MAN B&W型主机喷油器的安装隐患及对策
张雷震
摘要：喷油器是船舶主机重要部件之一，若在缸头安装时因上紧力距不当而引起事故，将会给主机正常运转和机舱安全带来一定的隐患。通过一些事例分析，阐述了其安装隐患及对策。
关键词：喷油器 事件 事故 上紧力矩 防范措施
0 引 言
MAN B&W;型柴油机在船舶主机中应用很广泛，其喷油器是柴油机重要部件之一。不管是较早的MC机或者现在的ME机，大部分喷油器的结构、拆检及安装程序基本差不多。如果安装缸头的上紧力矩不当，可能会给主机正常运转和机舱安全带来一定的隐患。
1 异常现象及事故的描述
（1）嘉字号某轮（主机型号MAN B&W; 6S50MC-C），从中国开往澳大利亚途中（机舱无人值班），在14：00左右，主机4#缸固定喷油器的螺柱发生断裂，引发大量燃油喷泄，主机缸头层及顶棚到处是燃油。当时，机舱人员刚好下到机舱准备干活，发现及时且采取了有效措施，避免了事故的发生。
（2）宁字号某轮（主机型号MAN B&W; 6L35MC），在航行途中，机舱着火，船上施放大型CO2 ，才有效扑灭火灾。事故报告分析认为，发生此事故是因为固定喷油器的螺柱断裂，引发大量燃油喷泄，燃油喷到裸露的高温排烟管引发火灾。
（3）笔者在峰字号某轮（主机型号MAN B&W; MC机）工作检查主机时，发现某缸喷油器锁紧螺帽松脱掉在缸头上。在嘉字号某轮（主机型号MAN B&W; ME机），同样在检查时也发现某缸喷油器锁紧螺帽松脱掉在缸头上，检查其他各缸，也有个别喷油器的锁紧螺帽被震松，但没有掉在缸头上。
2 分析
为什么螺柱会断裂？除了到了使用寿命引起疲劳断裂外，还会有其他原因吗？为什么锁紧螺母会被震松？
先来简单了解喷油器解体及组装程序，如下图：
在喷油器两端装上专用工具（图1），然后装在钻台上，用力往下压，再用卡钩就可以把锁紧螺帽112（图3）拧松，然后就可以拆下其他零部件。组装时，也是用这个方法就可以把锁紧螺帽上紧（即到达喷油器头161（图3）的下端面）。
现在来分析上面提到的三种情况，以50MC机为例，在气缸盖上固定喷油器，一般由两只M14的螺柱固定，主机说明书规定的上紧力矩为25N·m。当轮机员在固定喷油器时，如果只凭经验上紧或者扭力扳手读数不准，那么就有可能出现三种情况：
（1）上紧力矩没有达到说明书规定的力矩，这种情况可能会引起燃烧室密封不严，主机在运转初期，喷油器外周环槽可能会冒烟，比较容易被发现。
（2） 当上紧力矩刚好达到说明书规定的25N·m时，出现锁紧螺帽被震松或者螺柱断裂的可能性是很小的，但由于喷油器锁紧螺母没有防松装置，在长期震动和各种力的作用下，锁紧螺母可能被震松。
（3）当上紧力矩超过25N·m时，螺柱除承担固定喷油器的张力外，还要额外承担部分或全部本应由喷油器锁紧螺帽承担的预紧力（受力情况与上面提到的在钻台上解体喷油器原理一样）。当上紧力矩超过25N·m越多，螺柱额外承担的预紧力就越大（锁紧螺帽受到的預紧力就越小）。那么，锁紧螺帽就有可能在长期的振动和各种力的作用下，被震松，直至掉在气缸上。
当锁紧螺帽被震松时，就会进一步把预紧力加载在螺柱上。松动程度越大，加载到螺柱的力矩也越大；而对应的喷油器锁紧螺帽承担的预紧力就会越小，这样就会进一步促进锁紧螺帽的松动。当全部松脱后，预紧力就全部加载在螺柱上了。其实，这个预紧力就是喷油器弹簧220（图3）的弹簧力，也是燃油的喷射压力，这种喷射压力是有规律波动的。MC机的喷油器开启压力一般是30～38MPa，在喷射过程中压力会更高。根据教科书介绍，在燃油喷射过程中，高压油管内的最高压力一般为60～70MPa或更高。这么高的压力，有规律的波动，部分或全部作用在两只螺柱上，如果不能及时发现喷油器锁紧螺帽被震松或者松脱，那么引起螺柱断裂是早晚的事。
现在来分析宁字号某轮发生机舱火灾的事故。如果只是螺柱疲劳断裂，那么就会造成燃烧室密封不严，会伴有异响和火焰产生，是容易被及时发现的。燃油外泄并引发火灾更大的可能就是螺柱在断裂前，喷油器的锁紧螺帽已经被震松或者松脱了。锁紧螺帽被震松或者松脱后，加上螺柱断裂，必会造成高压油管里的高压燃油从喷油器头上外泄，当燃油喷到裸露的排烟管上就发生火灾了。至于上面提到的嘉字号某轮发生的事件，其原因和宁字号某轮类似。
MC机与ME机喷油器在缸头上的安装有所不同。MC机安装喷油器的螺母下面是管状垫圈，要求用扭力扳手按说明书上的要求的上紧力矩。ME机安装喷油器的螺母下面是弹簧座圈装置，上紧时要求压力块上表面与弹簧座上表面相平就可以。
3 消除隐患的措施
3.1 管理方面
（1）在气缸盖安装喷油器时，MC机要严格按照说明书规定的上紧力矩上紧，不能嫌麻烦，凭经验上紧。ME机要按说明书规定要求的两平面对齐上紧。
（2）MC机必须配备合适的扭力扳手及合适的套筒，且必须确保扭力扳手读数准确性。
（3）建议在每个喷油器的锁紧螺帽上用记号笔做记号，当出现松动时，就可以早发现早处理。
3.2 喷油器设计方面
建议柴油机生产商能在设计上加以完善，如：（1）适当增粗固定喷油器螺柱的直径，以增强其受力强度（现在的ME机会比MC机粗，已有改善）；（2）在喷油器锁紧螺帽上增设止松装置，如加装防松垫片或者采用双螺母结构等，以防止震松。
4 结束语
喷油器是船舶柴油机的重要部件之一，如何正确安装，关系到它能否安全、可靠地工作，这对机舱防火也是极其重要的。安装喷油器时，一定要严格按照说明书规定的要求上紧，并勤于巡视检查，发现有震松或松脱要及时处理，尽早消除安全隐患。
参考文献：
[1] 费千. 船舶柴油机[M].大连： 大连海事大学出版社.
[2] MAN B&W; 6S50MC-C主机说明书. 大连船用柴油机有限公司.
摘要：喷油器是船舶主机重要部件之一，若在缸头安装时因上紧力距不当而引起事故，将会给主机正常运转和机舱安全带来一定的隐患。通过一些事例分析，阐述了其安装隐患及对策。
关键词：喷油器 事件 事故 上紧力矩 防范措施
0 引 言
MAN B&W;型柴油机在船舶主机中应用很广泛，其喷油器是柴油机重要部件之一。不管是较早的MC机或者现在的ME机，大部分喷油器的结构、拆检及安装程序基本差不多。如果安装缸头的上紧力矩不当，可能会给主机正常运转和机舱安全带来一定的隐患。
1 异常现象及事故的描述
（1）嘉字号某轮（主机型号MAN B&W; 6S50MC-C），从中国开往澳大利亚途中（机舱无人值班），在14：00左右，主机4#缸固定喷油器的螺柱发生断裂，引发大量燃油喷泄，主机缸头层及顶棚到处是燃油。当时，机舱人员刚好下到机舱准备干活，发现及时且采取了有效措施，避免了事故的发生。
（2）宁字号某轮（主机型号MAN B&W; 6L35MC），在航行途中，机舱着火，船上施放大型CO2 ，才有效扑灭火灾。事故报告分析认为，发生此事故是因为固定喷油器的螺柱断裂，引发大量燃油喷泄，燃油喷到裸露的高温排烟管引发火灾。
（3）笔者在峰字号某轮（主机型号MAN B&W; MC机）工作检查主机时，发现某缸喷油器锁紧螺帽松脱掉在缸头上。在嘉字号某轮（主机型号MAN B&W; ME机），同样在检查时也发现某缸喷油器锁紧螺帽松脱掉在缸头上，检查其他各缸，也有个别喷油器的锁紧螺帽被震松，但没有掉在缸头上。
2 分析
为什么螺柱会断裂？除了到了使用寿命引起疲劳断裂外，还会有其他原因吗？为什么锁紧螺母会被震松？
先来简单了解喷油器解体及组装程序，如下图：
在喷油器两端装上专用工具（图1），然后装在钻台上，用力往下压，再用卡钩就可以把锁紧螺帽112（图3）拧松，然后就可以拆下其他零部件。组装时，也是用这个方法就可以把锁紧螺帽上紧（即到达喷油器头161（图3）的下端面）。
现在来分析上面提到的三种情况，以50MC机为例，在气缸盖上固定喷油器，一般由两只M14的螺柱固定，主机说明书规定的上紧力矩为25N·m。当轮机员在固定喷油器时，如果只凭经验上紧或者扭力扳手读数不准，那么就有可能出现三种情况：
（1）上紧力矩没有达到说明书规定的力矩，这种情况可能会引起燃烧室密封不严，主机在运转初期，喷油器外周环槽可能会冒烟，比较容易被发现。
（2） 当上紧力矩刚好达到说明书规定的25N·m时，出现锁紧螺帽被震松或者螺柱断裂的可能性是很小的，但由于喷油器锁紧螺母没有防松装置，在长期震动和各种力的作用下，锁紧螺母可能被震松。
（3）当上紧力矩超过25N·m时，螺柱除承担固定喷油器的张力外，还要额外承担部分或全部本应由喷油器锁紧螺帽承担的预紧力（受力情况与上面提到的在钻台上解体喷油器原理一样）。当上紧力矩超过25N·m越多，螺柱额外承担的预紧力就越大（锁紧螺帽受到的預紧力就越小）。那么，锁紧螺帽就有可能在长期的振动和各种力的作用下，被震松，直至掉在气缸上。
当锁紧螺帽被震松时，就会进一步把预紧力加载在螺柱上。松动程度越大，加载到螺柱的力矩也越大；而对应的喷油器锁紧螺帽承担的预紧力就会越小，这样就会进一步促进锁紧螺帽的松动。当全部松脱后，预紧力就全部加载在螺柱上了。其实，这个预紧力就是喷油器弹簧220（图3）的弹簧力，也是燃油的喷射压力，这种喷射压力是有规律波动的。MC机的喷油器开启压力一般是30～38MPa，在喷射过程中压力会更高。根据教科书介绍，在燃油喷射过程中，高压油管内的最高压力一般为60～70MPa或更高。这么高的压力，有规律的波动，部分或全部作用在两只螺柱上，如果不能及时发现喷油器锁紧螺帽被震松或者松脱，那么引起螺柱断裂是早晚的事。
现在来分析宁字号某轮发生机舱火灾的事故。如果只是螺柱疲劳断裂，那么就会造成燃烧室密封不严，会伴有异响和火焰产生，是容易被及时发现的。燃油外泄并引发火灾更大的可能就是螺柱在断裂前，喷油器的锁紧螺帽已经被震松或者松脱了。锁紧螺帽被震松或者松脱后，加上螺柱断裂，必会造成高压油管里的高压燃油从喷油器头上外泄，当燃油喷到裸露的排烟管上就发生火灾了。至于上面提到的嘉字号某轮发生的事件，其原因和宁字号某轮类似。
MC机与ME机喷油器在缸头上的安装有所不同。MC机安装喷油器的螺母下面是管状垫圈，要求用扭力扳手按说明书上的要求的上紧力矩。ME机安装喷油器的螺母下面是弹簧座圈装置，上紧时要求压力块上表面与弹簧座上表面相平就可以。
3 消除隐患的措施
3.1 管理方面
（1）在气缸盖安装喷油器时，MC机要严格按照说明书规定的上紧力矩上紧，不能嫌麻烦，凭经验上紧。ME机要按说明书规定要求的两平面对齐上紧。
（2）MC机必须配备合适的扭力扳手及合适的套筒，且必须确保扭力扳手读数准确性。
（3）建议在每个喷油器的锁紧螺帽上用记号笔做记号，当出现松动时，就可以早发现早处理。
3.2 喷油器设计方面
建议柴油机生产商能在设计上加以完善，如：（1）适当增粗固定喷油器螺柱的直径，以增强其受力强度（现在的ME机会比MC机粗，已有改善）；（2）在喷油器锁紧螺帽上增设止松装置，如加装防松垫片或者采用双螺母结构等，以防止震松。
4 结束语
喷油器是船舶柴油机的重要部件之一，如何正确安装，关系到它能否安全、可靠地工作，这对机舱防火也是极其重要的。安装喷油器时，一定要严格按照说明书规定的要求上紧，并勤于巡视检查，发现有震松或松脱要及时处理，尽早消除安全隐患。
参考文献：
[1] 费千. 船舶柴油机[M].大连： 大连海事大学出版社.
[2] MAN B&W; 6S50MC-C主机说明书. 大连船用柴油机有限公司.
