淺析船舶柴油機(jī)主要機(jī)械故障診斷和排除

吳建強(qiáng)

摘 要：船舶的日常運(yùn)行成本非常高昂，有效的運(yùn)行時(shí)間決定了船東的盈利水平。而船舶柴油機(jī)是船舶核心的動(dòng)力裝置，其一旦出現(xiàn)問題，將嚴(yán)重影響船舶的正常運(yùn)營。因此快速診斷和排除船舶柴油機(jī)機(jī)械故障具有至關(guān)重要的意義。文章通過柴油機(jī)主要機(jī)械故障的表現(xiàn)以及造成的原因進(jìn)行分析，提出柴油機(jī)機(jī)械故障的診斷及排除的方法，希望能為相關(guān)人員提供借鑒，保障船舶柴油機(jī)安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：船舶柴油機(jī)；機(jī)械故障；診斷與排除

隨著船舶機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展，船舶柴油機(jī)的制造技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，各種監(jiān)控設(shè)備及安全保障系統(tǒng)越來越成熟。但柴油機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響柴油機(jī)運(yùn)行工況的因素非常多，在運(yùn)行過程中難免會(huì)產(chǎn)生各種機(jī)械故障。如何快速分析和排除機(jī)械故障是本文研究的重點(diǎn)。

1 對船舶柴油機(jī)故障分析

1.1 故障類型的分類

船舶柴油機(jī)故障形式有多種，將其進(jìn)行分類，可以分為三個(gè)類型：（1）結(jié)構(gòu)性原因。這一類型的原因主要包括設(shè)計(jì)以及選材的不合理，導(dǎo)致船舶柴油機(jī)出現(xiàn)故障。容易因選材出現(xiàn)故障的如高壓油管、噴油器、曲軸軸瓦、排氣閥和控制系統(tǒng)中的多位多通閥閥芯等。（2）工藝性原因。任何一道安裝工藝或步驟都有嚴(yán)格的要求，安裝誤差范圍嚴(yán)格執(zhí)行，做到精益求精。如果基本的工藝要求不能達(dá)到，自然生產(chǎn)出來就已經(jīng)存在了缺陷，在運(yùn)行過程中缺陷會(huì)逐漸被放大，最終導(dǎo)致柴油機(jī)出現(xiàn)故障甚至損壞。（3）管理原因。在實(shí)際的操作中，操作者違反操作規(guī)程或疏于進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)，導(dǎo)致主機(jī)運(yùn)行工況逐漸惡化，最終導(dǎo)致柴油機(jī)損壞。

1.2 船舶柴油機(jī)在故障發(fā)生的預(yù)兆分析

在船舶柴油機(jī)在故障發(fā)生之前，一般會(huì)有一定的預(yù)兆。首先，會(huì)出現(xiàn)各種壓力、溫度偏離正常值；其次，柴油機(jī)的性能所下降，比如柴油機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下，排溫逐漸升高、油耗增加、排煙管冒黑煙、出現(xiàn)異常振動(dòng)或噪音等；最后，操作性能方面，如啟動(dòng)壓縮空氣消耗量增加、倒車換向不及時(shí)、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定、柴油機(jī)無法啟動(dòng)或單缸不發(fā)火等現(xiàn)象；另外，出現(xiàn)漏油漏水現(xiàn)象，如柴油機(jī)曲軸箱中的潤滑油液面出現(xiàn)升高或滑油出現(xiàn)乳化現(xiàn)象。排煙管冒白煙等。各種不正常想象都預(yù)示著機(jī)器可能或者已經(jīng)出現(xiàn)故障，如果不及時(shí)查明原因，可能導(dǎo)致更加嚴(yán)重的故障發(fā)生。

2 船舶柴油機(jī)機(jī)械故障診斷方法

2.1 對設(shè)備運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)測

現(xiàn)代的船舶柴油機(jī)安全運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)自動(dòng)化，基本都配備有機(jī)艙檢測系統(tǒng)及主機(jī)遙控系統(tǒng)。機(jī)艙檢測報(bào)警系統(tǒng)可以將影響主機(jī)運(yùn)行的各種性能參數(shù)集中的反饋到集控中心。如出現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)報(bào)警。但實(shí)際運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)警或出現(xiàn)異常情況而不報(bào)警的情況。所以運(yùn)行管理重點(diǎn)需要保障各種檢測設(shè)備及傳感器處于正常工作狀態(tài)，定時(shí)對各類傳感器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。另外除了自動(dòng)檢測報(bào)警系統(tǒng)外，主機(jī)機(jī)旁還有一套機(jī)械式儀表系統(tǒng)，機(jī)械式儀表工作相對穩(wěn)定直觀，不易發(fā)生故障。在日常運(yùn)行管理的過程中，需要經(jīng)常核對機(jī)旁與自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的參數(shù)是否一致，發(fā)現(xiàn)誤差較大時(shí)，需要及時(shí)消除，否則可能會(huì)造成誤判，延誤處理故障的時(shí)機(jī)，造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。

2.2 故障診斷方法分析

2.2.1 觀察法。有些較早的主機(jī)，沒有配備檢測報(bào)警系統(tǒng)，我們可以通過觀察法對主機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。各種不正常的現(xiàn)象都可以反饋出柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。柴油機(jī)正常的排煙是淺灰色的，如果發(fā)現(xiàn)冒黑煙，可能預(yù)示噴油器霧化不良或者噴油定時(shí)滯后；冒白煙說明排煙中含有大量的水分，可能是氣缸漏水；如果發(fā)現(xiàn)冒藍(lán)煙可能是刮油環(huán)磨損超標(biāo)無法起到刮油作用導(dǎo)致較多滑油進(jìn)入氣缸。我們可以通過觀察各種現(xiàn)象，基本可以判斷出故障發(fā)生的原因和發(fā)生的部位，及時(shí)排除故障。

2.2.2 聽診法。通過對柴油機(jī)運(yùn)行過程中各個(gè)部位的聲音判斷機(jī)器是否處于正常狀態(tài)。通常情況下，不同部位的異響都可以判斷出故障的原因。如當(dāng)排氣閥出現(xiàn)異常敲擊聲，則表明排氣閥活塞可能出現(xiàn)故障，不能保證及時(shí)關(guān)閉；當(dāng)氣缸出現(xiàn)異常敲擊聲時(shí)，可能是柴油機(jī)的噴油定時(shí)太提前，爆壓過高所致；柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)，缸頭聽到漏氣的聲音，且該缸啟動(dòng)不發(fā)火，表明氣缸啟動(dòng)閥閥芯卡死無法關(guān)閉導(dǎo)致漏氣，壓縮時(shí)達(dá)不到點(diǎn)火溫度導(dǎo)致氣缸不發(fā)火。

2.2.3 觸摸以及嗅聞法。柴油機(jī)各部位的溫度可以直接反饋出其工作狀態(tài)，大部分監(jiān)控點(diǎn)都有溫度表可以直接讀數(shù)。但有些地方并沒有安裝溫度表，我們就可以直接用觸摸法來判斷，如啟動(dòng)空氣管、曲拐箱導(dǎo)門蓋等位置均可直接觸摸，判斷是否存在溫度超高情況。也可以通過嗅聞法，漏油、局部燒焦等均會(huì)發(fā)出刺鼻的味道。這種方法也比較直觀和快速發(fā)現(xiàn)故障。

2.2.4 測試和化驗(yàn)。可通過PH或化學(xué)方法檢測冷卻水的硬度，如發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)更換冷卻水或添加水處理劑。另外還可以通過光譜分析法檢測滑油的金屬顆粒含量、大小及類別來判斷主機(jī)內(nèi)部的磨損情況及磨損部位。如顆粒度超標(biāo)可能是自清濾器濾網(wǎng)是否存在缺陷或填料、活塞環(huán)出現(xiàn)泄漏的情況；如發(fā)現(xiàn)合金粉末則表明軸承軸瓦出現(xiàn)異常磨損。通過檢測化驗(yàn)法可以科學(xué)準(zhǔn)確判斷出柴油機(jī)的各系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

3 船舶柴油機(jī)典型故障的排除

3.1 主機(jī)啟動(dòng)困難

3.1.1 啟動(dòng)壓縮空氣壓力不足，達(dá)不到發(fā)貨轉(zhuǎn)速。需要檢查啟動(dòng)空氣系統(tǒng)是否有漏氣；或者排氣閥漏氣，當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入氣缸，在壓縮沖程中環(huán)節(jié)，壓縮空氣從排氣閥泄漏，導(dǎo)致壓縮溫度達(dá)不到油霧燃點(diǎn)。我們可以通過研磨或機(jī)加工的方式恢復(fù)排氣閥與閥座良好的接觸面。

3.1.2 燃油系統(tǒng)故障。主要有噴油器堵塞或霧化不良、高壓油泵齒條卡死在停油的位置或高壓油泵柱塞咬死在上止點(diǎn)位置。我們可以通過拆檢清潔柱塞、針閥偶件，發(fā)現(xiàn)損傷，及時(shí)更換。

3.2 柴油機(jī)運(yùn)行氣缸出現(xiàn)異常敲擊聲音

柴油機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常敲擊聲主要的原因有兩種，一是缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件松動(dòng)、間隙超標(biāo)等原因，造成零部件間的相互撞擊；另一種是燃燒故障造成的敲缸，如噴油定時(shí)過早、噴油器霧化不良或漏油導(dǎo)致燃燒滯后而產(chǎn)生的敲缸。由于以上兩種敲擊聲產(chǎn)生的機(jī)理不同，可通聽診法，并結(jié)合相關(guān)參數(shù)來判斷，或者通過排除法按故障發(fā)生的可能性從高到低逐項(xiàng)拆檢排除，直至發(fā)現(xiàn)問題所在。發(fā)現(xiàn)松動(dòng)零部件的，需按扭力要求重新上緊，如是燃燒方面的原因，需檢查噴油提前角是否符合要求、檢查霧化器的噴油效果及霧化器的密封狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)調(diào)整或更換備件。

3.3 柴油機(jī)排氣溫度過高

柴油機(jī)排煙高主要有兩種情況：噴油器霧化不良或漏油，導(dǎo)致燃燒滯后；掃氣箱掃氣壓力低或者掃氣溫度過高，可能是空冷器空氣端堵塞造成壓力低或者冷卻水端結(jié)垢，冷卻效果不佳導(dǎo)致掃氣溫度偏高；增壓器效率低。可能是增壓器葉輪積垢或葉輪損傷，導(dǎo)致壓氣效率減低。我們可以通過定期拆檢清潔相關(guān)部件，保證各零部件處于最佳工作狀態(tài)。

3.4 增壓器震動(dòng)

增壓器喘振主要原因是進(jìn)氣道和出氣堵塞、主機(jī)啟動(dòng)或停車時(shí)壓氣機(jī)進(jìn)氣壓力大幅波動(dòng)導(dǎo)致。喘振的表現(xiàn)形式是間歇式的。另外一種是強(qiáng)烈持續(xù)的振動(dòng)，主要是增壓器由于葉片損傷或軸承異常磨損等原因造成運(yùn)動(dòng)部件動(dòng)平衡遭到破壞而產(chǎn)生的劇烈振動(dòng)。為避免或排除以上故障，要求管理人員做好增壓器內(nèi)部清潔保養(yǎng)工作，對運(yùn)動(dòng)部件定期檢查并測量相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)處理或更換備件。

4 結(jié)束語

總之，船舶柴油機(jī)在運(yùn)行中存在諸多問題，通過觀察法、聽診法、觸摸以及嗅聞法以及測試和化驗(yàn)，再結(jié)合相關(guān)科學(xué)手段，對船舶柴油機(jī)主要機(jī)械故障診斷是必不可少的，找準(zhǔn)船舶柴油機(jī)的主要機(jī)械故障的原因，才能有根據(jù)的將故障做到預(yù)防以及排除。