【船机帮】某副机油头冷却水套故障停车实例

一、故障经过

某船配置 3 台大发 5DK-20 型副机。

某日凌晨，该船出长江后由 No.2 副机带动发电机单独给主配电板供电，在海上正常航行。

0659 时，No.2 副机出现缸套冷却水( 俗称高温冷却淡水) 进口低水压报警( 报警设定值 0.25 MPa) ，并且压力剧烈波动，随后出现缸套水高温报警，导致 No.2 副机停车、全船失电、主机停车。

应急发电机正常启动，提供应急电源。

值班人员立即启动 No.3 副机，发现该副机缸套冷却水水压在 0.1 MPa 上下剧烈波动( 正常约为0.33 MPa) 。

启动 No.1 副机，缸套冷却水进口压力也只有 0.1 MPa( 正常 0.32 MPa) 。

2 台副机均无法正常运转。

在初步检查 No.2 副机无明显异常后，再次启动 No.2 副机，缸套冷却水进口压力在 0.3MPa 左右波动( 正常 0.32 MPa) 。

观察工况许可后，将 No.2 发电机合闸，向主配电板供电，恢复全船供电。

0710 时主机恢复正常，通知驾驶台可以用车;

同时组织人员积极查找系统中水压降低及波动原因。

打开 No.3 副机缸套水泵放气阀，发现有气体不停冒出，缸套冷却水水压一直不能上升。

于是在No.3 副机缸套冷却水总管上另加 1 根放气管，直接通到低温膨胀水箱来释放水中的气体。

然而，水压仍未明显上升。

0936 时，No.2 副机再次因缸套冷却水高温停车、发电机跳闸、全船失电。

0945 时，待 No.2 副机缸套冷却水水温下降到 85℃ 以下后，再次启动(运行后缸套冷却水水压仍在 0.3 MPa 左右波动) 向主配电板合闸，恢复全船供电。

二、故障分析及处理过程

图 1 副机淡水冷却系统

由副机淡水冷却系统(见图1) 可知，从中央冷却器过来的低温冷却淡水先后通过每台副机的滑油冷却器、空冷器，然后作为高温冷却淡水的冷却介质，经过缸套水冷却器后到达低温淡水泵进口，再去中央冷却器放热。因为故障时低温淡水压力正常，所以排除低温水系统故障的可能性。

从 No.2 副机缸套水冷却器出来的放热后的缸套冷却淡水，经副机轴带水泵增压，再次进入 No.2副机。

从副机各缸吸收燃烧产生的热量后的缸套冷却水，最后汇集于副机上方的缸套冷却水总管，大部分经过暖缸阀 CLV26 通向缸套水冷却器去放热降温; 

部分缸套冷却水经暖缸阀 CLV25 流向共用的副机缸套水预加热单元，随后经由暖缸进出口阀CLV10 /CLV14、CLV32 /CLV36 完 成 对 No.1、No.3副机的暖缸;

No.2 副机缸套冷却水中逸出的空气由暖缸阀 CLV23 通向低温膨胀箱( 膨胀水箱可以给副机高温水系统补水) 。

当故障发生时，图1 中 3 台副机所有的暖缸阀均处于开启状态。根据各种现象分析，初步判断有 1 台副机进了不明气体，导致该副机缸套冷却水水压波动，冷却效果降低引起缸套水高温;

该气体还通过副机间的暖缸管路进入另 2 台副机，引起水压不稳定。

据此，先关闭 3 台副机各自暖缸系统相关的进出口阀门，保证各自缸套水系统的相对独立; 

降低膨胀水箱水位，使得 3 台副机在膨胀水箱内的透气管露出水面，以便更好地释放副机冷却水系统中的气体。

经过努力，到 1110 时 3 台副机缸套冷却水水压分别恢复正常，由 No.1、No.3 副机并网供电开航。

主机定速后，No.1 副机单独运行，缸套冷却水水压正常。

轮机部值班人员加强值班巡查，同时继续查找系统进气原因: 

对暖缸水系统管路进行紧固止漏; 

对 No.2、No.3 副机进行冲车，未发现异常。

次日早晨，再次对 No.2、No.3 副机进行启车，检查缸套冷却水水压情况。

No.3 副机冲车正常，无漏水现象，运转后缸头冷却水水压为 0.33 MPa。

No.2 副机冲车时发现，No.5 缸示功阀有水雾冲出，于是吊出 No.5 缸缸头。

发现缸头底部燃烧室侧，在喷油嘴孔附近有小面积浮锈。

拆除附件，对 No.5缸缸头进行 0.45 MPa 水压试验，观察到油头冷却水套内孔有渗水。

彻底清洁后发现，在油头冷却水套下部冷却水腔环带内壁有 1 个针眼细孔，并有压力水喷出。

更换备件后，再次对缸头进行水压试压，结果正常。

在检查活塞、缸套、油底壳滑油正常后，重新装复试车运行，缸套冷却水水压正常，副机运行正常。

所有阀门恢复原状后，在后续的运行观察中再没有水压波动、不足的情况发生。

由此，可以确定是No.2 副机的 No.5 缸头油头冷却水套锈穿，导致副机水压不足而高温停车。

三、原因分析

图 2 油头冷却水套

在油头冷却水套(见图2) 中，冷却水套凸台以下通过涂刷 ＲOCK-TIGHT648 后与缸头密封，凸台以上与缸头形成水腔用于冷却喷油器。

在冷却水套下部有 1 个环带腔室用于加强冷却，而锈穿处正位于冷却环带水腔的薄壁处。

实际安装时，燃气可以通过喷油嘴与油头冷却水套的间隙(见图 3) ，到达油头冷却水套内壁。

图 3 喷油嘴与油头冷却水套间隙

No.2 副机的 No.5 缸在运行中因为油头冷却水套的锈穿，燃烧室内高温高压燃气经由喷油嘴与水套的间隙，通过锈穿的小孔进入缸套水系统，引起水压下降，并由 No.2 副机暖缸阀 CLV25 源源不断传导至 No.1、No.3 副机并大量聚集，使得其启动后水压很低，不能正常运转。

由于 No.2 副机在运转中因为轴带水泵运行时产生的压力，通过暖缸阀 CLV25 由其暖缸管路出去的燃气再次经暖缸阀 CLV21 回到本系统的不多。

这使得该副机缸套水压力相对较高，可以间歇运行。

因为锈穿小孔不大，在船上采取将 3 台副机暖缸水相互隔离，并将其在膨胀水箱内透气管露出液面加强放气的措施后，窜入 No.1、No.3 副机缸套水系统的燃气得以慢慢释放，可以使这 2 台副机正常运行。

而 No.2 副机受影响较小，尽管在运行，缸套水燃气的窜入和经由透气管的释放也能达到短暂的平衡，所以 No.2 副机可近似正常运行。

也正因为漏水小孔不大，刚刚锈穿，所以发生状况时的冲车检查没能及时发现。

四 、结 论

(1) 轮机管理人员对副机冷却系统管系不熟悉: 

当第一次失电时，启动 No.1、No.3 副机发现水压低时，可以先关闭 No.1、No.3 副机各自对应的去缸套水冷却器阀门 CLV15、CLV37，直接抽膨胀水箱内的水给副机冷却，并经由阀 CLV12、CLV34 排至膨胀水箱。

先建立副机运行水压，再逐步开启阀CLV15、CLV37，经循环后在膨胀水箱排出缸套冷却水内气体。

这样应该可以更快地将副机恢复到正常状态。

(2) 该副机系统带有独立的缸套水预加热单元，可以不使用运转副机的缸套冷却水给停机的副机暖缸。

如果副机在正常运行后，及时关闭如 No.2副机暖缸阀 CLV21、CLV25，就能避免因为 1 台副机冷却水系统进气导致另外 1 台副机也不能使用的情况。

(3) 因油头冷却水套所处位置的原因，冷却水流通不是很好且容易结垢。

平时要保持对冷却水盐碱度、含氧量的连续监控，发现问题及时处理，避免水垢的产生甚至堵塞流道。

( 4) 油头冷却水套使用寿命较长，拆装不易，在平时的养护中容易被忽视。

每次检修缸头时要有水压测试，统计其使用时间，建议超过 5 年就予以拆检或换新。

原创作者系：

浙江省海运集团有限公司    杨永利

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