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空压机滑油乳化故障案例
有一、引言
船舶空压机为全船主机起动与换向、发电柴油机起动提供动力和日常使用的控制空气、杂用空气，其性能直接关系到整条船的运行安全。在海上高温、高湿、高盐的环境下，空压机频繁使用的特性，使其较其他设备更容易出现故障。
H系列空压机是远洋船舶常用的一种立式、水冷、级差活塞式两级空压机。我司DWT船队配备的是两台H-74主空压机，由韩国DONGH-waPneutec公司生产，工作压力3.OMPa,额定转速rpm,排量m3/hr。其中，某轮2号空压机油底壳滑油在空气湿度大时容易乳化。这一现象已存在多年，历任主管人员多次对其进行缸头垫床检查、冷却器试压检漏，均未发现泄漏。实际使用中，在天气热湿度大的航区，一天多油底壳滑油就会变色，两天就会乳化，但在气温较低、空气干燥的时候，使用三五天或是更长时间，滑油才开始变白，停用一两天油底壳颜色则会恢复正常。笔者最近回到该轮工作，通过对油底壳乳化故障分析、研究，最终将其排除。
二、乳化的原因
乳化是一种液体以极微小的液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的作用。乳化是液一液界面现象，两种不相溶的液体，如油与水，在容器中油在上层，密度大的水在下层。若加入适当的表面活性剂，在强烈搅拌的情况下，油就被分散在水中，形成乳液状。这一过程叫乳化。能导致滑油乳化的表面活性剂种类较多，但在实际生活中通常为水。
三、滑油中的水分来源
通常说来，导致空压机油底壳滑油乳化的水分主要有两个来源：一是当空气被压缩时，空气中包含的一部分水就会作为饱和蒸汽在空压机内凝结生成冷凝水；二是空压机冷却水泄漏。水与润滑油混合、乳化，导致润滑油寿命和滑油质量下降。
1.冷凝水的形成
大气空气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成的，因此也叫作湿空气。当空气温度低于该大气压对应的露点温度（水蒸气开始凝结成水的温度）时，水汽凝结就发生在冷却物体表面，从而产生冷凝水。
对空压机而言，冷凝水的凝结主要发生在气缸和曲拐箱，这部分冷凝水会进到曲拐箱内的滑油中。
特别在空压机没有使用的时候，其冷凝水的凝结现象更加明显。这是因为空压机在非使用状态期间，气缸和曲拐箱内的温度都比较低，很容易达到相应大气压下的露点温度，从而形成凝水。
2.冷却水的泄漏
冷却水的泄漏主要在气缸组件和冷却器两个地方，主要原因是气缸套裂纹或密封不良、气缸盖裂纹或密封不良、空气冷却器冷却盘管泄漏等。通常说来，判断是否泄漏较为简单，即打开曲拐箱查看是否有水漏下：如果泄漏量较大，空压机油底壳液位就会明显上升。
四、案例背景
因疫情管控，国内实行无接触换班。根据交接班报告，该轮2号空压机最近刚刚进行过吊缸保养，但油底壳滑油乳化现象未能解决。笔者接班时，1号空压机主用，2号空压机放在手动位置。留船船员告知，2号空压机仅在进出港主机机动航行用气量大时才手动投入运行。此次船员换班恰逢国内冬季，天气寒冷、空气干燥，空压机油本身具有良好的抗乳化性，短时间运行滑油乳化现象不太明显。
由此决定先采用故障树分析法对2号空压机滑油乳化现象进行分析，并根据实际情况构建故障树，待时机成熟再作处理。
五、空压机滑油乳化故障树的建立
图1空压机滑油乳化故障树
1.故障树各要件分析(1)滑油质量差、滑油超过使用周期。空压机润滑必须选择专用的空压机油，要求具有良好的抗乳化性。如果滑油质量不过关，就有可能导致滑油乳化。该轮一直选用品牌的空压机润滑油，2号空压机吊缸时刚刚进行过滑油换新，因此这一原因可以排除。(2)滑油中进水。空压机滑油乳化的根本原因是水分子进到滑油中，在曲轴的高速搅拌下油被分散在水中，形成乳液状。①安装环境潮湿。空压机处所的机舱风机出风口在1号空压机上方，2号空压机吸气口距离1号空压机吸气口距离1.5m左右，天气凉快时没有太多影响，天气炎热时就能明显感觉到2号空压机处无风。通风不良，使得2号空压机比1号空压机的工作环境差。尽管后续修船时可以增加出风口，改善2号空压机的通风环境，但在现有的状况下，只能先从机器本身入手，将该原因暂时保留。②空压机冷却过度。冷却对空压机十分重要。船用空压机大多采用水冷，冷却效果好，可以降低排气温度，减少功耗，避免滑油温度过高，使排气中的油和水蒸气冷凝。但过度冷却会使缸壁温度过低，在缸壁结露湿气，水分会随着压缩空气通过活塞环间隙进到油底壳滑油中。该轮空压机使用淡水冷却，冷却水温度通常设置在33~34℃，冷却水进出口阀开度正常，工作时冷却水温升也正常，所以该项原因可以排除。③空压机凝水排放管路不畅。一是一级泄水阻气器故障。经检查，一级泄水阻气器没有明显故障。在国内港口换班时刚刚供应了新的备件，后续如果需要可以换新，以用于排除故障。二是卸载电磁阀故障。经检查，2号空压机卸载电磁阀起停动作正常，间歇排水定时设置为lmin,跟图纸要求一样。厂家说明书中“关于滑油乳化故障解决”提到，当产生的排水量较大、必须缩短空压机工作时，卸载电磁阀的排放间隔为10~15min,排放时间为5~10s。由此，该原因暂时列为观察项。(3)冷却水泄漏。根据轮机员的工作记录及交接班报告，该轮前一航次2号空压机刚刚进行过吊缸大修，活塞及活塞环、缸头垫床及冷却器垫床均换新，冷却器查漏也未发现泄漏点。2号空压机吊缸后工作时间较短，不用时油底壳液位也未明显增加。由此可以判断，冷却水泄漏不是油底壳滑油乳化的主要原因，故暂时排除这一原因。六、空压机滑油乳化处理过程该轮航行至南半球，当天气变热、空气湿度达到80%时，先将2号空压机卸载电磁阀间歇排水定时设定改为12min,将2号空压机设定为主用空压机投入使用。起动时机旁观察，卸载电磁阀动作正常。让电机员测量，电磁阀线圈电压正常，空压机马达电流正常，无异常声音。于是，将2号空压机投入正常使用，并作进一步观察。第二天发现，油底壳滑油变白，故障并未消失。根据故障树模型分析，结合空压机流程图分析（见图3）及以往工作经验判断，一级跟二级卸载共用一个电磁阀本体，如果内部阀芯存在泄漏水分，就会随着高压气体压向低压端，并部分泄漏至油底壳中，导致滑油乳化。可见，电磁阀内部上半部分存在问题的可能性较大。由于船舶即将靠泊澳大利亚，所以决定先对空压机油底壳滑油换新，检查、清洁曲拐箱、滑油泵吸口滤器，更换滑油泵出口细滤器，再对卸载电磁阀解体，在解决故障的同时优先保障船舶进港。船上没有卸载电磁阀库存备件，有1只原先的1号空压机换下的线圈烧毁衔铁掉落的卸载电磁阀。于是先对线圈损坏的卸载电磁阀进行解体，确认其内部结构及状况。经解体观察，换下的卸载电磁阀内部状况良好。接着对2号空压机卸载电磁阀的怀疑部位直接拆解，以验证判断。解体卸载电磁阀上半部分发现，内部阀座平面金属镀层有所脱落，阀芯也有拉毛现象（见图2），用手按压检查，有时正常，有时有卡阻现象。经对比判断，故障主要集中在卸载电磁阀上半部分阀芯，阀座镀层脱落并非主要原因。从方便实用的角度考虑，仅更换上半部分阀芯就可以解决故障。如果更换阀芯不能解决问题，则可以将2号空压机卸载电磁阀本体整体更换为1号空压机换下的卸载电磁阀本体。将更换阀芯的电磁阀装复后，对2号空压机进行运行试验，卸载电磁阀工作正常，空压机起动电流及运行电流也正常，使用中未发现其他异常情况；运行1天后观察，油底壳滑油颜色正常。之后船舶准备靠泊澳大利亚，为确保安全，仍将1号空压机设为主机，将2号空压机作为从机。当时澳大利亚刚好处于炎热的夏天，船舶靠港后按此完成，并对2号空压机的状况持续观察，滑油压力正常，油底壳滑油未再出现变色及乳化现象；运行数月，历经南北半球的四季变换，一切正常。七、结语空压机滑油乳化的原因很多，但该轮的2号空压机滑油乳化原因比较隐蔽，容易被忽略。基于技术保密的原因，厂家的说明书内容相对简单，一带而过，很少提及核心内容，而教科书中也没有这方面的相关内容。这就要求船员在实际工作中理论联系实际，不断摸索，不断提高自身业务的能力。这样，才能顺应时代的发展，保障船舶设备稳定运行。对同一故障，当多人多次用相同的方法去寻找、判断故障点不成功时，就应转变思路，分析有可能的小概率事件，并去求证，从而达到事半功倍的效果。本文浅见，旨在提供一种分析问题、解决问题的思路，以供同行参考。