船舶柴油机浸水事故应急措施和检修方法及启示.docx

船舶柴油机浸水事故应急措施和检修方法及启示导读柴油机在运行管理过程中，经常会遇到自带冷却水管路破损、所在区域消防喷淋释放、周围管路损坏等突发情况，造成柴油机机体各部位浸水。如果处理不当，可能会导致重大机损事故。一、柴油机浸水的直接原因柴油机浸水的直接原因是以自身或周围环境中的水（海水或淡水）为运行介质的管路、罐体、储存柜等在意外情况下出现破损，向外滴漏、喷发介质，并致使柴油机浸水。具体情况主要包括以下几种：1）不同机型柴油机的自身冷却水系统。大型二冲程柴油机冷却水系统主要包括缸套、活塞、油头高温冷却淡水管路、空冷器低温淡水或海水冷却管路。一些四冲程柴油机或功率较小的二冲程柴油机没有活塞冷却水、油头冷却水。当柴油机自带的冷却水管路破损、法兰连接胶圈老化损坏等时，会导致管路内的冷却水向外喷发，致使柴油机浸水。2）为了扑灭柴油机自身或所在区域周边火灾，柴油机顶部或周围往往会布置以淡水为灭火剂的消防喷淋系统。当柴油机或周边发生火灾，达到消防喷淋系统释放条件时，消防喷淋系统喷发消防水，会导致柴油机浸水。如果消防喷淋系统管路锈蚀损坏或操作人员误操作，也可能喷水或泄漏水，导致柴油机浸水。3）在柴油机安装布置时，柴油机顶部或周边难免会有消防用海水管路、冷却淡水或海水管路、压载水管路等通过，或者在柴油机上部区域布置膨胀水柜等，如果这些管路锈蚀老化或者连接法兰密封胶圈损坏等，会导致管路内的淡水或海水外泄，喷溅到柴油机机体上。二、柴油机浸水的危害1）柴油机机体在冷却水的冷却下，外表温度不高。如果遭遇喷溅水，一般情况下机体表面与机体内部的温差不会太大，造成的热应力较小，不会导致机体的损坏。但是柴油机排烟管及柴油机缸头与排烟管连接部位的温度可达200及以上，在遭遇喷溅水后局部热应力过高，严重情况下可造成排烟管或缸头局部出现裂纹。2）如果遭遇海水喷溅，机体（特别是排烟管）会加速腐蚀，需要尽快清理海水喷溅位置凝结的盐分。3）一部分机型的柴油机增压器压气机吸口滤器沿进气方向有向下倾斜的角度，在柴油机停止状态下，一旦遇到增压器压气机端浸水，水会通过空气滤器进入压气机蜗壳。如果水量很大，将进入汽缸内并穿过活塞环、汽缸和活塞之间间隙而渗入油底壳内，污染滑油，还会导致燃烧室构件缸头、汽缸等产生锈蚀。4）喷溅水进入停机状态的柴油机燃烧室后，在启动时，如果没有打开示功阀进行冲车操作，仓促违章操作会导致柴油机安全阀起跳，燃烧室内的水会通过安全阀排出。如果安全阀动作不及时，会导致柴油机连杆受力过大而弯曲损坏，或柴油机缸头螺丝断裂。5）柴油机运行状态下遇到喷溅水，在柴油机吸气气流作用下，水会通过进气管或扫气箱进入柴油机燃烧室内。如果水量较小，只改变该缸的压缩比，使压缩比增大，从而导致该缸燃烧粗暴，工作不稳定，排烟管内有水分和水蒸气，加速排烟管路锈蚀。如果水量大于临界值，会导致进水汽缸超压，在安装安全阀的情况下，安全阀将释放压力和燃烧室内的水；若该机型柴油机没有安全阀，将导致该缸连杆弯曲损坏或缸头螺丝断裂而该缸缸头与机体分离，极端情况甚至会导致缸体开裂。6）当水（特别是海水）喷溅到柴油机机体，浸湿柴油机各类温度、压力传感器的线路或控制线路时，会导致短路、漏电。如果喷溅到停止的柴油机，会造成启动困难，甚至不能启动；如果喷溅到运行的柴油机，会产生各类误报警，严重情况下会导致紧急停车。7）若喷溅水流到柴油机的机体内部，会导致发电机线路绕组和励磁线路短路，或相间、对地阻值减小，甚至导致运行中的发电机烧毁。8）喷溅水通过柴油机吸气口、进气管、扫气箱、汽缸等流入机底壳内，机底壳内的滑油将与水混合。若柴油机有滑油循环柜，水会流入其中。当柴油机停止时，水分会汇聚在滑油层下部；如果柴油机在运行中，则滑油同水分混合后在柴油机机体内循环运行，润滑油会迅速乳化，乳化的润滑油进入柴油机运行部件的摩擦副内，造成润滑效果不佳，严重情况下会导致柴油机轴承损坏事故。三、柴油机浸水事故的现场应急处置措施1）对停止的柴油机要定期巡检，检查柴油机机体和柴油机周围的管路是否有破损漏水现象。对运行中的柴油机，在定期现场巡检的同时，还要关注柴油机缸套、油头、活塞冷却水的压力变化，压力异常变化往往是管路泄漏的表现，要及时进行现场核查确认，以便迅速掌握柴油机自身冷却水管路泄漏情况。2）现场巡检或值班人员发现柴油机遭遇浸水状况后，应立即向上级或柴油机主管人员报告，同时采取现场应急处置措施。3）现场应急处置人员应根据柴油机不同用途及柴油机运行状态，采取针对性的应急处置措施。如果柴油机处于停止备用状态,应迅速用防雨布覆盖柴油机吸气口、发电机、控制电路等关键部位，同时改变喷溅水的喷射方向，使水流不要喷溅到柴油机的关键薄弱部位，并迅速对泄漏管路采取管路外部强制止漏措施或关闭泄漏管路两端截止阀。如果柴油机处于运行状态，则在完成管路止漏应急操作后，若有备用柴油机,应启动备用柴油机，停止浸水柴油机；若没有备用柴油机，又需要持续运行，则在没有故障报警情况下可继续运行。此时要加强运行状况检查，如果柴油机出现报警，应排除故障部位，消除报警根源，并根据报警严重程度采取停机措施。四、柴油机浸水事故发生后的检查修复当封堵或关闭好柴油机周围喷溅水后，应全面检查柴油机浸水部位和浸水情况并修复损坏部位。1）停止状态下，柴油机增压器吸气口如果高于压气机蜗壳并且外端面向内倾斜，喷溅水会通过滤器进入压气机蜗壳内。此时，应拆解柴油机吸气滤器进行烘干或换新，同时泄放掉滤器与蜗壳间管路内的存水，并打开蜗壳下部放残阀放水，或通过其他方式抽除蜗壳内的残水。检查主进气管道、扫气箱和汽缸内是否进水。如果扫气箱内有残水，要将扫气箱内残水通过放残阀泄放掉。要根据情况打开柴油机曲柄箱道门，进一步检查柴油机油底壳内是否进水，或通过测油尺吊坠涂抹验水膏的方式，检查油底壳底部是否积水。如果油底壳底部有积水，应清除干净，并净化或换新滑油。2）运行中的柴油机，由于其进气滤器口有大量空气进入吸气管内，造成滤器外围空气向吸气口内的流动速度很快。滤器周围有喷溅水时，不论吸气滤器和吸气管路高低位置如何，都会有大量的水被吸入压气机蜗壳内，并进入吸气管和扫气箱。在柴油机停机后，一部分喷溅水会聚集在压气机蜗壳底部，需要采取措施放掉残水。3）运行中的柴油机排烟管、柴油机汽缸盖排气口位置等部位温度很高，当遇到喷溅水后，应检查相关部位是否出现热应力裂纹。如果出现损坏，应修复损坏部位或更换部件。4）柴油机监控系统电路在遭遇喷溅水后应进行全面检查，并进行功能测试，如果出现短路、漏电、传感器损坏，应更换传感器，修复电路。5）在水停止喷溅后，应尽快去掉覆盖在发电机上的防雨布，清除发电机外壳水分。拆除发电机检修道门，检查是否有水漏入发电机内部。测量发电机绕组对地电阻和相间电阻，确保绕组绝缘正常。如果发电机绝缘被破坏，应拆除绕组并进行清洁、烘干、浸漆等修复工作，恢复发电机的正常功能。6）完成了对柴油机浸水的检查、修复工作后，应进行启动运行试验。启动柴油机前，应打开各缸示功阀进行冲车，防止燃烧室内积水。冲车无异常情况后，再关闭示功阀，启动柴油机，要对启动后的柴油机机体、控制系统等进行全面检查，确保柴油机各部位功能正常。五、防范措施要充分认识柴油机浸水的危害，并对柴油机喷溅水的危险因素进行充分辨识。为防范柴油机浸水事故，应从柴油机安装设计入手，尽量避免各类水管、水柜布置在柴油机上部或周边近距离区域。柴油机周围如果必须安装管路,要尽量避免法兰连接；如果必须有法兰连接,应在法兰上安装防喷溅带。柴油机自带各类冷却水管路，应尽量避免过多法兰连接，并在各法兰上安装防喷溅带。尽量不选用消防喷淋系统，而使用其它灭火系统。在运行管理中，要定期检查柴油机带冷却水管路腐蚀情况，确保管路不突然出现腐蚀孔洞而喷水。还要确保设备管理、设备操作员工熟悉消防喷淋系统工作原理和检查测试操作流程，避免误操作而导致非正常喷淋水。柴油机浸水事故很常见，直接原因较多，但在柴油机运行管理过程中，只要落实各项防范措施基本可以避免。一旦发生柴油机浸水事故，要正确采取应急措施，并及时检查修复，就可以将事故损失控制在最小范围。近年来，随着我国对外贸易的增加，作为对外贸易主力的船舶出海次数和时间也越来越多，随之而来对船舶的性能和操作人员在操作使用、维护保养、故障分析与排除等方面的能力提出了更高的要求，特别是作为船舶动力核心的柴油机及其附属系统，故障的发生概率和复杂程度越来越高，故障的涉及面越来越广1-5,更需要精心的维护保养、及时有效的应急处理和故障分析排除。对某船舶出海过程中实际发生的一次故障案例的处理过程进行了分析，总结了其中的经验教训。启示所有船舶轮机操作人员和管理人员在发现故障时，必须细心查看每一个可能的问题点，全面分析和考虑，为其它船舶轮机操作人员和管理人员处理类似故障提供理论指导和实践经验。一、故障的发生与处理1、故障发生第一阶段（1）故障现象年7月中旬，某船舶在出航经过一片渔区后不久，后机舱的右主动力柴油机（简称右主机）出现波速、敲缸现象，并伴有排气冒白烟。停机检查中发现该主机燃油管中有大量海水，遂检查船舶的所有燃油舱，除备用的1号、6号燃油舱正常外，2号、3号、4号、5号油舱均发现数量不等在检查之时，后机舱的2号发电柴油机突然降速，紧接着突然停机，造成全船失电（该船的3台副机轮流使用，1台副机就可以保证全船的用电），其他主机也伴有敲缸、波速、排气冒白烟等现象，值班员立即停机并做应急处理。（2）故障初步筛查据了解，该船共有6个燃油舱，各燃油舱之间有导驳油泵，用于各燃油舱之间导驳燃油。除1号燃油舱（处于船舶前段下部）、6号燃油舱（处于船舶尾段下部）作为备用油舱外，2号、3号燃油舱（前机舱下部左右两侧）分别作为日用燃油舱给前机舱的2台主机、1台副机供应燃油（如图1所示），4号、5号燃油舱（后机舱下部左右两侧）分别作为日用燃油舱给后机舱的2台主机、2台副机供应燃油。主机发电机主机备油连妾- 与用舱才2#油舱6截止阀连通阀图1船舶前机舱燃油舱与柴油机分布图由于船舶在航行时需要考虑稳性和浮性，该船采用计算机控制系统进行计算，并控制导驳油泵即时导驳6个燃油舱之间的燃油，保持船舶的浮性和稳性。轮机操作人员查找故障时，未能在备用燃油舱（1号、6号）发现海水存在,故排除备用燃油舱的进水可能。考虑到后机舱右主机先出现的故障，怀疑是2号、3号、4号、5号中任一个油舱出现了破损，检查中发现4号油舱加强筋处有水流动，于是初步判断4号油舱外舷板裂纹或烂穿，导致油舱进水。（3）应急处理出现故障后，该船轮机操作人员对装（设）备进行了应急处理和修复，主要工作包括：1）迅速用手摇泵将2号、3号、4号、5号日用燃油舱的海水排出；2）将各主机、副机燃油粗滤器、精滤器进行清洗，并用压缩空气对整个燃油管系进行了吹洗，然后给系统重新供油；3）试车时主机工作正常，但2号发电机高压油泵柱塞出现卡死现象，无法日常工作，起动后机舱的3号发电柴油机给全船供电，更换2号发电柴油机的局压油泵；4）判断故障原因后，立即对4号燃油舱进行封舱作业，此时后机舱两台主机只使用5号燃油舱的燃油供给。并且对其他燃油舱实行隔离，由各燃油舱相近柴油机使用对应燃油舱的燃油。各设备正常工作后，值班人员加强对燃油舱进行查看，各燃油舱均未出现水量增加情况。2、故障发生第二阶段对柴油机进行应急处理后，几台柴油机正常工作，值班人员加强了检查力度。一段时间后，推进轴主轴承温度攀升速度较快，但因没有超出上限值，未得到重视。（1）故障现象2小时后，前机舱右主机同样突然出现波速、敲缸现象，伴有排气冒白烟，并且工作中的2号发电柴油机突然停机，全船失电，紧急起动前机舱1号发电柴油机不久后也自动停机，其他主机也出现波速、间歇熄火现象，检查发现2号、3号、5号燃油舱存在大量海水。再次进行应急处置后，供油起动各柴油机，副机可以正常起动工作，但前机舱和后机舱的右主机均无法起动，主要表现为起动时曲轴不转。（2）故障查找通过问询舱段值班人员和轮机值班人员，发现故障是在每次从备用油舱导驳燃油1015分钟后发生的，虽然在备用燃油舱未发现海水，但可以确定是备用燃油舱破损进水，通过检查确定6号油舱加强筋处破损进水。另外，前机舱和后机舱的右主机无法起动，表现为曲轴不运转，因主机其它部件和系统未发生故障，因而故障原因仍旧需要在燃油系统查找。检查发现：1）高压泵柱塞卡死（主要原因）；2）活塞轻微卡滞；3）主机燃油无压力显示：燃油输油泵弹簧及钢珠卡死。（3）应急处理发现故障后，该船轮机操作人员进行了装备的紧急修复，主要工作包括：1）迅速用手摇泵将2号、3号、5号日用燃油舱的海水排出；2）轮机值班人员将各主机、副机燃油粗滤器、精滤器进行清洗，并对整个燃油管系进行了压缩空气吹洗，然后给系统重新供油；3）海上应急抢修：更换前机舱和后机舱的右主机高压泵柱塞，更换输油泵,更换喷油器针阀，更换2号副机高压油泵，清洗各柴油机燃油系统。修复完成后，为保证动力装置正常运行，还进行以下应急措施：1）每次导驳油后先把海水重新排出；2）发电机原燃油管锯断，接软管从日用油舱上部插入，保证用油清洁；3）3台发电机均保持不间断运行，防止柱塞卡死。二、故障分析通过码头的检查，考虑整个故障的发生和处置过程，结合该船柴油机、燃油舱的分布，确定故障的原因是：1）船舶经过渔区时，由于渔区有大量的渔网，船舶螺旋桨缠到渔网，导致螺旋桨受力不均匀，且主动力柴油机负荷同时增大，整个船舶的主轴振动增大，且越靠近螺旋桨处主轴振动越大，同时伴随引起主轴承振动增大、温度升高。图2燃油舱油管、量油尺示意图2）由于该船舶属于已有20多年航龄的老船，且相当一段时间未进行大的维护和修理，主轴振动增大导致船尾加强筋处焊接部位被振裂。如图2所示，处于船舶尾部的6号油舱加强筋处焊缝被振裂，导致6号油舱破损进水，且由于水的密度比燃油大，因而进入的海水处于燃油舱的底部。3）如图2所示，该船在设计时为了保证燃油舱的燃油尽可能多的得到利用，燃油管插入油舱的位置处于油舱的正中间，因而如果使用燃油或导驳油，油舱底层的水会最先被燃油管抽出。而量油尺则偏离中间位置一定距离，并且未深入到最底层，因而如果油舱底层有少量的水，油尺测量不出来，但油管却可以抽出来。/量油尺。4号油柜。6#油柜。5#油柜图3燃油舱布置示意图故障发生第阶段时，如图3所示，由于计算机控制系统根据船舶的浮性和稳性计算使用燃油，刚从6号备用燃油舱导驳了一批燃油到各个日用燃油舱（实际上是6号把燃油舱底层的海水导驳到各个日用燃油舱），且最先导驳到的恰好是4号燃油舱，该燃油舱海水存量最大，因此导致后机舱右主机最先出现燃油系统进水故障。4）由于最先导驳的是4号燃油舱，因而导驳到4号燃油舱的水最多，2号、3号、5号燃油舱导驳的燃油较少。而柴油机的运行会不断从燃油舱抽出油，因此2号、3号、5号燃油舱量油尺量不出来剩余的少量海水，而4号燃油舱能够发现海水，6号燃油舱因海水被抽出也发现不了海水。这就导致故障第一阶段的误判断。5）由于第一阶段的误判断，4号燃油舱被封舱，但6号燃油舱的破损进水仍然存在，海水源源不断进入6号备用燃油舱，在再次进行导驳油时，2号、3号、5号燃油舱又被导驳了大量海水，进而导致发生了第二阶段的故障。三、故障启示与建议1、故障启示故障发生过程中，轮机操作人员做了大量的工作，取得了较好的效果，并且基本上保证了船舶的正常航行，然而，在处理过程中也存在一些问题值得我们思考。1）船舶设计不合理一是船体构造不合理。该船的故障发生原因是螺旋桨缠渔网引发振动增大，导致6号燃油舱加强筋处焊缝被振裂，进而引发进水故障。如果加强筋处油舱不是焊接而成的，而是整体铸造的，振动就很难造成破损进水。二是量油尺位置不合理。如图2所示，由于该船燃油舱的量油尺与出油管插入油舱的深度不一样，在故障发生的第一阶段通过量油尺量不到6号燃油舱的海水，进而出现分析判断故障失误。故障发生后，该船对燃油舱油尺进行了改进,将油尺的位置放在油管的旁边,深度一样，避免今后发生类似故障。2)值班员考虑不周，汇报不准确、不及时。一是对柴油机负荷增加、主轴承振动增加考虑不周。在经过渔区时，船舶主机负荷增大，主轴承振动也有所增加，但增加幅度不大，值班员认为这是海区涌浪等因素影响而引发的，未引起重视及时上报，导致发生后面一系列故障。二是分析排除故障时汇报不准确、不及时。在事后询问发现，在故障第一阶段柴油机发生故障前导驳油泵已启动工作了一段时间，但轮机操作人员在排除故障时未及时报告这一情况，导致故障分析误判断。3)应急处理不到位发生故障后，轮机操作人员进行了一系列的应急处置，总体来说效果较好，但也存在以下问题：低估了海水的腐蚀性，首先着手排出燃油舱的海水，未立即将燃油系统部件用燃油清洗和吹除，海水进入燃油系统后很快腐蚀了系统各个部件，特别是喷油泵柱塞偶件和出油阀偶件、喷油器柱塞偶件、输油泵柱塞与弹簧极易腐蚀卡死。4)排除故障考虑不全面排除故障第一阶段时，轮机操作人员检查1、2、3、5、6号燃油舱没有明显的水流，仅有4号燃油舱加强筋有水流动，就直接判断4号油舱外舷板裂纹或烂穿进水，未全面考虑导驳泵将燃油舱燃油导驳到其他油舱的情况，也未考虑4号燃油舱的外舷板裂纹或烂穿进水原因，导致判断失误，又出现了第二阶段的故障，进一步加大了柴油机故障的严重程度。2、使用管理建议根据以上分析，作为轮机操作管理人员要做到：一是发现故障时，应急处理必须及时、准确，危害性大的故障必须优先准确处理，在人员充足的情况下，其他危害性较小的故障也可以同时一并处理或紧随其后立即处理。二是轮机操作人员值班时必须认真检查和关注到每一个装(设)备运行细节，为分析排除故障提供充分的依据。三是分析故障必须全面、细致，充分了解故障发生的每一个细节，充分考查故障的每一个征象，充分考虑整个故障发生的前因后果，准确判断和查找故障，并进行相应的处理。四是主动思考，积极作为，发现柴油机及其附属设备出现缺陷或问题时，要主动作为，对装(设)备进行改进，避免发生类似的故障。参考文献：1郭卫勇.船舶柴油机故障诊断技术探究J.内燃机与配件，2019(8)：146-147.12王志浩，王洪发，李怀元，等.某船发电柴油机排气阀故障实例分析J.机电信息，2021(19)：35-36.引熊刚，彭军，毕坤.某船用大功率柴油机拉缸故障分析J.柴油机，2021(5)：44-49.4裴正强，刘春玲，李冬.船舶救生艇柴油机燃油系统进气故障及排除J.中国修船，2021(1)：29-31.5谭健等，罗玲，王伟强.某船柴油机紧急停车故障分析及排除J.广东造船,2021(3)：92-94.