杨小宇

【摘 要】 为帮助相关船舶运输企业迅速有效解决船舶故障问题，以某公务船为研究对象，阐述故障现象和后果，分析主机出现冷却水高温及润滑油高温报警等故障的原因。结果表明：船舶设计和制造缺陷是导致海水冷却系统中混入少量空气，从而造成冷却器热交换效率低、冷却水高温及润滑油高温报警等一系列故障的原因，同时造成中央冷却器热交换片发生严重腐蚀。

【关键词】 公务船；冷却水高温；热交换片；排气管；滤器

某公务船主机采用美国CAT3516机型，双机双桨，配备海水冷却泵、燃油泵、滑油泵等设备。海水冷却系统较为简单，海水经海底门进入海水滤器直接冷却主机高温淡水、润滑油、减速齿轮箱、尾轴后排出船外。该主机最高设计速度为 ，冷却水报警温度为98℃，潤滑油报警温度为103 ℃，紧急停车润滑油温度为105 ℃。该主机长期处于满负荷、高转速运转状态。

1 故障现象和后果

该主机在高负荷状态下出现主机冷却水及润滑油高温问题，拆解冷却器还发现有热交换片腐蚀现象。具体表现如下：

（1）当主机高负荷运转时，主机冷却水及润滑油的运行温度一直临界于高温报警设定值。夏天高温季节或冷却用海水滤器稍堵，就会触发两者高温警报，此时唯有采取紧急清洗海水滤器或降速航行措施解决。针对该故障，船方多次与该船的造船厂、主机厂家和设计院沟通联系，上述三方联合上船检查调研，最终也没能给出有实际可操作性的解决方案。至此，该船只能在相当长一段时期内“带病”工作，这不仅严重影响了该船的功能，而且还增加了船员的工作强度。

（2）在该船进厂检修期间，在清洗海水冷却器时发现部分冷却器热交换片有腐蚀缺失现象。该冷却器热交换片由钛合金材料制成，对海水有极强的抗腐蚀能力，且在海船中也鲜有类似故障发生。经初步分析，怀疑有空气进入海水冷却器，使热交换片发生气蚀现象，但一直没有找到空气进入的原因。为此，只能采取更换腐蚀严重的热交换片和加强海水系统排放空气管理。这就增加了船舶维护成本及船舶安全风险。

2 故障原因综合分析

依照以往的经验，主机冷却水高温和冷却器热交换片腐蚀故障是两个不相关的故障类型，在故障的分析中也是单独考虑的。但是，造成该船的冷却水高温及造成热交换片腐蚀的原因却是同一个。该船船员综合各种现状进行分析，最终以一个小的改动解决了以上冷却水高温、热交换片腐蚀的问题。故障原因分析如下：

（1）冷却水高温、润滑油高温，首先应怀疑是由低温冷却效果不佳或燃烧工况不佳造成的，但根据该船刚下水不久就出现冷却水高温现象及主机厂家检查主机燃烧工况正常，这就排除了主机燃烧问题和热交换片脏堵问题。

（2）怀疑海水流量不够，海水热交换片数量不能满足热交换量，这属于主机设计匹配问题。但是根据厂家出厂报告，主机制造设计符合要求。

（3）管路管径不足造成海水流量不够，但造船厂严格按照设计研究院设计标准进行造船作业，符合要求。

（4）由于机舱空间狭小，主机海水管路过于曲折，且与海水总管成倒“Y”形，发生虹吸现象，使得海水进入主机海水管路存在困难。针对此问题，造船厂对海水管路进行改造，使主机海水管路直接从海底门滤器出口接入，以减少海水管路的曲折度和长度。改造后，冷却水高温、润滑油高温现象有所改善，但仍然处于高位状态。

（5）结合海水冷却器片腐蚀的现象，怀疑海水中混有空气。空气是造成热交换能力下降及热交换片腐蚀的主要原因，在确定主方向后，查找空气来源：检查海底门吹气系统，拆解进气阀门，确保没有空气进入；检查海底门排气管路，拆解相关管路，确保排气畅通。检查完毕后问题仍然存在，故障一时无法解决。

在一次清洗海水滤器时，轮机长发现打开滤器盖没有海水溢出，并且海水滤器的上半部分没有海水，豁然明白了故障成因。

经分析，该船为高速船舶，吃水较浅，其在高速航行时，大量的空气随着波浪进入海底门，船舶海底滤器紧靠海底门，且海水总管位置距离海底门顶部高度不够，不管海底门排气管如何顺畅，都会有少量的空气进入滤器。由于该船滤器安装高度高于海底门，造成空气积压在海水滤器上部，形成“气室”，导致空气无法排除，且随着海水的流动，空气再次混入海水进入海水系统，新的空气又源源不断地聚集在海水滤器上部。空气进入海水系统后积压在海水滤器的上部，海水流动使空气再次混入海水并进入冷却系统，当空气进入冷却器片时发生气蚀现象，腐蚀冷却器片和降低冷却器的热交换率，造成冷却水高温、润滑油高温。

3 排除故障

综合上述故障分析，造成该船长期冷却水高温、润滑油高温及中央热交换片腐蚀的原因是船舶设计及制造缺陷造成空气混入海水系统，在热交换器内发生气蚀现象，腐蚀热交换片，降低热交换能力，进而造成主机冷却水高温、润滑油高温等故障。只要将海水系统的空气排出就可以解决以上故障。因此，以排除故障为首要，最终决定在海水滤器盖上增加排气管路，排除海水滤器中聚集的空气。

改造后，试车、航行运转，主机冷却水高温、润滑油高温现象得到很大改善，热交换器热交换片腐蚀现象也得到解决。但是，此改造只能作为临时的解决方案，要根本上解决问题，船舶必须进船坞，抬高海底门顶部高度，海底门顶部距主海水管路出口高度差由h增大到h'，以增加空气集结空间，便于排放，减少空气进入海水系统。海水主管路系统改造方案见图1。

4 故障的反思和警示

此次故障的主要原因是：

（1）造船厂建造公务船经验不足，对设计图纸理解不够深入，对个别装备工作原理理解存在偏差。受空间限制没有严格按照设计要求落实具体尺寸，理解海底门排气管的作用，却忽略了海底门高度的重要性。

（2）船员、船厂对船舶故障的综合判断能力经验不足，单独分析故障，没有将各故障联系起来。

（3）面对复杂故障，船员、船厂主动深入研究不足，只是采取简单的清洗滤器、热交换器，调整管路等治表措施，故障根本原因没有排除。