一起船舶失速异常行为的原因分析
一起船舶失速异常行为的原因分析
近年来，山东辖区船舶机电设备故障频发，尤其在水上交通繁忙的港口和航道出现机电故障险情时有发生，极易引起险情事故。2023年9月，山东海事局发布《关于加强机件故障船舶安全管理的通告》，交通运输部海事局决定自4月7日至10月31日，在全国范围内开展预防船舶机电设备故障专项行动，降低船舶机电设备故障风险，防范和遏制水上交通事故发生。
案例基本情况
2024年5月18日，一艘国内航行集装箱船“H”轮在抵达潍坊港锚地前进行重油换轻油作业，换油完毕后，主机突发自动降速故障，且转速不稳定，有停车熄火迹象。船长基于保障船舶进港安全考虑，下令船舶临时开往开阔安全水域抛锚检修。5月21日，该轮更换主机相关备件故障消除，于5月22日正常进港靠泊。
船舶及主机基本情况
“H”轮建造完工日期为2023年8月4日，配备一台由J-ENG（日本发动机公司）授权广州柴油机厂股份有限公司生产的UEC/UEC-Eco 主机，6个气缸，额定功率4365KW。
处置情况
根据部海事局《交通运输部海事局关于开展预防船舶机电设备故障专项行动的通知》《山东海事局预防船舶机电设备故障专项行动实施方案》《山东海事局关于加强机件故障船舶安全管理的通告》等相关要求，5月22日，潍坊海事局执法人员登船对该轮开展船旗国监督检查。执法人员以引起本次机电故障的原因为重点，按照船舶监督规则对船舶开展了详细检查。
经检查，除发现的具体缺陷外，潍坊海事局执法人员根据检查发现的问题，对船舶开具“2550 主机高压油泵未按体系规定计划开展保养，未及时发现高压油泵柱塞异常工作状况 ——18 （三个月内纠正）”的体系缺陷。
针对此次主机故障，海事执法人员与该轮船长、轮机长、公司机务、主机厂技术人员和上一航次供油代表进行了深入交流，并对此起事件进行了复盘分析，针对本次机件故障原因深入探究后，发现的问题值得各航运公司高度重视。
图一
图二
故障原因分析
直接原因
5月18日下午，“H”轮在抵达潍坊港锚地前进行重油换轻油操作，换油完毕后，主机突发自动降速故障，且转速不稳定，个别缸不能正常发火，主机随时有可能熄火停车。轮机员怀疑主机高压油泵柱塞磨损，主机燃油由重油换为轻油后，燃油粘度降低，致使喷油泵柱塞偶件泄露加重，无法建立起足以打开喷油器针阀的燃油压力，导致个别气缸燃油无法进入，引起主机自动降速和转速波动，且随着燃油系统内的重油全部消耗完毕，主机随时可能熄火停车。随即船长决定开阔水域抛锚，并开展自修，并采取了安全警戒措施。船员表示，在此之前船舶未发生类似情况。
执法人员查询该轮主机使用说明书关于发动机降速可能存在的原因，排除其他故障可能，问题主要出现在燃油喷射系统，初步判定该轮高压油泵柱塞磨损导致主机工况不良。
经船员拆解主机高压油泵，发现6个高压油泵柱塞均出现异常磨损情况，油头不同程度存在烧蚀。“H”轮船员初步分析判断认为，高压油泵柱塞磨损以致油泵密封失效，无法建立正常喷油压力，进而雾化不良，最终导致主机工况不良。
（图三）
引起异常磨损可能的原因
高压油泵柱塞（“图四”中序号2部件）的主要作用是利用柱塞在缸体内的往复运动而产生的容积变化引发压力变化实现燃油的吸入和加压。而确保容积变化引发压力变化的关键便是保证容积腔室的密封性能。该轮主机故障的直接原因便是柱塞磨损导致密封性能下降，无法维持正常工作油压，进而影响主机正常供油。
（图四）
造成船舶主机高压油泵柱塞异常磨损的原因众多，常见原因主要包括以下几种：
- 燃油品质差，硬质颗粒较多。如果船舶所加重油硬质颗粒较多，而分油机无法有效分离硬质颗粒，导致高压燃油泵柱塞磨损。船舶主机使用说明书一般都有关于燃油品质的具体要求。如“图五”中某主机要求燃油中“硅+铝”含量推荐最大值为30mg/kg。此外，新船磨合期的燃油亦有特殊需求，一般推荐轻质燃油，如“图六”所示。
（图五）
（图六）
船员重油换轻油操作不规范。一种情形是重油换轻油过程过快，没有做到燃油温度平滑过渡，不同油质更换和骤变的温度，使得主机高压油泵柱塞套筒偶件无法立刻适应，最后导致卡滞。另外一种情形是燃油蒸汽雾化加热阀未按程序关闭，导致轻油加热温度过高而汽化，造成高压油泵柱塞缺少润滑产生磨损，并伴随主机降速并有停车迹象。
高压油泵柱塞本身材料和装配工艺有关。高压油泵柱塞需要承受高温、高压、震动、摩擦等恶劣工作环境，柱塞材料选用和装配工艺科学性直接影响高压油泵柱塞使用寿命。
新造船舶设备未按照规定科学磨合。新造船舶或新装备运动部件，一般首次使用时均会有一定磨合期。但部分船舶，特别是集装箱船舶，为保证船期，需要严格执行租家的航速要求，无法得到科学合理的磨合。
管理原因
经查，该船舶安全管理工作制定的主机喷油器和高压油泵检修周期为至少每1000小时检测油泵泵压、喷油定时和喷油嘴雾化情况，至少每5000小时对喷油泵开展拆检维护（如“图七”所示）。
（图七）
按照主机日常维护保养工作程序，该轮公司体系管理中依据《保养维修手册》并结合其他因素，确定维修与保养周期，要求船舶按周期进行维保，防患于未然。“H”轮体系文件要求其在2024年2月份分别对喷油器、高压油泵进行预防性检修，但查阅该轮相关报表并核实船员，船舶并未实施该项检修工作，没有及时发现泵柱塞的异常磨损，导致问题严重。
该船舶主机为新型机械设备，在投入运行前，船舶主机厂家均进行了具体安排，但公司未对此高度重视，对船舶主机的维护保养和定期检测不到位，导致在主机高压油泵出现严重磨损后未能及时检修发现，导致了此次严重故障的产生，其教训值得各航运公司重视。
安全管理建议
作为船舶动力装置最核心的设备，船舶主机工作性能的好坏将直接影响到船舶的推进和正常航行，主机高压油泵柱塞作为燃油喷射系统的核心设备，其状况直接关系着主机能否正常启动与良好运转，甚至影响到船舶财产及船员生命安全。造成主机高压油泵柱塞异常磨损的因素众多，“H”轮此起故障反映出船舶在燃油质量控制、船舶维护保养、船员实操能力、体系运行监控等方面存在一定管理漏洞，各航运公司、船舶、船员等应当以此为鉴，加强安全管理，努力消除此类船舶机电设备安全隐患。
航运公司应落实安全生产主体责任，加强对船舶体系运行情况的检查，重点对船舶维护保养、燃油质量控制、关键设备故障处置预案等落实情况加大检查力度，通过发挥体系管理的作用，提升船舶安全管理水平，同时要加大对船舶岸基支持，保证船舶关键设备备件充足。
船员应加强实操能力培训，严格落实操作规程，加大对船舶换油程序的实操培训力度，尤其是对新任职船员，重点强调换油程序、换油时机及注意事项。同时，要严格按要求对高压油泵等关键性设备进行日常维护保养，定期开展自查自纠。
海事部门应充分运用船舶安全检查、体系审核等执法手段，加大对船舶关键机电设备的维护保养、船员实操、应急预案等的检查力度，努力消除船舶机电设备安全隐患。同时做好相关安全提醒和教育，强化典型案例宣贯，督促航运公司及船员提高安全意识，做好类似安全隐患排查，防范船舶机电设备故障。
