过?
一、引言
多年前亲历的主机缸套漏水事件,记忆犹新。虽然那种机型已经不再生产,但其漏水的真实原因仍然值得思考,并可从中获得一些启发。
二、简要情况
1.SULZER5RTA48T主机是一种超长行程的验证机型,在2000年来说,其采用了一些有待验证的前沿技术。某司当时4条姐妹船使用该机型,其在使用过程中,逐渐显露出一个比较棘手的问题,那就是缸套很容易漏水,一般拉出缸套换上新令能坚持2000h-3000h左右,有时仅几百小时。因此,基本上2-3个月就得拉一次缸套换令,一线管理者苦不堪言,在当时成了老大难问题。有老轨时常感叹,干了一辈子也没有在一条船拉的缸套多。
三、关于漏水的成因分析
1.关于漏水原因,柴油机厂家和船公司方都没有明确说法,当时主要的原因倾向于认为该机型运转中震动过于剧烈,造成密封令和气缸体内壁之间高频次摩擦损坏。
2.气缸套从上到下共有4道密封令,其中最易损坏的为中部第3道,其他三道几乎看不到损坏。因此,个人对于摩擦损坏的说法始终心存怀疑。
3.在一次拉缸套更换密封令的过程中,时任二管轮的我特别查看了第3道密封令的损坏情况。其损坏主要集中在一个区域,且呈过渡性损坏(从损坏最严重区域周向扩展,逐渐变好),损坏状态为蜂窝状。再进一步扩展分析,发现第3道密封令在缸套进水侧几乎完好无损,然后往对侧过度逐渐损坏,进水口正对侧为重灾区。
4.根据损坏表象,其时个人推测可能为高温损坏。为了印证这一说法,在航行中夜间个人值班时,找来多只温度计,粘贴在气缸体外壁各点(当时船上没有红外测温仪)。经实际检测,果然进水侧与正对侧的温差达20摄氏度左右(内部温差更大),对侧气缸体外壁温度达90摄氏度左右。且温度从进水口往对侧呈逐渐递增状态。由此,基本可以确认密封令损坏主因为高温损坏。
5.为何会造成温差呢,当时个人也是百思不得其解。后经查阅大量其它机型资料,发现早期的MAN B&W主机在进水口处设计有分配环(使冷却水沿周向均匀分布往上)或其它特殊流道设计。反观本机型,未设计有分配环。
图1 密封令高温损坏机理
6.由图1:冷却水进入气缸体内壁与气缸套外壁空间,,由于水流下行受阻,只能沿周向和往上流动,由于水流动的阻力损失及对侧不存在开口,对侧冷却水流动能力将大幅减弱,特别是图示中红圈部位,可能出现死水区。由此可以推测,死水区的热交换状况相对是非常恶劣的,此点水温很高。再加上此机型震动非常强烈,缸套的高频振动和缸壁的弹性变形使得冷却水空间的容积交替增大或减小,从而产生瞬间的低压和高压。再加上死水区密封令处空间相对较狭小,水温较高。震动产生的低压,极易低于该温度下水的饱和蒸汽压力形成气泡。当瞬间高压时,压力超过气泡压力,使其破裂,产生较大的冲击作用。气泡形成和破灭的过程的反复出现,使本来遭受高温较脆弱的密封令逐渐产生呈分散状或蜂窝状的“穴蚀”小孔,最终造成缸套漏水(严重时一天可达5-8立方,有时迫不得已在图1中泄水孔位置加装水管,将漏水导入主机空冷器清洗柜,再在清洗泵出口加装管路通到膨胀水箱,利用清洗泵将冷却水回收利用)
图2:凸肩部冷却水流向图
8.凸肩区水流道呈切线分布,冷却水流动能力较强,水温分布均匀无死区,缸套弹性变形小。因此,凸肩区第1、2道密封令几乎都完好无损。
9.第4道密封令存在的目的是防止漏水进入扫气道,其离燃烧室较远,承受热负荷不大,当然也不容易损坏。
四、如何处理?
1.专门定制耐高温橡皮令,当时找专业厂家定制耐高温特制橡皮令后,其基本可以坚持到一个吊缸周期(8000h左右);
2.适当调低缸套出水温度,该机型为了防止低温腐蚀,在缸套燃烧室外壁加装了一个绝热防护层,因此,就该机型而言,缸套出水温度略低,问题不大;
3.若需彻底根治,有以下二种方法可以采取:
图3 进水部位加装阻水环
如图3所示,在进水口上方加装一圈阻水环,使冷却水沿周向均匀分布向上。
图4 设置导流孔及导流管
在进水口对侧钻一个合适尺寸的导流孔(使对侧不至于出现死水),再利用管路将冷却水导到缸头出水管路。
五、结束语
本案例中,造成缸套漏水的主因为设计因素。因此我们日常在考虑问题时,应注重细节,不要过度信任柴油机厂家的能力,特别是一些新机型。