關于某型柴油機無法啟動故障的處置分析

馬玉成，孫 虎，林永全

（中國人民解放軍91999 部隊，山東青島 266000）

0 引言

船舶柴油機是船舶最主要的配套設備，它應用于船舶推進動力裝置和船舶電站[1]。當柴油機作為船舶推進動力裝置時，負責為船舶提供動力，其性能好壞直接關系著船舶航行性能。若柴油機一旦出現重大故障，造成停機，輕則造成延誤船期等經濟損失，重則危害船上人員的生命財產安全[2]。

柴油機主要由燃油系統、滑油系統、冷卻系統、啟動系統等組成，是一個有機的運行整體。根據所采用的外來能源形式，柴油機的啟動方式可分為電機啟動、液壓馬達啟動及壓縮空氣啟動等[3]方式。對于大型二沖程柴油機主動力裝置而言，保證其啟動系統各部件的良好狀態，對于柴油機啟動、運行意義重大。

1 柴油機啟動原理及結構

1.1 柴油機啟動原理

啟動是指內燃機從停車靜止狀態轉入正常運行的過程，包括熱力過程的轉化和發動機加速的動力過程[4]。該船舶柴油機主動力裝置結構為二沖程形式，九缸直列式，采用壓縮空氣啟動，最高啟動壓力≤30 kg/cm2，最低啟動壓力≥9 kg/cm2。其中，柴油機啟動、換向、噴油量調節及停車均通過動力集控室轉動操縱臺上的手輪實現。按照柴油機所要求的轉向，手輪可以從“停車”位置向“正車”方向轉動，或者反之從“停車”位置向“倒車”方向轉動。手輪從“停車”位置出發，經過“啟動”區然后轉到“燃油”區，“啟動”區和“燃油”區有一部分重疊。

柴油機啟動操縱主要通過操縱臺控制閥、主啟動閥、空氣分配器、裝設在柴油機排氣側的啟動閥等共同作用實現。其中，主啟動閥啟動空氣管路中的截止閥，它在柴油機運轉、換向和停車時均保持關閉，僅在啟動時開啟。空氣分配器采用負凸輪形式，通過驅動盤固定在凸輪軸上，按照發火次序和定時要求，用壓縮空氣打開各氣缸起動閥。

在操縱臺的軸上有兩個同樣的對稱凸輪，它們各自驅動兩個控制閥，通過控制閥控制換向系統和啟動系統中的控制空氣，閥的動作通過肘節桿實現。在“啟動”區的終端時肘節桿脫開，使控制閥把放氣通道接通。

1.2 啟動過程

當把操縱臺的手輪轉到“啟動”位置，啟動空氣將從主啟動閥進入啟動空氣分配器外周的環形空間，并克服彈簧壓力把活塞壓到啟動凸輪上，當活塞被壓到啟動凸輪的凹下部分時，控制空氣經控制空氣管流向有關氣缸，啟動閥的通路被打開。進入控制活塞上部空間的控制空氣把啟動閥推開，使啟動空氣管中的壓縮空氣進入氣缸，此時曲軸連桿機構開始轉動，凸輪軸及啟動凸輪隨之轉動。原先壓在凸輪的凹下部分上的活塞此時被凸輪推起，它首先切斷控制空氣的流入通路，接著開啟控制空氣的放出通路，使控制空氣管中的空氣通過它放出，從而使閥關閉。此時，啟動凸輪的凹下部分又轉到起動空氣分配器的下一個活塞的下面，控制空氣流向按照發火次序排列的下一個氣缸的啟動閥，使此啟動閥開啟。

當操縱臺的手輪轉到“啟動”區段的下半部時，燃油已經開始噴入氣缸。這時，啟動閥如同一個止回閥，僅僅在氣缸內的壓力低于啟動空氣管中的壓力時才開啟，因此燃氣不會進入啟動空氣管。

2 故障現象、原因分析及處置過程

2.1 故障現象

柴油機在換向啟動時，船員操縱手輪從換向位置向“啟動”位置轉換，發現手輪無法轉動，柴油機啟動受阻。故障發生后，船員迅速將手輪扳回至“停車”位置，并接連進行了二次啟動，但在聽到手輪正車操縱閥皆有連通放氣的聲音情況下，手輪仍無法轉至啟動位置，連續起動三次未成功后，柴油機啟動失敗停機。

2.2 故障分析

柴油機啟動系統為手動氣控式操縱系統，利用操縱手柄帶動凸輪來操縱控制閥件啟閉，從而達到主機換向及啟動的目的。操縱空氣經盤車機聯鎖閥至手柄操控閥后，使控制閥通路，操縱空氣進入倒車換向油瓶，壓縮凸輪換向，凸輪軸換向完畢后，使換向控制閥接通，操縱空氣經雙向止回閥到達主啟動閥控制閥，主啟動閥打開，壓縮空氣按次序進入氣缸推動活塞運行，完成柴油機啟動。根據柴油機故障表象，分析導致柴油機無法正常啟動的原因可能有：

（1）柴油機換向裝置故障，凸輪軸位置不準確致使無法正常換向，與柴油機車鐘聯鎖保護，導致柴油機無法啟動。

（2）柴油機操控臺內控制閥故障，無法向主啟動閥提供啟動空氣，導致柴油機無法正常啟動。

（3）柴油機主起動閥故障，無法向起動閥提供啟動空氣，各缸無法得到啟動壓縮空氣。

2.3 故障排除

（1）根據該柴油機啟動控制系統原理，首先檢查了凸輪軸換向裝置，發現其換向位置已與車鐘位置一致，說明換向機構指示柴油機凸輪軸已完成動作，排除換向裝置故障因素。

（2）由于換向油缸操控程序正常，進一步檢查柴油機啟動壓力指示表，發現該壓力表啟動過程中無指示，說明柴油機換向后未按時接通操縱空氣，將排查重點進一步轉入操控空氣系統。

（3）打開動力集控室操控臺，啟動試驗發現正車換向控制閥閥桿未能夠在換向凸輪處釋放，閥桿卡死在操縱閥內。將操控閥拆下分解，清潔閥桿卡滯異物后回裝，柴油機一次啟動成功。

（4）柴油機啟動成功后，數次起動試驗，進一步檢查主啟動閥、啟動閥動作情況，均未發現異常，故障原因徹底排除清楚。

3 幾點思考

此次故障是柴油機換向操縱閥卡滯導致柴油機換向完畢后，操控凸輪將換向控制閥釋放時，閥桿不能靠彈簧復位，無法接通主啟動閥控制氣路，進而起動空氣無法進入啟動閥、推動柴油機正常起動。由于控制閥未能正常打開，同時也使操縱手柄換向聯鎖裝置未解除，將手柄鎖定在換向位置無法繼續向啟動位置轉動。

（1）系統設置換向控制閥，其目的是防止未換向或換向不徹底時柴油機誤起動，造成啟動失敗或機械事故。要經常通過檢查換向聯鎖裝置及啟動操縱空氣指示壓力表來判斷系統是否自鎖。

（2）系統控制閥全部為二位二通，靠彈簧復位，一旦啟動空氣中雜質過多或彈簧斷裂，便會造成閥件復位不正常，要經常手動按壓釋放側閥桿，檢查其復位功能，防止緊急情況柴油機啟動時，出現無法啟動故障。

（3）由于該柴油機主動力裝置無齒輪箱，而是直接帶動尾軸、螺旋槳旋轉提供船舶動力，因此在手動按檢閥件靈活性時，切記要在柴油機停車狀態下、合上盤車機、切斷操縱及啟動空氣情況下方可進行，防止手動按壓引起柴油機誤操作。

4 結語

柴油機啟動系統是柴油機的重要附屬系統，牽涉閥門、管路較多。由于船舶柴油機工作環境復雜，即使單純控制閥的不清潔卡滯，便有可能影響柴油機整體的運行狀態。柴油機使用管理中，要嚴格按照柴油機所屬保養規程，勤檢拭柴油機各附屬系統部件狀態。同時，在突發柴油機啟動系統故障時，要注意理清思路，結合系統結構原理，針對性拆除檢查，防止故障處置擴大化，延誤修理時間，影響船舶正常運行。