摘要：近些年來，由船用主機(jī)曲軸箱爆炸造成的機(jī)損和人員傷亡事故已引起各家船公司的廣泛重視。文章首先分析了船用主機(jī)曲軸箱爆炸的基本原因，總結(jié)了當(dāng)前預(yù)防曲軸箱爆炸的幾種方法及其各自特點，指出了油氣分離技術(shù)在預(yù)防船用主機(jī)曲軸箱爆炸中的發(fā)展方向。文章最后提出了預(yù)防曲軸箱爆炸事故發(fā)生的日常管理注意事項及應(yīng)急措施，以期能對輪機(jī)管理人員有所借鑒。

　　關(guān)鍵詞：船用主機(jī) 曲軸箱爆炸 預(yù)防 應(yīng)急管理

　　0 引言

　　上世紀(jì)50年代，在內(nèi)燃機(jī)船“瑞那•德爾•帕西菲哥”號上發(fā)生了曲軸箱爆炸的重大事故，造成28人死亡。[1]這個事件使人們對曲軸箱爆炸有了深刻的認(rèn)識，同時也將控制曲軸箱油霧濃度作為預(yù)防爆炸的一個重要手段。各種油霧濃度的監(jiān)測方法的應(yīng)用雖然大大的降低了曲軸箱爆炸的發(fā)生概率，但僅僅是起到一種抑制作用，并未從根本上消除隱患。此外，隨著人們的環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，針對航行船舶造成大氣污染的問題也逐漸得到重視。盡管主機(jī)廢氣排放問題一直是人們關(guān)注的焦點，但船上工作人員尤其是輪機(jī)部門的人員更為關(guān)注其周邊的環(huán)境。這主要是由于曲軸箱內(nèi)的油氣是通過排氣管直接排放到大氣中，未被稀釋，從而造成其周邊環(huán)境較高的油氣濃度。因此如何有效的解決主機(jī)曲軸箱爆炸的問題同時又能兼顧環(huán)保，便成為船舶設(shè)計和管理者共同面對的挑戰(zhàn)。本文在充分分析船用主機(jī)曲軸箱爆炸的基本原因以及對當(dāng)前預(yù)防曲軸箱爆炸的措施和方法的基礎(chǔ)上，提出了預(yù)防曲軸箱爆炸事故發(fā)生的日常管理注意事項及應(yīng)急措施。

　　1 曲軸箱爆炸的原因分析

　　在正常條件下，船舶主機(jī)曲軸箱內(nèi)的溫度低，油霧濃度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于爆炸極限，因此不會發(fā)生曲軸箱著火或爆炸。但當(dāng)船舶主機(jī)曲軸箱內(nèi)出現(xiàn)高溫?zé)嵩矗ā?00℃）時，就會造成曲軸箱內(nèi)滑油的“汽化”現(xiàn)象，形成油蒸汽，這些油蒸汽進(jìn)一步冷凝形成大量的微小油滴而懸浮在空氣中，形成所謂的乳白色油霧（0.005-0.01ml）。油霧是一種極易爆炸的物質(zhì)，大量的油霧會使曲軸箱內(nèi)的油霧密度（油霧濃度）急劇升高，在高溫?zé)嵩催_(dá)到850℃以上時將被點燃并迅速燃燒，使曲軸箱內(nèi)的溫度和壓力急劇升高乃至爆炸。多數(shù)情況下曲軸箱爆炸對設(shè)備的損害僅限于柴油機(jī)本身，但當(dāng)大量油霧從曲軸箱進(jìn)入到機(jī)艙內(nèi)，發(fā)生爆炸時危害將更為嚴(yán)重。

　　造成曲軸箱爆炸的根本原因，主要是曲軸箱內(nèi)存在高溫?zé)嵩矗�這些熱源主要來自以下幾個方面[2]：

　　（1）船用主機(jī)導(dǎo)板與滑塊出現(xiàn)局部干磨擦；

　　（2）十字頭軸承燒熔；

　　（3）曲柄銷軸承燒熔；

　　（4）鏈傳動裝置軸承燒熔；

　　（5）上述各軸承潤滑油供給不足或中斷；

　　（6）潤滑油進(jìn)水被乳化、被腐蝕或被磨粒污染；

　　（7）活塞環(huán)和填料函干摩擦；

　　（8）掃氣箱的火源通過填料函竄入曲軸箱；

　　（9）曲軸箱內(nèi)伸縮套管過熱等等。

　　2 曲軸箱爆炸的預(yù)防措施和方法

　　如以上所述可見，由軸箱爆炸的影響因素多種多樣，做好預(yù)防工作十分必要。預(yù)防措施在日常工作中主要從以下兩個方面著手：

　　2.1 日常維護(hù)

　　曲軸箱的爆炸事故的發(fā)生，在一定程度上也反映了船舶日常管理工作中存在著疏忽和大意。勞埃德船級社通過對其入級船舶的曲軸箱爆炸事故進(jìn)行數(shù)據(jù)分析表明，在二沖程柴油機(jī)中引發(fā)曲軸箱爆炸的因素中因主軸承、主軸頸、十字頭故障占43%，活塞占33%，其他因素占19%。因此在日常管理中應(yīng)重點對這些部件的工作情況進(jìn)行檢查，以盡早發(fā)現(xiàn)故障隱患，避免更大事故發(fā)生。同時在維修中應(yīng)按照說明書的要求，調(diào)整好相關(guān)參數(shù)，并保證使用合格產(chǎn)品部件，不可忽視任一零部件的重要性。如某輪主軸承在2005年2月12日起開始發(fā)現(xiàn)滑油壓力不斷下降，且逐日加重。但由于管理人員疏忽大意，未能注意各設(shè)備工作參數(shù)的變化情況，對主機(jī)的主軸承未能及時進(jìn)行檢查和更換，沒有按規(guī)定時間檢查主軸瓦與曲軸的貼合情況，或沒有及時進(jìn)行拐擋差測量，使曲軸處于軸瓦貼合情況較差的狀態(tài)下工作，引起主軸承高溫，引發(fā)曲軸箱爆炸、主軸承燒蝕、曲軸報廢的惡劣后果。

　　2.2 監(jiān)測和報警

　　對于曲軸箱爆炸，僅僅重視日常管理是不夠的。為及時掌握和控制曲軸箱內(nèi)的狀況，避免爆炸事故發(fā)生，對曲軸箱實施油霧濃度監(jiān)測和報警十分必要。根據(jù)SOLAS公約對預(yù)防火災(zāi)的強(qiáng)制要求，各船級社均明確提出了在功率大于2250kw和（或）缸徑超過300mm的船用主機(jī)必須裝有油霧探測器。油霧探測器作為大型柴油機(jī)運行的重要保護(hù)裝置，其主要功能是探測柴油機(jī)曲軸箱內(nèi)的油霧、水霧濃度，從而監(jiān)測柴油機(jī)的主要運行部件—曲軸和氣缸的工作狀況是否正常，潤滑油的含水量是否超標(biāo)，避免柴油機(jī)事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。SOLAS公約同時也指出應(yīng)采用主軸承溫度監(jiān)測以作為油霧濃度探測的補(bǔ)充。

　　當(dāng)前船上所采用的曲軸箱油霧濃度監(jiān)視報警器種類繁多，但工作原理相近。通常是采用吸收法或光散射法來監(jiān)測油霧濃度[3]。前者主要檢測經(jīng)由發(fā)射器穿透油霧到接受器上光的數(shù)量（即直射光的強(qiáng)度），當(dāng)油霧濃度增大時，阻光度增加，測量通道一端的受光器（另一端為紅外光發(fā)射器）感受到的紅外光就減少，輸出的光電流也減少。當(dāng)主軸承等發(fā)生故障時，曲軸箱內(nèi)的油氣濃度急劇增加，達(dá)到一定濃度時，受光器輸出的電流低于設(shè)定報警值時，便發(fā)出報警信號，并控制主機(jī)緊急停車。而后者則是通過檢測由于油霧而散射光的數(shù)量（強(qiáng)度）。但這兩種方法都不適于長期使用，這是因為油霧探測器在運行中時常會由于監(jiān)測管路受到油氣的污染而發(fā)生“誤報”，頻繁的誤動作不僅會造成主機(jī)降低負(fù)荷而引起的零件材料疲勞，縮短零部件的使用壽命，也會使運行和檢修人員產(chǎn)生麻痹心理。這樣當(dāng)曲軸箱運動部件真正出現(xiàn)故障時，不能及時排除隱患而造成事故。此外，由于運行時間的增加，電子元件老化和機(jī)器零部件的磨損，也可能造成頻繁的誤動作。油霧探測器是大型柴油機(jī)正常運行的保護(hù)裝置之一，因此要確保其正常工作，不可隨意退出運行。平時要做好維護(hù)保養(yǎng)工作，遇到問題要積極排除，不可大意。油霧探測器運行一段時間后，要檢測其動作的可靠性。

　　3 油氣分離技術(shù)在船用主機(jī)曲軸箱中的應(yīng)用

　　根據(jù)目前的技術(shù)水平，在柴油機(jī)上安裝監(jiān)測運動部件的自動油霧探測系統(tǒng)來對即將發(fā)生的事故報警，可以說是避免主要零部件受損的唯一的可行手段。對于曲軸箱爆炸這一重大事件更應(yīng)重視日常的維管，將其消除在萌芽狀態(tài)。油氣分離技術(shù)則是實現(xiàn)這一目標(biāo)的重要技術(shù)之一。這里所說的油氣分離技術(shù)是指將曲軸箱內(nèi)的油氣抽出并進(jìn)行分離，從而有效切除爆炸三要素之一—可燃物。目前這項技術(shù)已廣泛應(yīng)用在汽車、摩托車等陸用交通工具的發(fā)動機(jī)上，但在大型船用主機(jī)和電站裝置中應(yīng)用較少。本文將通過對Alfa Laaval公司生產(chǎn)的船用油氣分離裝置的介紹，分析其在船上重要的應(yīng)用價值。

　　3.1 油氣分離器的結(jié)構(gòu)及其原理[4]

　　油氣分離器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括分離盤片、立軸、電動機(jī)和分離桶體等部件，其原理同分油機(jī)相類似。在主機(jī)工作期間電動機(jī)通過立軸帶動分離盤片轉(zhuǎn)動，在分離桶下部產(chǎn)生一定真空，使曲軸箱內(nèi)油氣經(jīng)曲軸箱油氣進(jìn)口被吸入到分離桶中，并進(jìn)入盤堆內(nèi)。在離心力的作用下油氣中所含的潤滑油以及煙灰被收集在分離桶體的外周，并經(jīng)分離油出口泄放至污油柜或其它接收裝置，而經(jīng)分離后不含油的氣體則可直接排放到大氣中。在人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源的今天，減少排氣中的含油量無疑具有重要的環(huán)保意義。此外，被分離出的潤滑油如經(jīng)滑油分油機(jī)凈化仍可循環(huán)使用，從而提高了滑油的經(jīng)濟(jì)性能，這就構(gòu)成了如圖2所示的油氣分離系統(tǒng)。該系統(tǒng)中將曲軸箱的排空管與油氣分離器的油氣進(jìn)口相聯(lián)，分離油的出口與曲軸箱的油底殼相聯(lián)以實現(xiàn)滑油回流重新凈化再利用，油氣分離后的無油空氣可通過排氣管直接通入大氣。

 

　　3.2 油氣分離器的功能及優(yōu)點

　　由油氣分離器工作原理可以看出，油氣分離器具有以下功能：（1）在工作過程中及時將可燃物排除，從根本上排除了發(fā)生曲軸箱爆炸的隱患；（2）油氣分離技術(shù)將實現(xiàn)曲軸箱內(nèi)排放至大氣中的氣體對外部環(huán)境無污染，滿足國際法律法規(guī)針對大氣污染的要求；（3）由于采用高速旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)帶動實現(xiàn)離心式分離，因此能耗少，分離效率高，凈化效果好；（4）采用離心式分離取代了陸上傳統(tǒng)分離設(shè)備中運用濾器過濾分離方式，省去了更換濾芯的麻煩，降低了成本，且使用壽命長；（5）由于滑油的可回收再利用，減少了油污染，降低了油損耗。

　　4 日常管理注意事項及應(yīng)急措施

　　4.1 日常管理

　　4.1.1 加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)

　　在航運業(yè)呈現(xiàn)出繁榮景象的情況下，一些船員勞務(wù)公司為了提高勞務(wù)輸出人員的數(shù)量，使一些未經(jīng)系統(tǒng)培訓(xùn)或?qū)�業(yè)訓(xùn)練的船員進(jìn)入船員隊伍。由于他們?nèi)狈Τ浞值呐嘤?xùn)和足夠的海上資歷，或者由于語言不通等原因，往往缺乏專業(yè)知識、技術(shù)能力和交流能力，因而導(dǎo)致了許多事故和險情。因此，應(yīng)加強(qiáng)對設(shè)備管理和操作者的崗前技能培訓(xùn)，尤其是新船員的培訓(xùn)。在對設(shè)備管理和操作者進(jìn)行崗前技能培訓(xùn)過程中，應(yīng)使其認(rèn)識有關(guān)曲軸箱爆炸或著火的原因及其危害性，建立嚴(yán)格的操作和維護(hù)規(guī)程。并根據(jù)不同管理/操作人員級別的特點，制定有針對性的培訓(xùn)計劃，明確培訓(xùn)的目標(biāo)、內(nèi)容、渠道、形式及保障措施等，重點實施有效的預(yù)防和控制培訓(xùn)以保證知識的連續(xù)和更新。培訓(xùn)中注重理論與實踐相結(jié)合，注重與實際工作環(huán)境相結(jié)合，可集中培訓(xùn)也可在工作中利用班前會等形式進(jìn)行培訓(xùn)，進(jìn)而提高操作人員的安全意識和故障應(yīng)變處理能力，避免因錯誤判斷而造成惡性事故的發(fā)生。

　　4.1.2 做好日常巡回檢查

　　巡回檢查是船舶機(jī)艙管理中一項重要的工作，巡回檢查中應(yīng)做到勤看、勤聽、勤換，特別對設(shè)備的重點部位要勤檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時正確加以處理。運行中曲軸箱道門過熱、透氣管有黑煙竄入、滑油溫度升高、曲軸箱油霧濃度探測器報警、防爆門打開等現(xiàn)象，是曲軸箱可能爆炸或著火的典型征兆，應(yīng)針對這些情況給予足夠重視，并及時記入《輪機(jī)日志》。

　　4.1.3 定期進(jìn)行設(shè)備檢查和維護(hù)

　　設(shè)備檢查包括機(jī)械設(shè)備的狀況檢查和監(jiān)測設(shè)備的檢查。機(jī)械設(shè)備的狀況檢查包括定期檢查曲軸箱內(nèi)導(dǎo)板與滑塊、十字頭軸承、曲柄銷軸承、主軸承、活塞桿與填料函、伸縮套管、鏈輪、減振器、透氣管道等部件的狀態(tài)，如曲軸箱內(nèi)有無白合金碎片，有無過度磨損、燒熔現(xiàn)象和透氣管臟堵狀況等。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時查找原因并進(jìn)行相應(yīng)修復(fù)或清除。檢測設(shè)備的檢查主要是應(yīng)針對檢測油霧濃度、溫度、壓力等參數(shù)的傳感元件的工作狀況及其系統(tǒng)的工況進(jìn)行檢查和校準(zhǔn)。監(jiān)測系統(tǒng)中大多數(shù)的電子元件屬于高精度元件，但因其安裝在柴油機(jī)本體上，溫度高、振動大，工作環(huán)境極為惡劣，由此使得電子元件的老化加劇，產(chǎn)生溫度漂移，控制的靈敏度增加，誤動率也增加。通常表現(xiàn)為以下幾種現(xiàn)象：

　　（1）連接插頭接觸不良，可以擰緊；

　　（2）探頭特性變壞，可以更換探頭；

　　（3）電子控制板需要重新調(diào)整。這些故障雖不會引起停機(jī)事故，卻會使船舶主機(jī)失去重要的保護(hù)。因此管理人員應(yīng)做好定期維護(hù)工作，如定期更換空氣濾片、減壓空氣濾片，排出冷凝管的水分，清洗閥箱的油污，用酒精清洗探頭，用壓縮空氣吹掃采樣管、油路、氣路，并做必要的報警試驗及高油霧保護(hù)動作（最簡單的方法是從采樣管入口處吹一口香煙的煙霧進(jìn)去）試驗。對于油氣分離器應(yīng)按照相關(guān)使用說明書進(jìn)行定期保養(yǎng)，如清洗分離盤、分離筒等以保障分離效果。防爆門的啟動壓力設(shè)定也應(yīng)嚴(yán)格遵照安裝準(zhǔn)則或請設(shè)備制造廠家校核，務(wù)必使其正常工作。

　　4.2 應(yīng)急措施

　　當(dāng)值班人員發(fā)現(xiàn)曲軸箱道門有打開跡象或曲軸箱內(nèi)有大量可燃?xì)怏w竄出、滑油溫度急劇升高等現(xiàn)象時，應(yīng)立即降速（如設(shè)有降速或停車保護(hù)裝置），慢車運轉(zhuǎn)若干分鐘，使煙氣從曲軸箱通風(fēng)管等處慢慢排出，并逐步降低機(jī)體溫度。切不可立即停車，否則會因停車后機(jī)體溫度不但不能快速降低反而會繼續(xù)升高而引起曲軸箱瞬時爆炸。在曲軸箱大量冒煙和慢車運轉(zhuǎn)期間，輪機(jī)管理人員應(yīng)迅速判斷原因并作出相應(yīng)處理。待機(jī)器溫度下降至正常值時，可停止燃油供應(yīng)，注意不要立即停止供應(yīng)冷卻水和滑油。

　　迅速準(zhǔn)備好滅火設(shè)備，一般采用二氧化碳滅火機(jī)滅火。盡量不用泡沫滅火，因其對機(jī)件有損害，事后需做大量清潔工作，甚至使滑油報廢，更要注意的是油火不宜用水施救。

　　曲軸箱如已爆炸，并有大量油煙溢出時，值班人員應(yīng)沉著冷靜、堅守崗位，采取緊急停車措施。并切斷啟動空氣，合上盤車機(jī)，關(guān)閉輔助風(fēng)機(jī)。此時嚴(yán)禁任何人員靠近曲軸箱道門和防爆門，或急于打開道門。曲軸箱發(fā)生爆炸事故，在試圖打開任一曲軸箱道門之前應(yīng)停車至少15min，待曲軸箱內(nèi)溫度降低后打開。否則在拆除曲軸箱道門時，會引起新鮮空氣進(jìn)入，而爆炸后余留的熱源將會引起劇烈的二次爆炸，帶來更為嚴(yán)重的機(jī)損事故，甚至危及管理人員的人身安全。

　　停車后應(yīng)徹底檢查各軸承、活塞桿、填料函、伸縮套管、鏈輪、減振器等，查找熱源產(chǎn)生的部位，消除產(chǎn)生熱源隱患。在未弄清原因并修復(fù)前嚴(yán)禁冒險動車。

　　消除故障后可打開滑油泵，盤車檢查滑油供給情況。一切正常后，脫開盤車機(jī)，重新起動主機(jī)。

　　5 結(jié)束語

　　船舶曲軸箱爆炸事故發(fā)生的情況較少，而一旦發(fā)生其后果卻又非常嚴(yán)重，船舶航行在大海上，實施有效的預(yù)防性管理十分重要。預(yù)防性管理作為一種先進(jìn)的管理模式，能夠?qū)崿F(xiàn)先進(jìn)的自動保護(hù)，但并不能使運行管理人員高枕無憂。只有正確地認(rèn)識、維護(hù)、使用好這種系統(tǒng)，才能真正為船舶主機(jī)的安全運行提供可靠的保障。同時，作為管理者還應(yīng)做好故障發(fā)生后的應(yīng)急處理預(yù)案，避免機(jī)損事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，保障船舶運營和人員安全。