某型柴油機振動異常故障排除

丁洪兵，蔣世明，徐慧峰

(海軍上海地區裝備修理監修室，上海 200136)

某船進廠修理期間，發現其左柴油機振動異常，尤其是在較高負荷時，相繼有幾十次滑油管、海水管、高壓空氣管等多種管路發生斷裂，船上多處管路用橡膠管暫時代替，或用粗鐵絲暫時將振動劇烈的管路固定，但還是經常斷裂，甚至將直徑12mm左右的機腳螺栓振斷。該柴油機經過系泊試驗，各工況熱工參數全部正常，但是振動烈度(26.6mm/s)達到容忍工作狀態，振動加速度最大值為58.1 m/s2，對機組的安全運行造成極大隱患，嚴重影響了該船的正常使用。

1 異常振動原因分析

通過測試同型號的6臺柴油發電機組的排溫、爆壓以及缸壁、機體、機帶泵、管路、發電機、調速器和船體的振動等技術參數，并將技術參數全面分析對比，頻譜結構中出現了嚴重的與曲軸轉動頻率相關的線譜 (主要為50 Hz，其次為87.5 Hz)，由于水泵泵體測試中50 Hz分量并不突出，因此，50 Hz分量應與水泵軸頻無關，50 Hz及87.5 Hz分量應當是與主動力傳遞組件相關部件出現故障。綜合判斷，該柴油機振動異常的主要原因是與曲軸相關的旋轉運動部件異常導致，如曲軸軸瓦異常、曲軸減振器銷柱磨損過大。

2 異常振動排查方案

針對這種情況，確定了以調整柴油機各缸工作均勻性、柴油機動力傳遞組件 (與曲軸系相關部件)排查為重點，兼顧其它可能影響因素，由簡到繁進行工程實施。

2.1 基本檢查

1)檢查柴油機安裝固定螺栓是否松脫，如有發現則按規定力矩進行緊固。

2)檢查曲軸平衡塊螺栓的緊固情況，如有發現松動則按規定轉矩進行緊固、鎖緊。

3)檢查活塞環與缸壁的磨損情況。利用泵噴油器安裝孔，將活塞盤車至下止點，使用內窺鏡檢查缸壁磨損情況。根據磨損情況決定是否吊缸并展開下一步檢查或更換磨損部件。

2.2 燃油系統調校

1)靜態檢查噴油泵齒條設定的正確性，在6缸噴油泵齒條處于22分度位置時，所有汽缸噴油泵齒條所處的位置差不應大于1.5分度。

2)進行各缸噴油泵柱塞行程調校，使最大燃燒壓力滿足小于14.4MPa、各缸最大燃燒壓力差小于0.8MPa、最大排氣溫度＜700℃、各缸排氣溫差＜55℃，本調校在柴油機可用最大功率工況下進行。

2.3 擺式減振器排查

1)打開擺式減振器的檢查孔，對取出擺銷進行檢查和測量，并對襯套內徑進行測量，根據測量結果決定是否對擺式減振器進行拆卸。檢查應對全部12副擺銷和襯套。

2)拆卸擺式減振器，嚴格按照擺式減振器拆檢工藝拆卸外圍牽連部件 (調速器、飛車保護裝置、淡水泵、海水泵、燃油泵、滑油泵、滑油細過濾器、管路等)，并分解擺式減振器。

3)對分解后的擺式減振器各部件進行全面仔細測量 (包括幾何尺寸、形狀公差、配對重量等)，修理和更換超差部件。

4)嚴格按照相關工藝回裝。

2.4 主軸承及軸瓦排查

1)測量全部主軸承間隙及軸瓦磨損是否超差。

2)進行動力傳遞組件拆卸，嚴格按照相關拆檢工藝拆卸外圍牽連部件，并分解動力傳遞組件。

3)對分解后的動力傳遞組件各部件進行全面仔細測量 (包括幾何尺寸、形狀公差等)，修理和更換超差部件。

2.5 管路系統排查

檢查排氣管路的安裝與固定狀態，其變形是否異常，限位拉桿是否過緊，固定螺栓是否松脫，彈性支撐是否老化失效，發現異常應予以糾正。

3 排查過程中發現的問題與處理方法

在排查過程發現了一些問題與前期分析的原因基本一致，并對存在的問題進行了整改，具體情況如下。

1)檢查擺式減振器擺銷與襯套的尺寸及配合間隙、磨損情況。拆檢發現擺式減振器4#襯套與擺銷配合處出現50mm×15mm的明顯磨損 (見圖1)。同時發現2#擺塊上2只襯套襯套橢圓度 (標準應小于0.07mm)超差 (見表1)。通過換新、調整安裝角度等辦法對此進行了修復。

圖1 4#襯套磨損處

表1 襯套橢圓度超差

2)擺式減振器相對擺塊進行稱重調整及外形尺寸復核。根據該型柴油機修理技術標準，擺塊稱重檢查的要求是:如果擺錘和蓋子換新，應保證每對相對應的擺錘 (含封蓋、螺栓、墊片)的質量相等，相對應的擺錘質量的差值 (在每對擺錘中)不大于60 g。擺式減振器相對擺塊進行稱重檢查，檢測結果見表2。可以看出，擺式減振器相對擺塊質量超差嚴重。對此，采取了重新選換蓋板或在蓋板相應位置去除部分質量等措施進行了修復。

表2 左柴油機擺式減振器稱重檢測結果

3)檢查全部主軸承情況 (共14道)。檢查發現，笫2道主軸承上下軸瓦有3道超過修理標準的明顯劃痕、笫6道主軸承下軸瓦有5mm長的裂紋。對此工程上采取了更換左柴油機損壞的第2道上下軸瓦和笫6道下軸瓦，對劃痕較多的第2道、第4道、第6道主軸頸采用砂布和滑油拋光銳邊處理等措施。

4 排查前后情況對比

柴油機修復后，經過系泊試驗驗證，在額定工況下各項技術指標參數符合技術要求，振動異常情況得到明顯改善，具體情況如下。

1)爆壓及排溫。排查后各缸爆壓及排溫均在正常范圍，見表3。

表3 各缸爆壓及排溫表

2)振動烈度。排查前為26.6mm/s，C級(容忍工作狀態);排查后為11.6mm/s，B級 (正常工作狀態)。排查后柴油機振動狀態有很大改善，已達到較好工作狀態，排查前后振動烈度測試數據見表4。

表4 排查前后振動烈度測試數據表 mm/s

3)機體振動加速度排查前后柴油機機體振動加速度測試數。

排查后機體振動加速度明顯減小，最大值由58.1 m/s2減小到23.86m/s2，總體呈現正常振動狀態，見表5。

表5 柴油機機體加速度測量數據 m/s2

5 結束語

經過異常振動的原因分析與排查，此次修理準確的找到了故障原因，并制定了有效的修理方案，大大地降低了振動烈度，解決了該柴油機振動過大的問題。