賴坤林，陳容欽
（中交廣州航道局有限公司）
導讀：文章就耙吸式挖泥工程船“萬頃沙”輪 2019年5月主機大修過程中發現一些零部件異常關鍵性問題的處理做具體論述。
多用途耙吸式挖泥工程船“萬頃沙”輪
“萬頃沙”輪主機機型為瓦錫蘭（蘇爾壽）ZAL40S，裝機于2004年7月19日，至2019年初已運轉總時間達到10萬小時以上，運行時間已15年，由于工作疲勞、磨損、應力變形和早期設計缺陷等各種方面原因，相繼出現了一些影響柴油機正常運轉的異常現象，和有些甚至可能引起機損風險的技術問題。給該輪的運行管理帶來了困難和挑戰。
“萬頃沙”輪作業現場
為消除隱患，保證主機的正常運行和公司船舶生產效益的Z大化，通過查閱大量的相關資料，以及和廠家資深技術人員的探討，針對不同的問題，做出相應的研究分析，提出各種處理措施，綜合考慮各種因素，在盡量節省成本的基礎上，選擇出有利于解決問題的Z終方案。
一 問題分析和處理方案及結論
1.主機連桿大端孔尺寸超差問題
（1） 主機連桿大端孔尺寸超差分析
“萬頃沙”輪主機總運轉時間在2004年至 2019 年有10萬多小時，主機連桿大端在 2010年因大端孔尺寸超差問題已換新，換新后至2019年已運轉約5萬多小時，2019 年5月主機修理時發現全部連桿大端直徑橢圓度（0.14-0.19）基本超標，按照廠家工程師的建議要更換全部連桿大端，該連桿大端備件費用昂貴，兩臺主機更換全部連桿大端需花費備件費將近170多萬元。
本次修理綜合考慮公司及廠家備件庫存不足，訂貨時間較長，在保證機械可安全運行的前提下，為節省公司船舶使用成本，需要研究是否可以進行修復處理。
“萬頃沙”輪瓦錫蘭主機機型（ZAL40S））由于設計上存在連桿大端孔左右方向的尺寸偏小，材料結構強度偏弱的問題;
對比公司浚海系列船舶主機（浚海系列 RR B32/40 機型）的連桿大端可以看出橫向搭口部位的寬度明顯差別（厚度偏小）。
這種設計弱點，造成在實際使用中，在長時間的交變應力作用下，連桿大端橫向部位出現向外周方向的形變，而上下方向則對應出現向內圓方向的形變，實際測量結果也反映出此現象（左右尺寸變大，上下尺寸變小）。
通過對其他相同機型船舶的了解，該問題為普遍性問題，而且由于連桿大端孔變形超 差的問題，造成過多起軸瓦抱軸燒損，引起曲軸損壞或報廢的案例。
按廠家推薦的技術標準，連桿大端孔的直徑范圍（364.96-365.06），橢圓度超差極限 0.08，而控制連桿大端孔的直徑尺寸Z終目的主要是為了控制大端軸瓦的間隙（軸瓦間 隙的要求是：上下方向 0.22-0.35），間隙過小容易引起散熱不良，軸頸發熱直徑變大而引起軸瓦抱軸燒損，間隙過大則引起滑油外泄量過大，油膜承載能力下降，同樣可能引起軸瓦燒損。
廠家給出的極限標準較嚴，在實際使用中極易超差（一般兩個大修周期就會出現超差情況），如按該標準執行則會增加大量備件費用負擔。
由于該標準沒有綜合考慮大端軸頸的磨 損，直徑變小的情況，而大端軸頸直徑變小，對應的是軸瓦間隙增大，如果將軸瓦間隙標準作為Z后評判標準，則隨著軸頸直徑變小，大端孔的Z小直徑也可相應減小。
實際測量的軸頸直徑大多在349.95-349.96 之間，比Z大值350.00小0.04至0.05，所以連桿大端孔直徑Z小值可以由364.96相應縮小到364.92，這樣在評判大端孔上下方向尺寸時就減少了超差的情況。
由于左右方向尺寸變大，容易造成橢圓度超差，在對比了其他功率范圍相近的機型的橢圓度極限數據（大多數為0.10），結合連桿大端橫向的載荷負擔相對較輕，和了解了其 他船舶的實際使用經驗的基礎上，將橢圓度超差極限適當放寬至0.10。
在以上考量后，大部分連桿大端還是存在直徑或橢圓度的數值超差的情況，需考慮換新或修復。
考慮到備件費用昂貴，為降低修理費用，對修理方案做了認真探討。
（2）主機連桿大端孔尺寸超差提出處理方案如下：
按廠家要求，只能返國外原廠家修復，存在出入關難題和費用過高的問題。
參照其他?型的連桿大端在國內修復的經驗和部分相同機型發電用柴油機的修復經驗，可以將大端上下結合平面磨低0.15-0.20，再上鏜床精鏜大端孔，這樣可以恢復上下尺寸至標準尺寸，而左右尺寸也能縮小0.03 至 0.06，從而使上下直徑和橢圓度都在合格范圍內。
這種修復方法無法完全恢復左右方向的尺寸，能達使規范內。
目前已經通過實際使用驗證。
另外的修理方案是內表面通過電刷鍍（或鍍鐵）恢復尺寸，再精鏜大端孔，這種方法可以全尺寸恢復，但存在鍍層脫落的風險，加上在此機型上還沒有應用案例，綜合考慮Z后選擇了直接鏜孔的方案。
按種方案修理后尺寸如表 1（以左機1至6缸為例）。
（3）主機連桿大端孔尺寸超差處理結論
“萬頃沙”輪兩臺主機連桿大端軸承孔修理后尺寸和橢圓度恢復到合格范圍內，可以繼續使用至少一到兩個大修周期，具體需依據下次大修實際測量的尺寸變化做決定。
避免了直接更換的大筆備件費用（新件費用與修理費用比約為10：1），為公司節約大筆修船費用，同時節約修船時間，本次修理后至本年已正常運行了10個月時間，至今未發現異常。
2.主軸承溫度探頭引起的異常磨損
(1)“萬頃沙”輪主機主軸承溫度探頭引起的異常磨損分析
左機的第 2、7、8 號和右機的 2、4、7、8 號主軸承軸瓦發現了中間部位異常磨損情況，檢查瓦背和軸承蓋中間部位有相應的異常咬合磨損痕跡（見圖 1 和圖 2）。
圖 1 軸瓦中間部位有異常磨損
圖 2 軸瓦瓦背有咬合 磨損痕跡
跟蹤了兩臺主機的上兩次大修記錄，也有同樣的發現，但廠家沒有做出具體的處理建議。
①原因分析
經進一步檢查發現引起此缺陷的原因是主軸承溫度探頭，由于溫度探頭直接接觸瓦背并且一直有彈簧彈力作用，造成瓦背受到上下波動的應力作用產生微小振動而造成瓦背和軸承蓋的咬合磨損。
此問題為設計問題，后期產品廠家已經做了改進，探頭不再直接接觸瓦背。
②問題評價
經過塞尺測量軸承蓋磨損部位的深度約 0.05-0.08mm。
磨損部位的寬度約占軸承蓋總寬度的一半。
該磨損痕跡無法有效消除。
這會造成軸瓦安裝后中間部位懸空，在運轉過程的軸瓦表面不平，承載能力下降，中間部位異常磨損，甚至引起燒瓦等重大問題。
由于主軸承下蓋是與上蓋裝配好后同時加工出來的，無法單獨加工處理下蓋，如果要修理需要將曲軸移開，磨低下蓋與上蓋的接觸平面，再安裝到機架上，用專用設備進行現場鏜孔。
此方案需要耗費極高的修理費用和修理時間。
（2）“萬頃沙”輪主機主軸承溫度探頭引起的異常磨損采取的措施
將所有主軸承探頭的螺絲部位增加3mm厚的銅墊片，以減輕探頭對軸瓦的彈簧作用力，改善軸瓦咬合磨損情況。
（3）“萬頃沙”輪主機主軸承溫度探頭引起的異常磨損采取措施后的結論
①由于原廠家設計缺陷無法完全消除軸承下蓋的磨損凹痕，新軸瓦安裝后中間部位懸空會繼續出現異常磨損，只有通過上述措施改善，盡可能降低潛在的風險。
②主機運行過程中需加強對主軸承溫度的監控，若當主軸承溫度發生異常時需要及時停機拆檢軸瓦，修理后至今運轉一切正常。
二 此次大修總結
“萬頃沙”輪瓦錫蘭主機此次修理過程，通過對發現的幾個關鍵問題的分析、處理、質量把關，基本達到了既解決問題隱患，又能節省修理時間和減少備件費用的目的，保證了后續船舶的使用安全，提高了船舶的高效率運轉，為公司節約了大筆修船費用，為公司創造了更大的單船利潤。
三 結束語
本次修理后至今已正常運行了10個月時間，至今未發現異常。
本次修理通過對發現問題的徹底排查，為今后主機的管理、使用操作提供了有效和清晰的指引，同時也積累了豐富的修理經驗，為今后的船機保養做好更優質的服務。
來源：《科技創新與應用》2020年第12期
