一、引言

　　在船舶動力系統(tǒng)中，主機作為核心動力源，其運行可靠性直接決定船舶航行安全與運營效率。

　　缸套作為主機關(guān)鍵運動部件，長期處于高溫、高壓及摩擦工況下，若潤滑不及時或潤滑壓力不穩(wěn)定，極易引發(fā)缸套拉傷、磨損加劇等故障，嚴重時可能導致主機停機，造成重大經(jīng)濟損失。

　　三井公司 MAN B&W 6S70MC(Mark6 型號)主機作為典型的船用低速柴油機，其配套的 Alpha 電控注油器系統(tǒng)經(jīng)改裝后增設(shè)氮氣罐組件，該組件對維持注油器系統(tǒng)油壓穩(wěn)定、確保主機啟動階段缸套及時潤滑起到關(guān)鍵作用。

　　近年來，該型主機在實際運營中，多次出現(xiàn) Alpha 注油器系統(tǒng)氮氣罐相關(guān)故障，導致主機啟動前預潤滑階段報警頻發(fā)，影響主機正常啟動流程。

　　因此，針對 Alpha 注油器系統(tǒng)氮氣罐的故障分析與維護方法研究，具有重要的工程實踐意義。

　　二、Alpha 電控注油器系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與氮氣罐功能

　　(一)系統(tǒng)整體構(gòu)成

　　本文研究對象為某輪搭載的三井 MAN B&W 6S70MC(Mark6 型號)傳統(tǒng)機型，其 Alpha 電控注油器系統(tǒng)為后期改裝升級配置，系統(tǒng)整體由三大核心模塊構(gòu)成：

　　

　　1.泵站模塊：

　　包含主油泵、備用油泵、油壓傳感器、濾油器及油路管路，負責為整個注油器系統(tǒng)提供穩(wěn)定的高壓油源，是系統(tǒng)油壓建立的基礎(chǔ);

　　2.控制單元(ALCU)：

　　作為系統(tǒng) “大腦”，通過接收主機轉(zhuǎn)速信號、缸套溫度信號及人機界面指令，精準控制各缸注油器的注油量與注油時機，實現(xiàn)按需潤滑;

　　3.人機界面(HMI)：

　　提供可視化操作與故障報警功能，操作人員可通過 HMI 執(zhí)行預潤滑(PRELUB)、注油量調(diào)整等操作，同時系統(tǒng)故障(如低油壓、泵啟動異常)會以報警代碼形式在 HMI 顯示，便于故障排查。

　　(二)氮氣罐規(guī)格與核心功能

　　Alpha 注油器系統(tǒng)中配置兩類規(guī)格氮氣罐，分別為進油氮氣罐與出油氮氣罐，二者在系統(tǒng)中分工明確，具體參數(shù)與功能如下：

　　1.進油氮氣罐：

　　外形尺寸較大，單罐容積約為 0.8L，工作壓力需維持在 25bar-30bar。

　　其核心功能是在主機啟動前預潤滑階段(PRELUB 操作)，通過罐內(nèi)氮氣的壓力作用，快速推動系統(tǒng)油路建立油壓，確保缸套在主機啟動瞬間即可獲得充足潤滑。

　　若進油氮氣罐壓力不足，會導致系統(tǒng)油壓升壓緩慢，缸套可能因潤滑滯后出現(xiàn)拉傷風險;

　　2.出油氮氣罐：

　　外形尺寸較小，單罐容積約為 0.3L，工作壓力要求維持在 1.5bar。

　　其主要作用是緩沖注油器出油口的油壓波動，避免因油壓驟變導致注油量不穩(wěn)定，確保缸套潤滑均勻性，對系統(tǒng)運行穩(wěn)定性起到輔助保障作用。

　　從維護優(yōu)先級來看，進油氮氣罐直接影響主機啟動階段的潤滑安全性，且故障發(fā)生率顯著高于出油氮氣罐，因此本文重點圍繞進油氮氣罐的故障分析與維護展開。

　　三、氮氣罐故障現(xiàn)象與原因分析

　　(一)故障現(xiàn)象捕捉

　　在該輪日常運營中，主機啟動前(冷啟動)與完車后(停機一段時間)的預潤滑操作環(huán)節(jié)，出現(xiàn)典型故障現(xiàn)象：操作人員在 HMI 按下【PRELUB】按鈕后，系統(tǒng)觸發(fā)兩類報警：

　　1.39# 報警：

　　對應(yīng)注油器系統(tǒng)低油壓報警，表明系統(tǒng)油壓在規(guī)定時間內(nèi)(約 30s)未達到設(shè)定值(18bar);2.49# 報警：對應(yīng)備用泵啟動報警，表明主油泵無法滿足系統(tǒng)油壓需求，系統(tǒng)自動切換至備用泵運行，但備用泵啟動后仍無法消除低油壓問題。

　　進一步觀察發(fā)現(xiàn)，故障具有明顯的 “間歇性” 特征：若注油器系統(tǒng)停止運行時間較短(如停機 1 小時內(nèi))，再次執(zhí)行【PRELUB】操作時，報警不觸發(fā)，系統(tǒng)油壓可正常建立;若系統(tǒng)停止時間超過 8 小時(如船舶停泊過夜后)，首次執(zhí)行【PRELUB】操作必觸發(fā)報警，需多次重復操作后，油壓才逐漸上升至正常范圍。

　　(二)故障原因推導與驗證

　　結(jié)合故障現(xiàn)象的間歇性特征，初步排除主油泵、備用泵故障(若泵體損壞，故障應(yīng)持續(xù)存在，與停機時間無關(guān))及油路堵塞(堵塞會導致油壓持續(xù)偏低，無恢復可能)，將故障排查重點聚焦于進油氮氣罐，具體推導過程如下：

　　1.氮氣泄漏的邏輯推導：

　　進油氮氣罐的核心作用是 “儲壓”，罐內(nèi)氮氣通過密封結(jié)構(gòu)與油腔隔離，若密封件老化、罐體焊縫開裂或接口松動，會導致氮氣緩慢泄漏。當系統(tǒng)停止運行時，罐內(nèi)壓力隨泄漏逐漸下降，超過 8 小時后，壓力低于 25bar 的最低工作值;

　　此時執(zhí)行【PRELUB】操作，氮氣無法提供足夠推力推動油路升壓，導致低油壓報警;而短時間停機后，氮氣泄漏量少，壓力仍維持在工作范圍內(nèi)，因此無報警;

　　2.現(xiàn)場初步驗證：

　　為驗證推導結(jié)論，在主機停機 12 小時后，拆除進油氮氣罐與分配模塊之間的連接管路，接入便攜式壓力表測量罐內(nèi)壓力，發(fā)現(xiàn)壓力僅為 12bar，遠低于 25bar 的最低要求;

　　同時，在管路接口處觀察到少量氣缸油滲出，表明氮氣罐密封結(jié)構(gòu)已損壞，進一步確認氮氣泄漏是故障根本原因。

　　四、氮氣罐故障處理方法

　　針對進油氮氣罐氮氣泄漏故障，本文提供兩種處理方法：一種為遵循設(shè)備說明書的標準操作流程，適用于規(guī)范操作場景;另一種為基于一線實踐優(yōu)化的方法，更側(cè)重操作便利性與故障判斷準確性，二者具體操作細節(jié)與優(yōu)劣對比如下。

　　(一)說明書標準處理方法

　　說明書方法以 “機旁原位操作” 為核心，無需拆卸氮氣罐，適用于氮氣泄漏量較小、需快速補氣的場景，具體步驟如下：

　　1.前期準備

　　確認主機處于完全停車狀態(tài)，關(guān)閉注油器泵站總電源，在電源開關(guān)處懸掛 “禁止操作” 指示牌，防止誤啟動導致人員受傷或設(shè)備損壞;

　　準備專用工具(含氮氣連接軟管、接頭、壓力表)、純度≥99.9% 的工業(yè)氮氣瓶(壓力≥100bar)及減壓閥，檢查工具密封性，避免操作過程中氮氣泄漏;

　　關(guān)閉進油氮氣罐與分配模塊之間的截止閥(通常為手動球閥)，切斷氮氣罐與系統(tǒng)油路的連接，防止油路油液倒灌。

　　2.氮氣罐壓力檢查

　　

　　按圖一所示，將專用軟管一端連接氮氣罐充氣口，另一端連接壓力表，打開軟管上的截止閥，緩慢打開氮氣罐充氣閥(閥 E)，讀取壓力表數(shù)值，記錄當前氮氣罐壓力;

　　若壓力≥25bar，表明氮氣泄漏量小，無需充氣;若壓力<25bar，需執(zhí)行充氣操作。

　　氮氣罐充氣操作

　　氮氣罐充氣操作

　　按圖二所示，拆除壓力表，將專用軟管一端連接氮氣罐充氣口(閥 C)，另一端通過減壓閥連接氮氣瓶;確保所有閥門(閥 C、閥 E、減壓閥、氮氣瓶瓶頭閥)處于關(guān)閉狀態(tài);

　　緩慢打開氮氣瓶瓶頭閥(閥 A)，觀察減壓閥左側(cè)壓力表(顯示氮氣瓶壓力)，

　　通過調(diào)節(jié)減壓閥(閥 B)，將右側(cè)壓力表壓力設(shè)定為 32bar(比標準工作壓力上限高 2bar，補償充氣過程中的壓力損失);

　　緩慢打開氮氣罐充氣閥(閥 C、閥 E)，觀察減壓閥右側(cè)壓力表，當壓力穩(wěn)定在 32bar 時，關(guān)閉閥 C、閥 E，停止充氣;

　　打開泄氣閥(閥 F)，泄放連接管路內(nèi)的殘留氮氣，待壓力表顯示為 0bar 后，拆除專用軟管與減壓閥，關(guān)閉氮氣瓶瓶頭閥;

　　打開進油氮氣罐與分配模塊之間的截止閥，恢復系統(tǒng)連接，等待 10 分鐘后，再次執(zhí)行【PRELUB】操作，檢查報警是否消除。

　　說明書方法的局限性

　　操作空間受限：進油氮氣罐通常安裝在主機缸體側(cè)面，需在梯子上或狹小空間內(nèi)操作，氮氣瓶搬運困難，存在人員墜落風險;

　　故障判斷不準確：無法直觀判斷氮氣罐是否損壞(如密封件老化、罐體開裂)，僅能補充氮氣，若罐體損壞，短期內(nèi)會再次出現(xiàn)泄漏故障;

　　效率低下：單臺主機通常配置 6-8 個進油氮氣罐，需逐個移動氮氣瓶與工具，操作時間長達 2-3 小時。

　　(二)實踐優(yōu)化處理方法

　　基于說明書方法的局限性，結(jié)合一線維護經(jīng)驗，優(yōu)化方法以 “拆卸后集中處理” 為核心，通過將氮氣罐移至寬敞環(huán)境操作，提升故障判斷準確性與操作效率，具體步驟如下：

　　前期準備與安全確認

　　同說明書方法，確認主機停車、泵站斷電并懸掛警示標識;

　　觀察注油器泵站壓力表，若系統(tǒng)油壓為 0bar(停機 8 小時以上通常為 0bar)，直接關(guān)閉氮氣罐與分配模塊之間的截止閥，無需額外放油(若油壓>0bar，需先打開泄油閥排油，避免拆卸時油液噴濺)。

　　氮氣罐拆卸

　　使用扳手緩慢松開氮氣罐與分配模塊的連接接頭，拆除氮氣罐固定支架螺栓，將氮氣罐輕輕取下，注意避免碰撞導致罐體損壞;

　　對拆卸的氮氣罐進行編號(如 “1# 缸進油氮氣罐”)，記錄安裝位置，防止 reinstall 時混淆;

　　將所有氮氣罐搬運至船舶工作間(空間寬敞、通風良好)，避免陽光直射。

　　氮氣罐檢查與充氣

　　若補氣后壓力穩(wěn)定，且無泄漏現(xiàn)象，表明罐體密封良好，僅需補氣即可;

　　若補氣時接口處持續(xù)滲出油液或肥皂水產(chǎn)生大量氣泡，表明罐體密封件損壞或焊縫開裂，此類罐體需直接報廢更換;

　　在工作間內(nèi)，為每個氮氣罐連接壓力表，測量初始壓力，篩選出壓力<25bar 的異常罐體;

　　對異常罐體，按說明書充氣步驟進行補氣(壓力設(shè)定為 32bar)，補氣過程中觀察罐體接口、焊縫處是否有油液滲出或氮氣泄漏(可涂抹肥皂水檢測氣泡)：

　　對壓力正常的罐體，僅需檢查接口密封性，無需充氣，減少操作步驟。

　　氮氣罐 reinstall 與驗證

　　按編號將修復或更換后的氮氣罐安裝回原位置，緊固連接接頭與固定支架，確保密封性;

　　打開氮氣罐與分配模塊之間的截止閥，恢復注油器系統(tǒng)連接，開啟泵站電源;

　　連續(xù) 3 次執(zhí)行【PRELUB】操作，觀察 HMI 是否觸發(fā)報警，同時記錄系統(tǒng)油壓上升時間(正常應(yīng)<20s)，確認故障消除。

　　優(yōu)化方法的優(yōu)勢與注意事項

　　優(yōu)勢：操作空間寬敞，安全性高;可直觀判斷罐體是否損壞，避免重復維護;集中處理多個氮氣罐，操作時間縮短至 1 小時以內(nèi);

　　注意事項：拆卸時需輕拿輕放，避免罐體碰撞變形;reinstall 時需確保接頭緊固，防止安裝不當導致泄漏;報廢罐體需按船舶危廢管理規(guī)定處理，不可隨意丟棄。

　　五、故障解決效果驗證

　　采用實踐優(yōu)化方法對該輪主機 6 個進油氮氣罐進行處理，結(jié)果如下：

　　1.故障罐體識別：

　　6 個氮氣罐中，2 個壓力<15bar，且補氣時接口處滲出油液，判定為密封件損壞，直接更換新罐體;4 個壓力在 20-24bar 之間，補氣后壓力穩(wěn)定，無泄漏現(xiàn)象;

　　2.** reinstall 后驗證 **：完成處理后，連續(xù) 5 次執(zhí)行【PRELUB】操作，系統(tǒng)油壓均在 15s 內(nèi)上升至 22bar(正常范圍)，39# 低油壓報警與 49# 備用泵啟動報警均未觸發(fā);

　　3.長期跟蹤：處理后船舶連續(xù)航行 30 天，每日記錄主機啟動前預潤滑情況，未再出現(xiàn)同類報警，注油器系統(tǒng)運行穩(wěn)定，缸套磨損量(通過油樣分析)控制在 0.02mm/100h 以內(nèi)，符合設(shè)備運行要求。

　　六、小結(jié)與維護建議

　　(一)小結(jié)

　　MAN B&W 6S70MC(Mark6)主機 Alpha 注油器系統(tǒng)的低油壓報警(39#)與備用泵啟動報警(49#)，在間歇性出現(xiàn)時，核心原因多為進油氮氣罐氮氣泄漏，需通過壓力檢測與泄漏驗證確認故障;

　　2.說明書標準方法適用于緊急補氣場景，但操作便利性與故障判斷準確性不足;實踐優(yōu)化方法通過拆卸集中處理，顯著提升維護效率與故障排查精度，更適合一線維護需求;

　　3.進油氮氣罐的維護質(zhì)量直接影響主機啟動階段的潤滑安全性，定期檢查與及時更換損壞罐體，是保障注油器系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

　　(二)維護建議

　　1.定期檢查：建議每 3 個月(或每航行 1000 小時)，在主機停機后 8 小時以上，測量進油氮氣罐壓力，確保壓力維持在 25-30bar;

　　2.預防性更換：氮氣罐密封件使用壽命通常為 2-3 年，建議每 2 年對所有進油氮氣罐進行密封件更換，避免因密封件老化導致泄漏;

　　3.工具儲備：在船舶備件庫中儲備專用氮氣連接工具、減壓閥及 1-2 個備用進油氮氣罐，確保故障發(fā)生時可快速處理;

　　4.人員培訓：對維護人員進行 Alpha 注油器系統(tǒng)操作培訓，使其掌握兩種故障處理方法，根據(jù)實際場景選擇合適方案，提升應(yīng)急處理能力。

作者：大管輪華春云