某轮副机曲轴断裂事故

的原因分析和教训

某轮1989年日本建造，装有日本YANMAR柴油发电机三台，型号为M200-SX，功率为660HP。

2002年3月20日，该轮No.3副机在航行中，机油压力低压报警，随即由于机油压力过低自动停车。后经检查，曲轴断裂。通常由于轴承间隙不当或因机油系统等原因造成主轴承或曲柄销轴承拉毛，表面龟裂等损坏事故较多，曲轴整体断裂的情况则很少发生。

一、事故经过

2002年3月20日16:47，No.3副机机油低压报警(报警设定3.5kg/cm2)，在值班人员处理过程中(准备起动备用副机等工作)，16:50该副机因油压过低(低于3.0kg/cm2)，自动停车。当晚对该副机的曲拐箱内部进行了检查，未发现明显异状，但发现机油预润油泵压力过低及自动停泵。在此后的三天里曾对机油系统(冷却器、滤器)，进排气阀系统和燃油系统进行了检查，清洗和调节，并反复进行起动冲车，均无法正常起动，但一直未曾找到故障原因。在最后一次冲车起动并强制供油时，发现有不正常敲击声后，打开导门检查，发现曲轴断裂(在第4缸曲柄销偏第4道主轴瓦处)。

二、损坏情况

经拆检，该副机下列部件损坏：

1. 曲轴断裂(己分成二截，1-7道主轴颈表面有数量不等深度不一的轴向裂纹)；

2. 第5道主轴承上压盖断裂；

3. 1-7道主轴承不同程度损坏(其中第4、5道主轴承上、下瓦严重变形、移位)；

4. 第4、5道主轴承座严重磨损，下主轴承座左侧上位有裂纹(Bed Plate需要换新)；

5. 第3、4、5缸缸套下部有少量拉痕(不影响使用)。

三、情况调查和原因分析

1. 根据现场查看和查阅该副机以往运行参数及了解事发前后的经过，情况如下：

a) 该副机总运行时间约35,000小时，3月9日到3月14日进行常规吊缸(距上次吊缸时间为6,629小时)；

b) 3月14日吊缸结束，3月15日-3月16日进行了吊缸后的常规检查，空车运行和并车低负荷运行，并于3月17日单独运行(负荷为240-260kw)，至该副机事故发生，实际连续运行约100小时(指本次吊缸后)；

c) 吊缸中进行了常规的检查、保养，包括主轴承间隙测量(用塞尺)和开档测量，未发现异常，但所有主轴承未拆开检查。

d) 该副机机油压力据说明书要求应在4.0-4.5kg/cm2，低压报警值设定为3.5kg/cm2，自动停车设定为3.0kg/cm2。报警系统(包括自动打印记录)经检查，功能正常。查该轮有关记录，三台副机原来机油压力均在4.4-4.5kg/cm2，但自事发前的三个月，No.3副机压力降至4.3kg/cm2，并从吊缸前的三个月到吊缸时(3月9日)压力逐渐降至4.0kg/cm2。吊缸时虽然更换了机油，机油压力并无明显改变，并再次逐渐降至事发前的3.9kg/cm2。

e) 在发生因机油压力过低自动停车后的多次反复检查中，以及机油压力无法建立，冲车后无法起动等试验中，始终没有对主轴承进行检查。

2. 曲轴断裂的原因

该副机主轴承在长期运行中，产生不正常的磨损，其中第4、5道主轴承磨损尤为过度，第4、5道主轴颈实际架空(在这种情况下用塞尺检查间隙时，并不能真正反映内部间隙)，运行时在活塞上下运动的作用力下，引起第4缸二端的第四、五道主轴颈上、下挠动，引起第4缸曲柄销较长时期的处于交变的张合力矩下。随着主轴瓦情况的不断恶化，油压不断的降低，阻力越来越大，交变的张合力矩亦不断变大(即第4曲轴销在运行中是不断的张开、合拢)造成该曲柄销终因不正常的疲劳而断裂。

上述结论是基于下列现象和分析而得出的。

a) 该副机机油压力，由原来的4.5kg/cm2逐渐降至3.9kg/cm2。此副机曲拐箱内的机油信道较一般的副机略有不同，除了通常的一路油从曲轴内部通向各主轴颈、曲轴颈外，另一路从机架通向各主轴承下瓦，所以在个别轴瓦磨损过度，间隙超标时，未必能明显导致机油压力下降太多。

b) 第4、5道主轴承上、下瓦除了铂合金己全部磨去外，瓦底己明显压扁而变形(由原厚的5mm变成厚薄不均，最薄处仅3.5mm，宽度由标准的60mm变成最宽处约85mm，且己延伸出轴承盖和轴承座、弯曲卷边，瓦背与轴承座严重磨损，轴承座磨损最大处近0.4mm，上、下瓦己在轴承座内移位转动，即类似通常泵浦弹子盘走外圆，而不是走内圆)。另，变形后的第4、5道主轴瓦相对第4缸曲柄销方向的外径都变大，这与曲柄断裂前第4、5主轴颈己严重偏离轴线，上、下挠动的推断应是吻合的。从上述情况看，该轴瓦的损坏决非短时间造成。根据现场察看，在连杆安装和主轴承上盖压紧的状态下，即使有意识从外观察，下瓦有否异常是很难看到轴瓦向外延伸卷边的罕见现象，且通常情况轮机员只注意曲拐箱内和各轴瓦外侧，曲柄等处有否铂合金外泄碎片。

c) 7道主轴颈表面都有不同程度的轴向裂纹(尤以4、5道较多和较深)，但轴颈表面仍光滑发亮，无明显局部过热斑点、拉痕和铂合金附着物。分析认为，造成这种现象并非短时间断油或油压低，它与因突然断油等情况造成的通常所说的轴瓦抱轴属不同的现象。

d) 以曲轴断面看，似可分成二次形成。第一次是金属疲劳到极限，产生裂纹(从曲柄销的曲臂内侧向主轴颈方向开裂，并裂至中心油孔)，造成3月20日低压停车，由于己裂至曲轴中心的油孔，所以无论预润油泵和冲车时的本身带动的油泵都无法达到预定的油压，造成油门无法开启，副机亦不能正常起动(即使达到起动转速)。第二次是在检查、试验时无法起动，强制油门企图提高转速，因机械力矩过大，造成曲轴完全断开。从后来的拆检情况看，其它的轴瓦(包括曲柄销、主轴颈、活塞销)并无明显的脱铅、“抱瓦”现象，连杆、活塞、缸套无明显损伤，断面之间并无连续撞击的迹象。从第5道主轴承上压盖断裂的位置来看，其断裂处亦正是下瓦沿转向向上移位后与上瓦结缝处。

e) 根据调查，在这次吊缸中，清洁油底壳时曾发现过油泥中有片状铂合金碎片，但认为以前亦发现过，不足为奇，没有及时报告轮机长和主管轮机员。尽管这时即使采取正确措施，也可能难以防止事故发生，但应可减少损失。从另一方面也证明主轴承磨损过度，铂合金脱落己经有相当长一段时间了。

四、教训

1. 维修保养不规范是造成事故和潜在事故的根本原因

按照说明书要求，该机的主轴瓦应每8,000-10,000小时进行拆检。开档测量用塞尺测量间隙仅仅是检查、考察主轴和主轴承情况的一种方法，必须伴以拆开轴承，观察上、下轴瓦的工作和磨损情况及轴颈表面的状况。但据查，该轮自95年以来未发现任何有关拆检主轴承的记录(三台副机)，这应是维修保养工作的严重失误，亦是导致该曲轴断裂的真正潜在原因。

2. 责任心不强是导致事故扩大的诱发因素

通常在副机的吊缸工作中，至少应拆检主轴承2-3道(尤其应注重中间2道及靠近飞轮1道的检查)，在2-3个吊缸周期中，完成一次对主轴承的全面检查。该轮在事发前的吊缸中，轮机长虽曾提醒二管轮要拆检主轴承，但二管轮认为以往吊缸都不拆检主轴承(该二管轮其实是第一次任职二管轮和主持吊缸工作)，于是，就没有拆检主轴承。值得注意的是，该轮轮机长担任轮机员和轮机长的时间均较长，但对于是否应该拆检主轴承的问题上没有坚持自己的意见，如果二管轮属经验不足，轮机长不坚持拆检主轴承，应是责任心不强的一种反映。检修人员在吊缸中曾发现过油底壳内有片状铂合金碎片，既不报告也不重视，认为以前亦发现过“不足为奇”，不坚持按维修保养要求拆检主轴承，视“异常”为“正常”，这就失去了有可能防止事故发生的最后机会。

3. 经验不足、判断失误致使不能迅速找到事故原因

该副机因油压过底自动停车后，在三天多的时间里，虽然多次拆检，始终没有找到机油压力低的原因，直到在最后一次冲车时发现曲柄箱内有异常响声，打开导门见到曲轴己断裂时，也没有明白是什么原因起动不了和曲轴断裂的原因，不能不说在自动停车后的处理、检查、试验中明显反映出经验不足，判断失误的问题。

a) 吊缸后，虽更换了机油，但机油压力没有明显提高，没有引起重视。

b) 自动停车后，预润油泵不能正常工作，油压建立不起来，认为是由于刚停车，机油温度高，设法加大机油冷却器海水量，以图降低油温。事实上，自动停车是因油压低而不是油温高。正常副机停车后再次起动，亦不会因油温高而引起预润油泵不能正常工作。

c) 在3月20日事发后的检查中，和3月21日-24日的检查中，始终没有发现报警、起动、滑油、燃油系统有明显的缺陷，曲轴承箱内未发现明显的铂合金碎片，但己感到盘车己较平时要重，始终没有想到要拆检轴承以查明真正可能引起自动停车的原因，就贸然反复冲车，以至于强制油门起动的做法是错误的。所幸，根据推断，当时曲轴己裂至油孔，报警系统正常，无法起动。如果曲轴尚未裂至油孔，但己变形，这种盲目的冲车、起动有可能导致更多部件的损坏。

d) 当拆出和发现第四道主轴承有明显变形后，认为原来安装进的是非标准轴瓦，是导致事故的根本原因，实际上是把故事起因的因果关系搞反了。

4. 机务主管人员在监督和指导上存在不足和失察之处

经查，目前有些船舶在副机吊缸的维修保养工作中，仍有相当一部份船舶没有按正确的方法对主轴承进行检查，特别是一些倒置式主轴承的副机，由于检查工作较一般常规的主轴承拆检困难，更易因“疏忽”或怕麻烦而不按期拆检，仅是测量开档和用塞尺测量径向间隙。有关的测量记录报表，亦不能明显反映主轴承是否拆开检查过。主管人员没有引起足够的重视，亦不完全了解目前各轮副机吊缸的实际操作中的真正做法，片面认为主管轮机员应该会按照有关说明书要求，认真做好各部件的维修保养工作。这说明我们的监督手段需改进，指导力量要加强。