船舶主机的机电维护与管理

黄成庆

（厦门海洋职业技术学院，福建厦门361012）

船舶主机的机电维护与管理

黄成庆

（厦门海洋职业技术学院，福建厦门361012）

船舶主机的机电管理与维护重点包括启动燃烧、增压扫气、运动轴系、固定部件、燃滑油供应、海淡水冷却、操纵与控制空气、监测仪表及安保系统等。通过对船舶主机及辅助机电设备的维修和保养，可使船舶主机达到操纵安全可靠、机动灵活、故障率低的目标，保障船舶的正常航行。

船舶主机船舶辅机维护与保养

0　前言

船舶主机的日常管理和保养是大管轮的主要职责。在轮机长的指导和监督下，按照机务部门制定的管理规定，对船舶主机进行管理和保养，要熟悉主机启动系统和燃油供给燃烧系统，了解主机及辅助系统的管系、阀件及控制元件，同时还要掌握它的工作原理，了解它的设计原理和结构原理，从而能在故障出现时，做到在最短时间内判断和排除故障。对主机运行的各项监控参数变化要反应灵敏，比较重要的参数如温度、压力等变化，要查明原因，对热工参数要控制在规范之内，超过规定的偏差范围，要及时调整。对大马力长冲程机要注意Pz/Pc的比值，这个比值越小越好。

对于老龄船舶的转速、航速、油耗等参数，要在长期操作中，做到心中有数。对新船的主机运行参数，要严格按照说明书的要求进行操作和调整，并根据参数、说明书、主机实际运转转速、油耗、船速、输出的功率、维保情况，定期评价主机操纵的机动性、可靠性、经济性，从而找到转速、船速、油耗、功率的最佳结合点。

轮机长是实施船舶机电设备维修、保养、监督的总负责人，应该根据突发性故障的抢修及主机实际工况完成工作指令情况等，及时真实地上报船工部机务。对船舶自身不具备维修条件的项目，应由轮机长负责汇总各主管人员的工作指令完成情况，通过反馈表反馈给船工部机务，同时在相应的工作卡及维修手册中进行记录登记，必要时或在具备条件的情况下，可提供相关的照片录像等。

1　船舶主机固定与运动部件维护保养

主机的主要部件设备包括固定部件和运动部件。固定部件主要有缸盖、缸套、缸体、机架、机座、贯穿螺栓等。缸盖的常见故障是裂损，缸盖裂损的原因除了材质、加工工艺、装配技术及安装应力外，负荷热应力和机械应力超限也是主要因素；要定期进行冷却水质化验，防止水腔结垢。水垢的影响在短时间内对新船新机是不明显的，但时间一长，由于冷却水处理不严格而产生一定的水垢，可能导致缸盖热应力不均匀，从而产生裂纹；主机在暖缸、启动、航行、停车等情况下，要严格控制冷却水温差，防止缸盖在机械与热负荷的长时间作用下产生疲劳裂纹；另外，由于油头雾化不好或其它原因引起燃烧不良而造成的局部烧蚀裂纹也是有可能发生的。

据实船轮机技术人员介绍：新缸盖在正常情况下，使用寿命为7至8年，维修保养好的情况下可使用8至10年。但如果使用管理不当，可能在5、6年内就会发生裂损，而且这些裂损多发生在缸盖上孔口，如油头座孔、示功阀孔、启动阀孔等或缸盖的冷却水孔道处。从修理单位的反馈信息来看，缸盖裂损多数是因水垢造成的。在此，新船的轮机员一定要及时注意水质的监控。 缸套的常见故障是裂损和磨损。缸套裂损的原因及注意事项与缸盖基本相似。缸套的磨损与磨耗是不可避免的，但磨损速度和磨损形式要引起重视，缸套正常磨耗速度为每千小时0.02至0.10 mm。缸套磨损在超出一定范围之后，磨损速度会加剧，甚至可能达到前期磨损速度的2、3倍以上。

究其原因是多方面的，除了材质、加工、装配质量之外，缸套与活塞中心偏差超限，汽缸油润滑、缸套冷却、燃烧情况不佳，单缸超负荷引起缸套与活塞过热，燃油与滑油不匹配、活塞环与缸套不匹配等都会导致磨损异常。缸套的磨损形式主要有粘着、磨料、腐蚀等。在处理缸套裂损、磨损问题时，一定要查阅设备说明书及相关参数来进行综合分析，找出原因采取有效措施。缸体、机架、机座等部件要承受燃烧爆炸冲击力、运动部件惯性力、全部机件的重力，以及倾覆、振动、安装应力、热应力、油水腐蚀等因素的影响。老龄船舶在这些部件上常见的故障有：缸体、A字架、机座油底壳裂损与变形，相关连接螺栓松动，接合面密封性能差等。出现这些故障的原因多数是因为加工粗糙、装配与紧固应力偏差大等，另外还有扭转和惯性力的不平稳带来的振动，船体因配载不均或外力冲击发生变形所导致等。上世纪九十年代以后制造的船舶，在材料的选择、加工安装工艺、各种受力平衡计算、刚度与强度等方面都有很大地提高，裂损事故相应比较少。

但船舶随着船龄的增加，船体、机体的刚度强度，相关连接螺栓及装配应力都会发生一些变化，振动也会加剧，缸体、机架、机座等部件发生裂损变形的机率就会明显增加。因此，管理者在船舶运行时的要多注意观察主机的振动情况，在日常保养中要定期检查相关螺栓的松紧度与轴系的技术状况。贯穿螺栓多在十字头式柴油机、筒形活塞式柴油机、以及部分发电机上使用。贯穿螺栓的受力主要是拉应力，在安装时都采用液压专用工具来紧固。在平时的检查保养中，要按照说明书的要求定期效验其紧固力度。通常出现松动是贯穿螺栓常见的故障，而发生断裂的情况则比较少见。

运动部件主要包括活塞组件、曲柄连杆组件、轴承、轴系、链条或传动齿轮等部件。 活塞组件包括活塞头、裙、环、活塞杆、头裙杆紧固螺栓等。活塞头、裙、环等部件在高温燃烧室内受到机械应力和热应力的作用，经常会发生裂纹、烧蚀、磨损、环断裂等故障。故障的原因与负荷、润滑、配合间隙、装配中心、燃油质量、燃烧状况、冷却效果、头裙杆的紧固度等因素有关。管理者应当根据说明书、监测数据、保养测量数据、维保体系周期等进行仔细分析，查明原因。

活塞杆、头裙杆紧固螺栓的常见故障有：活塞杆顶部与裙部结合面的腐蚀、磨损及裂纹，而杆中部与填料函由于往复摩擦会造成磨损、腐蚀和密封失效，导致滑油污染或流失。对于老龄船舶，头裙杆紧固螺栓松脱断裂现象是时有发生的，而且这些故障在航行过程中难以发现，只有停泊检修时才能检查到。一般主机连杆发生故障的可能性比较小，而副机连杆发生裂纹、断裂、变形等故障比较多。轴承轴系包括曲轴、中间轴、尾轴以及轴承等。 曲轴、中间轴、尾轴等都是大型部件，造价昂贵，直接关系到船舶财产与人员安全，在设计和制造时必须有足够的强度，在一般情况下是不会发生损坏的，因此，曲轴与中间轴是没有备件的。但由于海上情况比较复杂，曲轴、中间轴、尾轴还是会偶尔出现故障，如：裂纹、变形、断裂，曲轴红套滑移等。其原因，除了材质、加工与安装工艺的问题外，异常运行是主要原因，如滑油质量差、断油会导致轴承过热，甚至熔铅或脱铅；单缸长期超负荷运行，导致轴系变形跳动量超限和拐挡差超限，轴系在扭转交变应力作用下，会产生疲劳裂纹；船体变形引起轴线中心偏移，会使轴系振动，附加应力增加；螺旋桨撞击不明物、船舶搁浅触礁或缸内液击等都会造成轴系的致命伤害；而尾轴的常见故障有铜套裂损或松动、尾轴本体腐蚀、裂损、断裂等。

船舶轮机员在日常的维修保养过程中，一定要加强检查，注意轴体任何部位的伤痕、腐蚀坑穴，并注意检查中间轴与其连接的螺栓是否松动、连接轴法兰圆周结合面的一道线是否清楚。如发现微 动离合或有铁沫子，一定要检查连接螺栓的紧固度。轴承包含十字头轴承、导板与滑板、主轴承、推力轴承、中间轴承、尾轴承等。老龄船舶多采用厚壁瓦轴承，近年来新造船舶多采用薄壁瓦轴承。轴承常见的故障有磨损、熔铅、脱壳或剥落、裂纹、抱轴等。出现故障的原因有：油质、负荷、轴径尺寸磨损度、表面光洁度、温度、轴承与轴的同心度、轴承振动、装配间隙、材 质与制造工艺问题等。在日常管理中要注意轴承的负荷、油质、温度、油压、间隙、振动等方面，而轴承合金对温度最为敏感，所以一定不可以断油。

当前现代化的新型船舶在重要轴承部位都安装了温度控制的声光报警，在曲拐箱安装烟雾报警，以及油压低压报警等。链条和传动齿轮是柴油机的正时传动重要部件，它是保障机器正常、平稳工作的关键。管理者要定期检查的重点是润滑、轴承间隙、链条松紧度、链条导轨、连板与卯销是否松动或裂损、齿轮牙是否过度磨损或裂损等方面。

2　新船主机的机电维护保养

新船主机的机电维修保养基本原则是：保持主机工作的可靠性、安全性和经济性，使各项运行参数符合说明书及有关规范的要求。要求轮机员定时、定期、视具体情况对有关部件、机构进行拆检、清洁、检查、测量。结合说明书要求和管理经验，对相关机电部件进行修正或换新，从而保证其能够可靠、安全、经济、良好地运行至下一个检修周期。主机的维修保养周期以工作小时为主，机电各部件的检修周期及检修内容均须严格按照说明书中的要求来进行。大管轮对主机机电设备维修保养的具体操作中，首先应认真落实维修保养计划，熟悉各部件的维修保养周期，按部就班地做好每一项具体工作。其次是要加强平时对主机各系统的检查，发现机电设备中存在的缺陷和隐患，要及时修理纠正。

从过去总结的经验来看，主机设备上有相当比较大的故障、缺陷和隐患是不能完全依靠计划性的维修保养来弥补和避免的，它往往是依靠管理人员的经验和高度的责任心，在日常检查中发现的。第三方面是管理人员要不断的总结管理和维修保养上的经验，提高维修保养的操作技能和工作质量。对大马力型主机是当今占船舶市场份额较大品牌机，总体质量比较好，但有时也会出现这样或那样的故障。下面将新机暴露出的问题作一些分析：如主机排气阀杆密封不良，导致凸轮箱有敲击声的现象。个别排气阀动作不规则、断续出现停滞现象，有时出现打不开或开度不够、或关不死、动作停滞等现象。致使扫气箱高温火警报警、增压器喘振 、缸头安全阀起跳、排气阀喷出火焰、驱动排气阀的高压油管暴振、驱动泵上的安全阀起跳等现象。打开扫气箱检查时会发现，该缸扫气箱污黑，甚至发生活塞令断裂与烧蚀。拆检后发现，排气阀阀杆与导套间的接触表面，严重的情况下有“拉毛”现象，轻度也会在表面留有痕迹。

还有振动和应力问题，有的新型主机在低转速时振动比较厉害，各条船的振动范围有所不同。由于振动和内部应力导致管系、螺丝的松动漏泄，缸头管系断裂，排烟管裂纹，排烟管螺丝断裂，空冷器地脚螺丝松动或断裂，辅助风机底部裂纹，扫气箱箱体裂纹等现象。这与主机的技术状况的评估和设计制造有着主要的关系，也与船舶的日常管理、维修保养密切相关，评估主要是从主机的可靠性、经济性、机动性、维修性等方面来进行的。

主机的可靠性一般是指在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力，也可以从主机发生故障概率方面来进行。主机的经济性一般体现在燃、滑油费、折旧修理费等几个方面。燃、滑料的费用占船舶总费用的比例很大，目前已超过50%，它是评定主机经济性的重要因素。主机的机动性是指改变主机运动状态的灵敏性，是船舶安全航行的重要保证，包括启航、加速、紧急倒车、换向等性能。从接到启航命令到主机达到可用状态的时间越短，机动性越好；主机由启动至全功率运转所需的时间越短，机动性越好；紧急倒车时向前滑行距离越短，机动性越好；主机换向所需的时间和可能换向的次数，有关船舶规范规定：换向不得超过15 s，启动空气瓶至少两个，其容量在不补气的情况下，对每台可换向的主机，能冷车连续正倒交替启动不少于12次，不能换向的主机不少于6次。主机的最低稳定转速直接影响着船舶的微速航行性能，也是主机的技术性能指标之一。

船舶在进出港机动操纵时往往需要较低的速度，因此主机的最低稳定转速应尽量低些。一般低速柴油机的最低稳定转速不高于标定转速的30%，中速机不高于40%，高速机不高于45%。在主机使用转速范围内存在的引起船体或轴系共振的临界转速，被规定为转速禁区，并已在转速表上以红色标明。在主机使用转速范围内，转速禁区越少、越窄越好，越过禁区时间越短越好。对于重载小马力船舶及水流比较急的航道，主机快速越过共振区要有一个过程，必须待主机转速、各项参数、船速都达到一定的程度才能快速越过，这些都是船长和轮机长熟悉了解做到相互配合。否则会造成主机长时间在共振区域内强列振动，带来很大的破坏性，如主机冒黑烟、超负荷、增压器轴承、链条传动、齿轮传动、十字头轴承等部件的损坏等。最低稳定转速是指主机所有缸都能正常工作的情况下的性能指标，作为轮机长和大管轮，还应了解主机在一只缸或两只缸发生故障时，它的最低稳定转速和最高转速是多少，在有条件的情况下要做封缸或停缸试验，并作好记录，这一试验一般在船舶厂修后，船舶出厂前码头试车时进行为宜。

3　结论

船舶主机的理想要求是不发生或少发生故障，但现实中，主机发生故障是在所难免的，一旦发生故障是否能很快地修复，就是主机的维修性要求对设计、审图、监造等环节尤为重要。尽量消除妨碍人体视、听、味、嗅觉等功能发挥的各种因素。例如开关、仪表阀件及各种电气元件，在其安装、布置、识别、读数等方面都应给人员的操作、判断创造良好的环境；其次，在操作和维修环境非常严酷的情况下，应考虑到保护措施；对维修作业应力求简易，在维修作业中对机电内部进行维修操作、插入工具以及更换零部件等的难易程度要适度，可达性越差，维修性越不好。为了缩短维修时间，故障率越高的部件必须有越好的可达性，从而保障船舶的安全航行。

［1］ 黄成庆. STC在船舶辅锅炉温控系统方面的应用［J］.船电技术，2006，（5）.

［2］ 中国港务监督局海船海员适任考试和评估大纲［M］.大连： 大连海事大学出版社，2010.

［3］ 马明建等编著. 数据采集与处理技术［M］. 西安： 交通大学出版社，2006.

［4］ 陆道政等箸. 自动控制原理及设计［M］. 上海： 上海科学技术出版社，2003.

［5］ 刘豹主编.现代控制理论［M］. 北京： 机械工业出版社，2000.

Mechanical and Electrical Maintenance and Management for Marine Main Engine

Huang Chengqing
（Xiamen Ocean College，Xiamen 361012，Fujian，China）

Mechanical and electrical maintenance and management for marine engine mainly includes many aspects such as starting of the combustion, pressurized scavenging, motion axis, fixed parts, fuel oil supply, sea and fresh water cooling, handling and control air, monitoring and security systems, and so on. By maintenance of the marine main engine and auxiliary electrical equipment, we can make the ship to be manipulated reliable, flexible and low failure rate of the target, ensure the normal navigation of the ship.

marine engine; marine auxiliary machine; maintenance

U664

A

1003-4862（2015）09-0056-04

2015-07-09

黄成庆（1957-），男，实验师。研究方向：航海技术专业的教学与实训。