主机燃油泄漏到滑油系统的故障原因分析

赵金亮

（中海油能源发展采油服务公司曹妃甸FPSO作业公司 天津 300457）

主机燃油泄漏到滑油系统的故障原因分析

赵金亮

（中海油能源发展采油服务公司曹妃甸FPSO作业公司 天津 300457）

本文简述了MAN 16V32/40型双燃料柴油机运行时，燃油泄漏到滑油系统造成滑油污染的案例。文中对滑油污染后，主机出现的问题和当时主机运行状况及主机的保护控制系统的反应做了描述。针对主机出现的现象和控制系统的反应，操作维修人员做大量的检查确认，最后发现问题的所在，及时维修。滑油系统遭污染后，会对主机的运行造成很大的危害，甚至损坏主机造成事故。在以后的工作中，我们通过各种技术手段来避免燃油泄漏到主机滑油系统中，另外运用各种方法监测滑油状况，保证主机正常运转。

双燃料柴油机；燃油污染滑油；运行状况及现象；防护措施

1 动力设备的运行状况

曹妃甸FPSO的动力系统是5台MAN16v32/40型柴油机和1台solar titan130型透平组成的，MAN 16v32/40柴油机最大可用功率是7540KW，solar titan130最大功率是12.5WM。曹妃甸油田在正常生产时总的设备载荷28MW左右，外输时达到30MW左右，这个负载下，需要1台透平和4台主机在线，由于受天然气量限制，透平带载6WM，每台主机带载5.5MW，外输时每台主机带载6.2MW左右。

2 主机出现的故障及检查

2.1 主机出现的故障

2013年3月6号，动力值班人员在MCC检查完主机的各项参数后，到主机房巡检时发现3#主机的油雾探测器指示器在1到4之间波动（油雾探测器的关断值是10）。正常情况下，油雾探测器是在0的位置，不会波动的。油雾探测器的波动意味曲轴箱里油气浓度的增大了，很可能是设备某个地方出了问题。迅速启动备用机，将3#主机下线。

因为油雾探测器波动幅度不大，我们不需要紧急停车。在备用机启动过程中，我们再次检查了3#主机所有的运行参数：主机的各缸飞溅油温度，最高值和最低值相差2度，正常；检查主机主轴瓦温度正常，检查主机滑油压力和温度，各缸排烟温度，冷却水系统数据均正常；测量曲轴箱压力2mbar,压力正常，用点温枪检查主机凸轮轴轴瓦及推力轴瓦的外部温度，正常；并从滑油管线进主机前的取样口取样，送到化验室蒸馏法测量滑油含水。另外主机冷却水储存罐的液位也没有明显变化。

待主机停稳，设备需要后润滑15分钟。期间我们检查了滑油分油机的水封水管线，并没有发现有水流出，从而排除了有水通过滑油分油机进入主机滑油系统的可能性。待主机后润滑完成后，隔离主机等待后续检查。

2.2 主机故障检查

油雾探测器是主机的一个监测保护系统，工作原理是它能及时检测出有否因轴承过热或活塞环损伤造成过量漏气等故障而导致在曲轴箱内形成油雾，从而监视柴油机的主要运行部件——曲轴和气缸的工作状况是否正常。在柴油机运行过程中它通过采样管系不停地抽出曲轴箱内的油气，并送至一个灵敏且准确的浓度测量装置。该浓度测量装置包括一个红外线发射二极管和对侧一个光电接收二级管。光电二级管感受红外线产生的光强度，并将光强度信号转换为电信号送至电子鉴定装置来判定设备是否出现问题。

首先仪表人员检查油雾探测器是否正常。检查油雾探测器取样管线中的介质是什么东西，水还是油。另外需要检查油雾探测器的工作状态。检查后确认油雾探测器没有问题，工作正常。然而在油雾探测器取样管线中，有轻质油一样的液体，但不是水，另外这种液体有很浓烈的燃油味。

另外针对油雾探测器工作原理和监测的设备的部位，我们重点检查主机的运动部件是否有异常，并确认是否有水进入了滑油系统。我们打开3#主机曲轴箱边盖和凸轮轴边盖，1.检查了曲轴的主轴瓦和连杆瓦，活塞和缸套，这个位置是检查的重点，也是最容易引起油雾探测器波动和报警的部位。用点温枪检查主轴瓦和连杆瓦的温度，活塞和缸套的温度，没有发现异常情况，相同位置点的温度相差不大。通过外观检查主机主轴瓦和连杆瓦的边缘，确认主轴瓦和连杆瓦没有异常，并用撬杠轻轻拨动连杆，确认连杆瓦能在曲轴上左右滑动，并仔细检查连杆瓦和曲轴表面有无异常。2.检查活塞和缸套表面，确认表面是否有磨损，拉伤的痕迹。正常，没有发现问题。3.检查主机曲轴箱油底壳有无铁屑或者金属等物质，检查前后驱动齿轮有无异常，也没有发现问题。4.检查是否有水泄漏到曲轴箱的迹象。特别注意缸头阀座是否漏水，缸套内侧和外侧有无漏水的迹象，检查曲轴箱内部等有可能出现漏水问题的地方，没有异常。5.检查主机的凸轮轴轴瓦和推力轴承也没有发现问题。6.电动盘车，盘车到活塞上止点和下至点进一步检查缸套和活塞有无磨损和拉伤的痕迹，并检查各部件运动时有无异常，没有发现问题。在盘车过程中发现B4的缸头轻微漏水，冷却水顺着缸头内壁流到曲轴箱里。

但我们分析这不是油雾探测器波动的原因，因为在正常运转时，气缸里的冷却水是不会从气缸内壁流入曲轴箱的。为了不干扰我们检查，在主机经过足够的冷却后，我们放掉机体中的冷却水，防止水进入滑油形成乳化。并标记漏水位置以后维修。

启动预润滑油泵检查主机的润滑情况，都正常，在主机滑油泵运转时，我们发现3#主机滑油气味有很重的燃油的味道，滑油的颜色也有点黑。由此我们猜测是否有燃油进入了滑油系统。

由于海上的化验设备有限，我们只能检测主机滑油含水和闪点。蒸馏法测量结果是含水0.05%，闪点高于170度（CATEX 30DP SEA40滑油闪点为240度，超出了现有设备的测量量程），0.05%的滑油含水是不会引起油雾探测器波动的。滑油中是否含有燃油，需要取滑油油样送陆地化验，检查滑油的各个数据是否合格。

3 主机燃油泄漏进滑油系统故障的检查确认

燃油进入滑油的故障，主要检查主机的高压油泵和喷油器，这两个部件是出现问题都会造成燃油进入滑油系统。

3.1 高压油泵的检查

图1 高压油泵结构图

图2 高压油泵驱动轮

首先检查高压油泵（如图1），燃油在高压油泵的燃油腔里，并通过柱塞的上下运动将燃油输送到喷油器里。高压油泵在运转时，燃油腔里的燃油压力波动比较大，如果燃油发生泄漏，需要通过3道密封圈才能进入下面滑油泄放的空间内，或者工艺孔上的丝堵损坏脱落造成燃油泄漏。检查时我们打开主机燃油管线阀门，保持燃油管线压力正常，电动盘车，通过高压油泵柱塞的上下运动，观察是否有燃油从凸轮轴和高压油泵接触面处流出，结果并没有发现高压油泵有燃油滴落的现象（如图2）。

3.2 喷油器的检查

我们打开16个缸头盖，逐个拆除喷油器压块，检查喷油器上部槽中是否有燃油。发现A8的喷油器底部有明显的燃油（如图3），我们拆除了A8的喷油器，在试验台上效验，进一步确认是否是A8的喷油器发生故障。如(图3)，当效验压力增加到30bar左右时，燃油就从喷油器的工艺孔堵处喷出。

图3 喷油器泄漏燃油

问题找到了，3#主机油雾探测器波动是因为有燃油进入滑油系统，由于燃油的挥发性高，在主机的曲轴箱里形成过多的油气触发油雾探测器波动。为了确保其他的喷油器是在正常的工作状态，我们拆除所有的喷油器，放在效验台上试验，其他的喷油器没问题。更换A8的喷油器，同时将漏水的缸头一并更换。

陆地的滑油化验结果显示，滑油稀释严重，大于15（正常为＜3），闪点为184度，降低了41度，（正常值为225度），建议更换滑油。根据化验要求，我们更换了主机滑油，并清洁油底壳，重新加注新滑油。

4 主机喷油器故障原因分析及预防措施

4.1 喷油器故障分析

从3#主机A8喷油器漏油位置看（如图4），燃油是从喷油器工艺孔塞漏出的（喷油器工艺孔塞是在加工制造过程中安装上去的）。喷油器在安装前，需先在喷油器效验台上安装喷油嘴，并调节喷油器雾化压力，压力为370bar。每次喷油器在效验台上效验时，需要检查喷油器上的喷油嘴雾化效果，并且检查各个密封面的状况。在A8这个喷油器安装效验时并未发现喷油器孔塞上有漏点。查看维修记录后发现这个喷油器的使用时间只有三个多月，是个新的喷油器。我们从EDS系统中调取了当时各缸的排烟温度（如图5），排烟温度从3月6号上午9点左右开始下降，最初温度是355度左右，一直下午6点到停机时335度，排烟温度下降不是很大，所以喷油嘴孔没有堵塞，也就排除了是喷油嘴的喷油孔堵塞致使丝堵承受压力过大造成燃油泄漏的。综合各项检查数据，我们认为是喷油器漏油可能是工艺孔塞和工艺孔公差配合不好，从孔塞和工艺孔的缝隙中漏出来的。

4.2 改进措施

4.2.1 操作程序优化和检查项目改进

为了避免这种故障，我们在主机的操作维护中，注意喷油器效验压力不能超过允许值370bar，同时注意在370 bar这个效验压力时工艺孔的丝堵处有无泄漏的迹象。另外主机在日常的停机操作中，如果主机在原油模式运行，先将主机切为柴油模式，多运行一段时间，让柴油彻底清洁喷油器，避免再次起车时因为原油在喷油器低温凝结而增加喷油器丝堵承受的压力。

4.2.2 备件质量控制

除此之外，我们与MAN厂家做了沟通，描述了喷油器出现的问题，他们承认这个喷油器的质量确实有问题，并做出承诺以后对备件的质量严格把关和测试。并对这个有问题的喷油器进行更换。

4.2.3 PM控制监测

在主机滑油的PM中，除了三个月的滑油化验详单外，我们增加了周检化验滑油粘度项目。我们的燃油在同温度时粘度低于滑油粘度很多，因此通过对比同温度时，主机使用中的滑油和新滑油流动速度，来确认使用中的滑油是否在正常的粘度内，如果粘度超出规定，就能及时发现问题。同时做滴定实验，来对比每周滑油颜色的变化，观察滑油是否有污染。确保在主机滑油有问题时第一时间发现，避免损坏主机。

结语

柴油机燃油泄漏到滑油系统是很危险的，尤其设备在高负荷运转时设备的任何小瑕疵都会对设备造成非常大的损伤，滑油的污染对设备损害特别大，它增大了设备的磨损，造成运动部件不可修复的损伤。另外由于机体内高温，滑油中的燃油油气可能会自燃而引发火灾，就会造成重大事故。因此对主机设备滑油系统的管理和维护，我们应该慎之又慎，做到早预防，早发现，早解决，确保主机高效平稳运转。