某船發(fā)電柴油機(jī)排氣溫度過高故障分析及排除

彭 陳

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某船發(fā)電柴油機(jī)排氣溫度過高故障分析及排除

彭 陳

（江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211170）

針對船舶發(fā)電柴油機(jī)排氣溫度過高故障現(xiàn)象，根據(jù)故障實(shí)例進(jìn)行原因分析，提出發(fā)電柴油整機(jī)、一缸或幾缸發(fā)生排氣溫度過高現(xiàn)象的考慮因素；對柴油機(jī)的噴油器、機(jī)械負(fù)荷、燃油質(zhì)量、進(jìn)排氣閥、空冷器、增壓器等可能故障點(diǎn)進(jìn)行查找、維修，查出增壓器的渦輪側(cè)透平油變質(zhì)，導(dǎo)致軸承燒毀，致使增壓器效率下降，燃油不完全燃燒，柴油機(jī)排氣溫度升高；提出預(yù)防故障發(fā)生措施，供輪機(jī)人員在日常維修過程中借鑒參考，確保發(fā)電柴油機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

船舶發(fā)電柴油機(jī)；排氣溫度；故障排除

柴油機(jī)排氣溫度過高主要是燃油在氣缸內(nèi)燃燒不完全而在排氣管中發(fā)生二次燃燒。排氣溫度過高會影響柴油機(jī)的正常工作，例如造成排氣管破裂引起火災(zāi)、活塞與氣缸的氣蝕磨損、氣閥燒蝕等故障，導(dǎo)致增壓器的轉(zhuǎn)速降低，增壓器效率下降，進(jìn)而造成充氣系數(shù)降低，不能正常工作，不僅會影響柴油機(jī)的安全性與穩(wěn)定性，還會降低柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。本文對船舶發(fā)電柴油機(jī)排氣溫度過高這一故障現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)例分析，查找故障原因，提出排除故障的對策。

一、故障現(xiàn)象

某船舶發(fā)電柴油機(jī)型號為KHDBA6M528，額定功率為300KW，標(biāo)定轉(zhuǎn)速為650r/min，增壓器型號為VTR200，脈沖增壓。該發(fā)電機(jī)在相同負(fù)荷轉(zhuǎn)速下，各缸排煙溫度明顯高于其他兩臺。經(jīng)初步檢查，發(fā)現(xiàn)燃油表、滑油表、冷卻水壓力表的讀數(shù)均正常，增壓空氣壓力表、轉(zhuǎn)速表損壞，不能正常顯示；增壓器渦輪側(cè)透平油乳化且顏色變黑，發(fā)電柴油機(jī)冒黑煙。

二、故障原因分析

排氣溫度是反映發(fā)電柴油機(jī)熱負(fù)荷大小的重要參數(shù)，影響排氣溫度的主要是換氣質(zhì)量和燃油噴射與燃燒質(zhì)量；在發(fā)電柴油機(jī)管理中，影響換氣質(zhì)量的因素主要是廢氣渦輪增壓器故障、進(jìn)氣系統(tǒng)泄漏、空氣冷卻器堵塞與臟污、進(jìn)氣總管著火、氣道臟堵、排氣閥故障；影響燃油的噴射與燃燒質(zhì)量的因素主要是燃油質(zhì)量問題、各缸負(fù)荷不均勻、噴油器霧化不良、噴油正時(shí)問題[1]。

在解決發(fā)電柴油機(jī)排氣溫度過高時(shí)，如果盲目逐項(xiàng)查找故障原因，會花費(fèi)大量的精力。筆者認(rèn)為，在分析發(fā)電柴油機(jī)排氣溫度過高時(shí)，首先要分析的是整機(jī)排氣溫度過高還是個(gè)別缸排氣溫度過高。

當(dāng)個(gè)別缸或者幾個(gè)缸發(fā)生排氣溫度過高時(shí)，應(yīng)該檢查：（1）排氣溫度表是否有誤差或者損壞；（2）噴油壓力是否過低、定時(shí)是否滯后；（3）噴油泵管道或者調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有無卡滯；（4）掃排氣口是否臟堵，掃排氣閥有無泄漏；（5）氣缸壓縮壓力是否正常；（6）各缸負(fù)荷是否正常。

當(dāng)整機(jī)排氣溫度過高時(shí)，應(yīng)該檢查：（1）增壓器提供的增壓空氣壓力、流量是否正常；（2）空氣經(jīng)過中冷器的壓降是否超過正常值；（3）進(jìn)氣溫度是否過高、柴油機(jī)是否超負(fù)荷；（4）增壓器進(jìn)氣濾器是否臟堵；（5）燃油噴射粘度是否合適（檢查預(yù)熱溫度）[2]。

對于投入使用不長的發(fā)電柴油機(jī)，發(fā)生排氣溫度過高一般是單一原因引起的，可以針對性地檢修。老舊的發(fā)電柴油機(jī)需要綜合分析，各個(gè)參數(shù)的全面分析是解決問題的關(guān)鍵。

三、故障排查及處理

1.噴油器霧化不良

霧化加熱溫度太低，不能滿足噴油器對燃油霧化粘度的最低要求以及噴油器故障等引起霧化不良，燃燒不完全，造成耗油率加大，排溫升高[3]。對發(fā)電柴油機(jī)排溫最高的1號缸進(jìn)行拆卸，進(jìn)行霧化檢查，發(fā)現(xiàn)其氣閥壓力為2 150Pa/cm2，小于說明書規(guī)定的2 850Pa/cm2，而且發(fā)現(xiàn)油頭有滴油現(xiàn)象，立即更換此噴油器，實(shí)驗(yàn)后其排氣溫度與其它各缸一致，1號缸排氣溫度明顯下降，霧化不良一般發(fā)生在個(gè)別缸，不會發(fā)生在所有缸，同時(shí)根據(jù)各缸的排氣溫度基本一樣，說明各缸的噴油量基本一樣，可以排除霧化不良引起故障現(xiàn)象。

2.船舶柴油機(jī)負(fù)荷

柴油機(jī)負(fù)荷增加，充氣系數(shù)降低，燃燒速率降低，耗油率增加，排氣煙度急劇變濃，如果繼續(xù)加大供油量，沒有完全燃燒的燃油將在排氣管中發(fā)生二次燃燒，此時(shí)柴油機(jī)會冒黑煙，排氣溫度升高[4]。1號缸更換油頭后，排氣溫度降低到與其他各缸基本一致，說明所有缸噴油量基本相同，排除柴油機(jī)負(fù)荷不均引起故障。

3.燃油質(zhì)量

燃油的質(zhì)量不合格，導(dǎo)致霧化不良，燃燒惡化，排氣溫度升高[5]。該發(fā)電柴油機(jī)使用的燃油與其它兩臺一樣，經(jīng)查副機(jī)日志，該柴油機(jī)使用的燃油一直沒有改變，燃油溫度也一直恒定，之前也不存在排溫過高現(xiàn)象，因此可以排除燃油質(zhì)量問題。

4.噴油正時(shí)檢查

如果噴油正時(shí)調(diào)節(jié)不正確，引起噴油過遲就會引起燃油在緩燃階段沒有來得及燃燒，而在膨脹階段燃燒。后燃會引起工質(zhì)的膨脹比減小，排氣溫度升高，機(jī)器的熱效率下降，熱負(fù)荷增加[6]。經(jīng)過查看副機(jī)日志，各缸的排煙溫度基本一樣。檢查機(jī)器各缸的高壓油泵的油門刻度都在同一位置，各缸的噴油提前角均為15°，與說明書一致，在此條件下，進(jìn)行試車，排氣溫度仍然居高不下。

5.氣閥故障分析

氣閥發(fā)生裂紋或者關(guān)閉不嚴(yán)，造成漏氣，會引起二次燃燒，造成排氣溫度升高。對氣閥進(jìn)行檢修，調(diào)整氣閥間隙，測量各缸示功圖，經(jīng)過比較最大壓縮壓力都正常，基本可以排出氣閥和缸內(nèi)漏泄的可能，試車后，排溫仍然變化不大。

6.空冷器檢查

空氣冷卻器空氣側(cè)臟堵，進(jìn)氣總管空氣壓力降低，進(jìn)氣量減少，排氣溫度升高；空冷器海水側(cè)冷卻效果不佳，進(jìn)氣總管空氣溫度升高，密度降低，排氣溫度升高。對空氣冷卻器清洗、檢查、試壓，清洗空冷器海水側(cè)與空氣側(cè)換熱面的雜質(zhì)，保證空氣流通與空氣足夠的冷卻效果，經(jīng)過試車檢查，溫度沒有明顯降低[7]。

7.增壓器檢修

增壓器的軸承與軸封處被污染，致使軸承燒損，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動受阻，進(jìn)而轉(zhuǎn)速降低，增壓壓力降低[8]；渦輪葉片變形、損壞都會導(dǎo)致轉(zhuǎn)速下降，增壓壓力下降，柴油機(jī)發(fā)生不完全燃燒，排氣溫度升高；壓氣機(jī)進(jìn)口濾網(wǎng)與擴(kuò)壓器通道污損導(dǎo)致壓氣機(jī)葉輪背面封漏氣，新鮮空氣與廢氣混合一起排入空氣中，導(dǎo)致壓力下降，排氣溫度升高。

鑒于此，拆檢廢氣渦輪增壓器，由于濾網(wǎng)不久前清洗過，經(jīng)查濾網(wǎng)比較清潔，排出濾網(wǎng)臟堵引起排氣溫度升高的可能。檢修過程中，從渦輪側(cè)的透平油觀察孔發(fā)現(xiàn)油質(zhì)變黑，且渦輪的軸承燒毀。透平油變質(zhì)原因主要是由于氣封不足，引起廢氣進(jìn)入透平油中并在軸承處結(jié)碳，碳粒混入透平油中，致使軸承不能得到充分的潤滑，摩擦生熱，軸承燒毀，轉(zhuǎn)速下降，致使增壓器的壓力降低，排氣溫度升高。同時(shí)發(fā)現(xiàn)軸封處、噴咀環(huán)有結(jié)碳、渦輪的廢氣通道污損，主要是燃燒不良所致，輪機(jī)員對臟污的位置進(jìn)行清洗，更換了軸承，試車后柴油機(jī)排溫恢復(fù)正常，排氣溫度如表1所示。

表1 渦輪增壓器維修前后發(fā)電柴油機(jī)的排溫對比

四、結(jié)束語

通過對發(fā)電柴油機(jī)排溫過高故障的分析與檢修，總結(jié)出1號缸排溫過高是氣閥壓力過低同時(shí)伴隨油嘴漏油現(xiàn)象，導(dǎo)致排氣溫度過高。另外整機(jī)排氣溫度過高主要是兩個(gè)方面原因，一是渦輪的透平油變質(zhì)，引起軸承燒毀；二是渦輪的廢氣道污染損壞，導(dǎo)致噴嘴環(huán)結(jié)碳。以上兩方面的原因使廢氣渦輪增壓器效率顯著降低，壓氣機(jī)不能提供足量的空氣，引起燃燒不完全，最終引起機(jī)器的排氣溫度升高。

輪機(jī)員除了一般的維護(hù)保養(yǎng)工作之外，還要注意以下幾點(diǎn)預(yù)防措施:（1）確保合適負(fù)荷。柴油機(jī)不能長期低負(fù)荷運(yùn)行，否則會導(dǎo)致增壓器渦輪側(cè)氣封不足，透平油變質(zhì)，軸承損壞，增壓器轉(zhuǎn)速降低，掃氣壓力降低。（2）做好透平和空冷器的維護(hù)工作。定期對增壓器清潔，如果條件準(zhǔn)許，用清水對渦輪端清洗，空冷器用化學(xué)清洗劑清洗，定期檢查空冷器壓差。（3）定期對掃氣系統(tǒng)清潔，縮短清理周期，清潔氣口時(shí)，檢查口琴閥是否完好。（4）定期檢查油頭、高壓油泵，使之處于良好工作狀態(tài)。（5）平時(shí)船舶保養(yǎng)過程，注意更換銹蝕的海水管路，減小空冷器海水側(cè)的壓力損失。

柴油機(jī)排氣溫度過高的原因比較多也比較復(fù)雜，必須認(rèn)真多方面的分析與排查，找出主要原因，才是解決故障的有效途徑。

[1]孫培廷.船舶柴油機(jī)[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2002．

[2]黃少竹.現(xiàn)代船舶柴油機(jī)故障分析[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2005．

[3]魏海軍，張存有，田文國.船舶動力裝置管理及案例分析[M].大連：大連海事大學(xué)出社，2011．

[4]郭春文.“BJ”輪發(fā)電柴油機(jī)排煙高溫的故障分析與排除[J].青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（4）：20-24.

[5]韓學(xué)勝，李文雙.“育才”輪3~#發(fā)電機(jī)排煙溫度過高原因分析[J].世界海運(yùn)，1999（3）：38-39.

[6]蒙緒武.柴油機(jī)排氣溫度過高的原因分析和解決措施[J].船海工程，2003（6）：37-38.

[7]楊明亮，俞文勝.某船主機(jī)排氣溫度過高起因及排除方法[J].船海工程，2016（1）：117-119.

[8]朱峰，畢春娜.“阿波羅”輪No.2發(fā)電機(jī)排煙溫度過高原因之分析[J].世界海運(yùn)，1998（4）：28-31.

Fault Analysis and Elimination of Exhaust Gas Temperature of A Marine Diesel Engine

PENG Chen

（Jiangsu Maritime Institute, Nanjing, Jiangsu 211170, China）

Aiming at the marine diesel generator exhaust high temperature fault phenomenon, the article analyzes the reasons according to the fault examples, puts forward consideration of diesel electric machine, a cylinder or cylinder exhaust temperature is too high; the diesel engine fuel injector, mechanical load, fuel quality, exhaust valve, air cooler, supercharger may be the fault point search, maintenance, found the turbine supercharger side of turbine oil metamorphism, led to bearing burned, resulting in decreased efficiency of turbocharger, the incomplete combustion of fuel, diesel engine exhaust temperature; puts forward the preventive measures for turbine failure, used for reference in the maintenance process, ensuring the safe and stable operation of diesel engine.

marine diesel engine; exhaust temperature; trouble shooting

（責(zé)任編輯 王傲冰）

U664.121

A

1008—6129（2016）05—0101—04

2016—08—18

江蘇省航海學(xué)會科研項(xiàng)目——“基于SCR技術(shù)柴油機(jī)尾氣處理系統(tǒng)及系統(tǒng)控制策略研究”，項(xiàng)目編號：2015C03。

彭陳（1983—），黑龍江大慶人，江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師。