6RT-FLEX50 常見故障原因

文章發(fā)表于中國(guó)水運(yùn)2019年6月，2022年5月重新進(jìn)行了整理，補(bǔ)充了一些當(dāng)時(shí)由于版面限制而刪去的內(nèi)容，又增加了一些新的故障案例。

WARTSILA RT-flex 型柴油機(jī)因其節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢(shì)，一經(jīng)推出，迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。然而 RT-flex 柴油機(jī)的實(shí)際運(yùn)行條件復(fù)雜多變，再加上管理不善等因素往往影響其穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)柴油機(jī)本身的一些設(shè)計(jì)缺陷，也有待于進(jìn)一步去完善。

一、高壓油泵故障高壓油泵常見故障有：油泵柱塞偶件咬死；彈簧斷裂；油門齒條受阻；滾輪卡滯；滾輪及凸輪嚴(yán)重受損；油門執(zhí)行器故障等。這些故障往往不是單一出現(xiàn)而是幾個(gè)同時(shí)出現(xiàn)。

案例 1 高壓油泵彈簧斷裂，柱塞偶件咬死。A 輪突然燃油共軌低壓力報(bào)警。檢查發(fā)現(xiàn)：2 號(hào)高壓油泵油門齒條卡死，高壓油泵滾輪卡死在最高處。機(jī)務(wù)告知，不久前姊妹船中有一條船高壓油泵彈簧斷裂。解體高壓油泵后發(fā)現(xiàn) A 輪也是高壓油泵彈簧斷裂。原因分析：高壓油泵彈簧常見的問(wèn)題是彈性下降，但只有彈性下降超過(guò)極限，彈簧才會(huì)失去原有功能。扭曲和斷裂則比較少見，通常是由材料缺陷、疲勞、腐蝕所致。彈簧既要承受軸向拉壓又要受到扭轉(zhuǎn)和彎曲，所以更易于因疲勞而損壞。如果彈簧上有傷痕、腐蝕，彈簧則會(huì)因應(yīng)力集中而加速疲勞破壞[1]。彈簧斷裂后，彈力下降，斷裂的彈簧有時(shí)還會(huì)使油門齒條卡阻，這些都將影響柴油機(jī)的正常供油。6RT-FLEX50 主機(jī)單臺(tái)高壓油泵排量滿足不了整臺(tái)柴油機(jī)燃油需求，若單臺(tái)高壓油泵故障需要用專用工具 94,420 抬起滾輪同時(shí)切斷油門執(zhí)行器電源。

案例 2 高壓油泵滾輪及凸輪軸異常磨損 還是 A 輪，航行中當(dāng)值人員發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)高壓油泵齒條比平時(shí)大，而且有逐漸加大趨勢(shì)。此時(shí)燃油共軌壓力還是穩(wěn)定地維持在 70MPa。用聽針聽 2 號(hào)高壓油泵運(yùn)轉(zhuǎn)聲音，可以聽到有細(xì)微的擦擦聲音。此輪幾個(gè)月前發(fā)生過(guò)高壓油泵彈簧斷裂情況。鑒于此，立刻停車檢查，發(fā)現(xiàn)高壓油泵滾輪和凸輪軸異常磨損，滾輪已磨成月牙形。原因分析：一部分潤(rùn)滑油通過(guò)導(dǎo)向活塞內(nèi)的環(huán)槽，通孔和端面中心孔對(duì)導(dǎo)向活塞，襯套和滾輪進(jìn)行潤(rùn)滑；向下流動(dòng)滑油還可潤(rùn)滑凸輪工作面。另一部分滑油則進(jìn)入潤(rùn)滑油通道潤(rùn)滑調(diào)節(jié)套筒。如果潤(rùn)滑通道被阻塞或者滾輪與襯套，滾輪銷的配合間隙不滿足要求，它們之間的油膜將難以建立，從而引起潤(rùn)滑失效，這將導(dǎo)致滾輪卡滯[2]。若滾輪卡滯，滾輪與凸輪之間油膜消失，滾輪與凸輪直接接觸，滾動(dòng)摩擦變成滑動(dòng)摩擦。干摩擦很快造成滾輪和凸輪磨損。滾輪異常磨損后，柱塞偶件下移，供油終點(diǎn)前移，供油量減小。FCM-20 系統(tǒng)檢測(cè)到共軌壓力降低，輸出油門加大信號(hào)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)加大供油量，維持燃油共軌壓力。

                    圖 1 滾輪

         圖 2 柱塞偶件

高壓油泵滾輪及凸輪軸異常磨損主要由以下幾個(gè)方面造成的：

（1）裝配工藝：燃油凸輪和滾輪貼合不均勻，可能造成凸輪和滾輪在運(yùn)動(dòng)中呈線性接觸，滾輪因造成受力不均而發(fā)生異常磨損。高壓油泵未按力矩安裝，造成四個(gè)角的固定位置存在偏差，高壓油泵因受力不均而發(fā)生異常磨損。

（2）零件質(zhì)量問(wèn)題：主要是材料質(zhì)料和加工偏差。

（3）清潔度：滑油中的不容物等雜質(zhì)多[3]。 

改進(jìn)措施：（1）加強(qiáng)高壓油泵質(zhì)量管控，油泵一旦發(fā)生故障，滾輪，滾輪銷等運(yùn)動(dòng)部件全部更換。即使觀察滾輪沒有損壞，也可能也發(fā)生了微小變形。

（2）嚴(yán)格按照說(shuō)明書要求安裝，各螺絲用力矩扳手上緊。安裝過(guò)程保持各接觸面清潔，加強(qiáng)滑油油質(zhì)管理，保證油質(zhì)清潔。

（3）6RT-FLEX50 主機(jī)凸輪軸道門沒有觀察窗，滾輪和凸輪內(nèi)部情況只有停車才能檢查。可以考慮安裝觀察窗，建議每條船上都備有 1 臺(tái)高壓油泵整體，1 根燃油凸輪軸和 3 副凸輪軸軸瓦。平時(shí)檢查時(shí)注意油門執(zhí)行器位置，傾聽油泵運(yùn)轉(zhuǎn)聲音。發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取措施。 

二、伸縮管故障  伸縮管常見故障為：頂部托架固定螺絲斷裂；連接塊固定螺絲斷裂；伸縮管根部折斷；伸縮管撞彎；活塞頭漏油。

        圖 3 伸縮管

案例 3 B 輪主機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)一聲異常聲響，滑油壓力降 0.36MPa，1#缸活塞油出口溫度由原來(lái) 59℃降為 45℃。主機(jī)立即停車，檢查發(fā)現(xiàn)連接塊 IF36037 和伸縮管 IF36035卡死在上部。此次設(shè)備故障造成連接塊兩只固定螺栓IF36042 斷裂，伸縮管撞彎。

案例 4 A 輪在索馬里海域航行，主軸承滑油壓力為 0.48 MPa。突然主軸承滑油低壓報(bào)警（0.35 MPa）并激活主軸承滑油低壓主機(jī)減速。此時(shí)集控室電腦顯示主軸承滑油壓力0.32MPa。3#缸活塞油出口溫度僅為 46℃而其它缸為 58℃。打開主機(jī) 3#缸曲拐箱兩側(cè)道門檢查，發(fā)現(xiàn)油拉管在下端接近法蘭處斷裂，折斷的油拉管被頂?shù)?3#缸上部滑油管里面，此次故障還造成固定螺栓 IF36042 斷裂 1 根。

案例 5 C 輪托架 IF36038 固定螺絲斷裂，斷裂螺紋斷在機(jī)架內(nèi)很難取出。斷裂原因分析：固定螺栓（IF36042）斷裂；托架（IF36038）固定螺絲斷裂基本確認(rèn)是伸縮管對(duì)中不好，導(dǎo)致伸縮管承受側(cè)向力。螺栓長(zhǎng)時(shí)間在交變載荷作用下，強(qiáng)度較低或局部應(yīng)力集中部位首先產(chǎn)生裂紋，形成疲勞源，然后裂紋不斷擴(kuò)展，最終導(dǎo)致疲勞斷裂。伸縮管斷裂或固定法蘭脫落后和連接塊發(fā)生撞擊，拉斷固定螺栓 IF36042。 

導(dǎo)致伸縮管不對(duì)中原因如下：

（1）連接塊（IF36037）有 2 個(gè)銷子定位，與十字頭位置固定。而伸縮管（IF36035）法蘭和托架（IF36038）無(wú)定位銷子定位。二者安裝不當(dāng)，極易造成伸縮套管對(duì)中不好。

（2）造船缺陷：案例 5 中 A 輪伸縮管斷裂后，服務(wù)工程師上船現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量后確認(rèn)機(jī)架頂部鏜孔中心與連接塊中心偏移了 2mm（向船頭方向），需訂購(gòu)特制連接塊來(lái)糾正缺陷。在備件未供船期間，擴(kuò)大現(xiàn)有伸縮管法蘭孔，糾正偏差。伸縮管斷裂連帶損壞：活塞伸縮管斷裂后，活塞頭沒有冷卻油，直接承受燃燒室高溫。密封 O 令 IF36020 和IF36021 因老化而失去彈性。密封失效后導(dǎo)致活塞頭漏油，系統(tǒng)油消耗增大，掃氣箱臟污。 

改進(jìn)措施：

（1）選用高強(qiáng)度螺栓國(guó)內(nèi)柴油機(jī)廠所采用的螺栓強(qiáng)度等級(jí)為8.8 級(jí)。材料公稱屈服強(qiáng)度為 800×0.8=640MPa。但強(qiáng)度依然不足。上文的兩處固定螺栓斷裂后，WARTSLIA 安排服務(wù)工程師上船，更換強(qiáng)度為 12.8 螺栓（材料公稱屈服強(qiáng)度達(dá) 1,200×0.8=960MPa 級(jí)）并使用扭力扳手對(duì)稱上緊，方解決固定螺栓斷裂的問(wèn)題。

（2）安裝注意事項(xiàng)：在上緊托架4 個(gè)固定螺絲和伸縮管法蘭四個(gè)螺絲前，需用專用工具94337a 檢查銅套中心與連接塊 IF36037 進(jìn)油口中心是否在一條線上，這才是安裝的關(guān)鍵。說(shuō)明書間隙 1 為 0.30~0.39mm；間隙 2 為0.08~0.20mm，設(shè)計(jì)此間隙的目的是保證銅套（IF36039）在機(jī)架內(nèi)自由移動(dòng)，伸縮管不受側(cè)向力。 

三、降速運(yùn)行帶來(lái)的缸套低溫腐蝕和排氣閥座燒蝕由于航運(yùn)不景氣，X 公司出于降低成本考慮，主機(jī)轉(zhuǎn)速由持續(xù)最高116rpm 降為102rpm（經(jīng)濟(jì)航速）。運(yùn)營(yíng)航線為印度洋、東南亞，加油地點(diǎn)通常為新加坡、富家拉。燃油含硫量3.1~3.4%之間，屬高硫重油。成本降下來(lái)的同時(shí)也帶來(lái)諸多問(wèn)題。 

案例 6 缸套低溫腐蝕 D 輪抵港后盤根箱檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn) 6#缸第二道活塞環(huán)斷裂。吊缸后測(cè)量缸套下部數(shù)據(jù)，磨損腐蝕異常，主機(jī)運(yùn)行時(shí)間不到兩萬(wàn)小時(shí)，缸套下部直徑數(shù)據(jù)接近極值。在高硫燃油情況下，當(dāng)船舶低負(fù)荷在高濕海域航行時(shí)，缸套很容易發(fā)生低溫腐蝕。檢查氣缸狀況，定期化驗(yàn)氣缸殘油，可以幫助人員判斷缸套使用情況。最佳的缸套低溫腐蝕解決方案是提高氣缸油的堿值，選用堿值 BN100 的 Shell Alexia S6 替代堿值 BN70 的 Shell Alexia S5。同時(shí)注意以下問(wèn)題：

（1）主機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣缸注油率應(yīng)該相應(yīng)變化；

（2）燃油簽收單中的含硫量可能與實(shí)際有差別；

（3）船上簡(jiǎn)易氣缸油化驗(yàn)設(shè)備化驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確[4]。 

案例 7 E 輪排氣閥座燒蝕 6RT-Flex50 主機(jī)排氣閥座存在燒蝕風(fēng)險(xiǎn)，尤其運(yùn)轉(zhuǎn)到 4萬(wàn)小時(shí)左右。長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，掃氣壓力低，排氣溫度升高，這種風(fēng)險(xiǎn)更大。

有研究表明：（1）排氣閥座密封不嚴(yán)，會(huì)產(chǎn)生高溫腐蝕（2）黏著物中 V2 O5增加，腐蝕加重（3）排氣溫度上升 50℃，腐蝕速度增加 2-10 倍[5]。排氣閥座燒蝕，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒穿冷卻水腔，導(dǎo)致冷卻水泄漏。日常表現(xiàn)為主機(jī)膨脹水箱水位下降，主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，膨脹水柜有氣泡，排氣閥座漏水的缸排煙溫度較其他缸低。

排氣閥高溫腐蝕應(yīng)對(duì)措施：（1）船舶備有一只排氣閥座（IF27506）（2）6RT-Flex50 主機(jī)每周應(yīng)提升兩次負(fù)荷，119rpm至少運(yùn)行1h，從低負(fù)荷升到上述轉(zhuǎn)速的時(shí)間應(yīng)大于2h。

四、滑油臟污 系統(tǒng)滑油臟污主要由以下原因造成的

（1）活塞桿填料函密封效果差，導(dǎo)致滑油堿度升高，不容物超標(biāo)；

（2）油底殼進(jìn)水，滑油乳化。為了最大限度的降低系統(tǒng)滑油消耗，RT-FLEX50 主機(jī)改進(jìn)了活塞桿填料函的設(shè)計(jì)，刮油環(huán)由原來(lái)的 4 道變?yōu)?5 道。RT-FLEX50 刮油效果過(guò)于強(qiáng)大，連臟油都刮到油底殼了，污染了系統(tǒng)油。同時(shí)系統(tǒng)油消耗少，滑油更新速度慢，油質(zhì)下降。

油底殼臟污應(yīng)對(duì)措施：（1）如系統(tǒng)油污染嚴(yán)重，則應(yīng)將系統(tǒng)油駁入滑油沉淀柜，對(duì)循環(huán)油艙進(jìn)行清潔。清潔完成后，將經(jīng)沉淀柜沉淀的清潔滑油放入循環(huán)油艙。循環(huán)艙清潔后，會(huì)明顯改善滑油污染情況。

（2）活塞填料函換新型號(hào)或者對(duì)其進(jìn)行改造-泄放油孔加大。改造后滑油臟污有所改善。改進(jìn)油底殼進(jìn)水措施：（1）國(guó)內(nèi)尋找合適企業(yè)加工彈性連接；（2）主機(jī)凹坑修船時(shí)加裝圍欄防止艙底水流入主機(jī)凹坑。油底殼。RT-Flex50 主機(jī)伺服油自清濾器對(duì)伺服油管理極為重要，該濾器自動(dòng)沖洗電磁閥故障會(huì)直接導(dǎo)致反沖功能失效，進(jìn)而造成濾器頻繁堵塞報(bào)警。伺服油自動(dòng)沖洗濾器為 6μm，而旁通濾器為 20μm。除應(yīng)急情況外，盡量不使用旁通濾器。

五、其它常見故障

1．ICU 泄露大主機(jī)無(wú)法啟動(dòng)應(yīng)對(duì)措施：

（1）加大燃油管理力度，確保燃油不間斷分離，保證燃油分油機(jī)工況良好，加大燃油自清濾器管理，經(jīng)常清洗濾器。

（2）鍋爐和主機(jī)檢修時(shí)，主機(jī)盡量不換油。燃油共軌有伴熱，船舶實(shí)踐證明主機(jī)維修時(shí)不換油，燃油共軌溫度會(huì)慢慢加上來(lái)。

（3）ICU 使用 24,000~36,000h 需送設(shè)備廠拆檢或換新。 

2．ICU 流量傳感器卡死，可采取拆除接線的方式來(lái)保持該缸運(yùn)轉(zhuǎn)。通常容積活塞易因燃油溫度變化及雜質(zhì)造成卡死，主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間可自行恢復(fù)。 

3．FCM-20 module Fail 指示燈閃爍，報(bào)警。該報(bào)警會(huì)引起所在缸排氣高溫，斷電復(fù)位可修復(fù)FCM-20 模塊死機(jī)問(wèn)題。

4．備車機(jī)動(dòng)航行中，啟動(dòng)空氣消耗太快。閥 V2.05 閥芯（IF43265）折斷，閥座 IF43261 有碰傷。換新備件可修復(fù)問(wèn)題，若沒有可以自己加工白鋼閥芯臨時(shí)使用。

5．震動(dòng)引起十字頭導(dǎo)板合金點(diǎn)狀剝落，側(cè)導(dǎo)板白合金脫落 1cm2 不影響使用。脫落量大時(shí)，不影響主機(jī)短時(shí)運(yùn)行，但應(yīng)盡快更換。

6．伺服油低壓報(bào)警，高壓報(bào)警。通常是油壓力調(diào)節(jié)閥卡滯導(dǎo)致的，系統(tǒng)油臟污是主因。排除技巧是：用內(nèi)六角扳手旋緊（低壓時(shí)）或旋松（高壓時(shí)）壓力設(shè)定旋鈕，此舉目的是活絡(luò)閥芯。可以聽到閥芯恢復(fù)正常的聲音，壓力正常后，調(diào)節(jié)螺釘恢復(fù)初始位置。

7．掃氣箱冷凝水高液位主機(jī)減速。這是因?yàn)槔淠狗殴芄?jié)流孔孔徑太小，空氣濕度大所致。人為鉆大泄放孔后管路上加裝一截止閥，控制掃氣流失。

8．排氣閥開關(guān)異常：RT-FLEX 50 有兩處節(jié)流，一處在 VCU 閥塊上，另一處在排氣閥上。VCU 節(jié)流孔臟堵，排氣閥打不開，VCU 節(jié)流松動(dòng)，排氣閥關(guān)閉時(shí)間延長(zhǎng)。排氣閥節(jié)流孔松動(dòng)，氣閥關(guān)閉延時(shí)。補(bǔ)氣管路單項(xiàng)閥松脫，排氣閥關(guān)閉時(shí)間延長(zhǎng)。經(jīng)常觀察主機(jī) FLEX VIEW 排氣閥曲線，可以早期發(fā)現(xiàn)故障。

9．氣缸注油器膜片頻繁漏油：改進(jìn)建議：（1）向廠家反饋膜片質(zhì)量問(wèn)題，要求加強(qiáng)質(zhì)量管控（2）及時(shí)檢查單向閥功能，若不止回，及時(shí)研磨或換新備件。

10.主機(jī)嚴(yán)重拉缸事故：原因（1）主機(jī)缸套水溫度設(shè)置過(guò)低 (2)過(guò)早過(guò)快降低氣缸注油濾。改進(jìn)措施提高缸套水出口溫度85℃-90℃；確保空冷器擋水板工作正常；合理選擇氣缸油。

11.主機(jī)曲柄轉(zhuǎn)角發(fā)生器故障：可能原因是安裝時(shí)皮帶張緊力過(guò)大或軸承潤(rùn)滑不良。預(yù)防措施，嚴(yán)格按照說(shuō)明書步驟操作。

12.飛輪T型鐵固定螺絲脫落導(dǎo)致的主機(jī)啟動(dòng)故障。改進(jìn)措施選用高強(qiáng)度螺絲，定期檢查。

13。電纜線破損導(dǎo)致絕緣故障。

14.主機(jī)電子注油器馬達(dá)變頻器電源絕緣故障：變頻器上有個(gè)小按鈕，誤觸會(huì)導(dǎo)致注油器馬達(dá)已最大供油量運(yùn)轉(zhuǎn)。

六、結(jié)束語(yǔ) 本文所述故障多與產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷，產(chǎn)品質(zhì)量差，設(shè)備管理不善有關(guān)。自首次引進(jìn) RT-FLEX 50 以來(lái)，產(chǎn)品質(zhì)量已不斷提高，人員管理水平也不斷提升。主機(jī)狀況越來(lái)越好，這是廣大管理人員所希望的。 

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[6] RT-FLEX50 2009 說(shuō)明書.