曹文亮，輪機長，中外運集裝箱運輸有限公司

楊德平，中外運集裝箱運輸有限公司

某輪副機增壓器為重慶ABB江津渦輪增壓器，型號為TPS48-61D。該型副機在我公司船隊中被大量應用，經常發生滑油通過油封滲漏、造成積炭的問題。本文分析該故障產生原因、處理措施和改造后的效果，并總結改造機理和工程意義。

一、軸系密封結構分析及初步處理措施

該增壓器的軸承部件結構如圖1所示，圖中32108和21002為軸承兩端的密封環，泄漏就在此處發生。

圖1 增壓器軸系零件圖

該環為鋼制環，彈性較大，靠彈性實現外環面的密封。說明書中該環的名稱為Piston ring，直譯為活塞環，具有類似柴油機活塞環的作用。在軸的旋轉運動中，該環要實現對潤滑油的密封必須要承擔動密封面的密封，密封面為環的端面。環面與軸徑是靜密封，靠環的彈性和環面的機械加工精度實現與32221(Bearing cover）的緊密貼合。同時，該環的環面密封還可以保證軸的軸向竄動情況下的密封。

Z簡單的改進方法是提高該密封環及其結合面的表面加工精度，增加環片的彈力。由于該環經常出問題，公司從原廠訂制環片。在每次安裝前，輪機長都仔細檢查接觸面等，每一安裝步驟都按說明書進行，但該機型仍經常發生此故障。

二、潤滑油供油壓力對潤滑性能的影響

該型增壓器軸承采用動壓潤滑，當軸頸旋轉將潤滑油帶入軸承摩擦表面時，由于潤滑油的黏性作用，足夠高的旋轉速度使潤滑油被帶入軸和軸瓦配合面間的楔形間隙內而形成流體動壓效應，即在承載區內的油膜中產生壓力。當壓力與外載荷平衡時，軸與軸瓦之間形成穩定的油膜，從而實現流體動力潤滑。實現動壓潤滑需要滿足的條件有：摩擦表面具有收斂楔；軸頸具有足夠的轉速；潤滑油具有適當的黏度；外載不得超過Z小油膜所能承受的限度。

動壓潤滑不像靜壓潤滑那樣需要靠外界壓力產生油膜壓力以平衡外載荷，對供油壓力的要求不高，供油壓力只要能夠持續供油即可。供油壓力對承載力有影響，但不大[1]。供油壓力主要影響供油流量，流量大小會影響油液帶走熱量的多少，從而影響油液溫度。油液溫度會影響油液黏度，黏度對動壓潤滑很重要，黏度過低會導致動壓油膜形成困難[2]。滑油溫度的高低反映了滑油的流量大小，過小的流量不能帶走軸承摩擦產生的熱量。

這種密封方式的密封效果和供油壓力息息相關。說明書中副機系統滑油壓力的要求是4.0～5.5千克，該機滑油壓力一直為5.5千克，處于允許值的Z高邊界值。說明書中透平滑油的壓力要求是2.0～4.5千克。壓力高易導致滑油泄漏。由于動壓潤滑的原理，采用的降低滑油壓力的方法從理論上講是可以防止密封故障的。專業公司提供了控制供油壓力的方法以解決該問題。后經咨詢廠家和船級社得知，只要保證供油壓力符合說明書要求，同時滑油溫度也不超過說明書要求即可。為徹底解決這一問題，我公司委托專業公司進行了改造。據該公司介紹，他們已經成功進行了多臺該機型的改造，效果良好。因為此問題具有一定的共性，特總結后供輪機管理界參考。

三、改造與效果分析

1. 改造方案及運行數據記錄

透平滑油壓力表安裝位置位于透平前端，其讀數為系統的滑油壓力。為讀取透平內部滑油壓力，殼體開孔加裝壓力表，以觀測透平內的滑油壓力。為了防止滑油泄漏，在透平上加裝節流孔，加裝方法如圖2所示。

圖2 流道加裝節流板

為分析改造效果，記錄了改造后2 069多小時的副機運行數據，每兩小時觀測記錄一次，結果見表1。

表1 副機運行參數表 

從表1可以看出，隨著功率的增加，透平滑油壓力減小，變化范圍符合說明書的要求，各方面工況良好。副機額定功率為1 360千瓦，發電機的額定功率是1 290千瓦，當船舶加裝冷藏箱比較多的時候發電機功率可達到900～1 100千瓦，這時透平滑油壓力在2.4到2.5千克，屬于正常范圍。目前增壓器已運行2 069小時，運行工況正常，副機工況熱工均正常。

2. 數據分析

在系統壓力不變的情況下，影響增壓器滑油壓?的因素主要是滑油黏度，而滑油黏度取決于滑油溫度。根據表1，可以分析出功率與滑油進出口溫差的關系，如圖3所示。圖中縱坐標為滑油進出口溫差，單位是攝氏度；橫坐標為發電機功率。從圖中可以看出，兩者基本為線性關系。這說明滑油溫度主要取決于機器的輸出功率，和其他因素關系不大。滑油牌號是SINOPEC 4030，因為條件所限，我們沒有實測該滑油的黏溫特性。

圖3 功率與滑油進出口溫差關系圖

增壓器滑油的溫差變化和滑油的壓力關系如圖4所示，可以看出滑油溫升越高，壓力越低。

圖4 增壓器滑油溫差與滑油壓力關系圖

滑油溫度與滑油壓力的關系如圖5所示，滑油溫度越高，壓力越低。結合圖3可以得出結論：滑油的壓力由滑油黏度（文中列出的自變量為溫度，間接反映了黏度的變化）決定，和其他因素無關。

圖5 增壓器滑油出口溫度與滑油壓力關系圖

改造后的結果表明，對供油壓力的調整并未使得動壓潤滑出現問題，同時解決了軸封漏油的問題。

四、結語

為解決增壓器軸承的滑油泄漏問題，采取了加裝節流孔降低滑油壓力的方法，既降低了泄漏的風險，又滿足了軸承潤滑對滑油的要求。由于時間短，技術投入不足，目前沒有找到節流降低供油壓力的臨界點，但目前的節流量已經降低了滑油泄漏的風險。具體的風險量化數據待我公司大量安裝改造后再統計。

在后續的管理工作中，我公司將繼續關注該問題，增加對增壓器軸徑的檢查頻率，確保軸徑的表面光潔度、軸徑磨損尺寸在規定范圍內；增加對軸承溫度的監控，防止由于滑油供油壓力的下降造成流量下降進而導致軸承散熱效果不佳對軸承產生損害。通過日常監控觀察軸承溫度，再對比軸承磨損量，保證散熱效果滿足要求。

根據改造公司提供的資料了解到，該改造方案已經實施了很長時間，效果良好。按照說明書合理調節滑油壓力、避免軸承在壓力上限值運行的改造措施是可行的，可為業界解決類似問題提供參考。

（來源：輪機課堂）