船舶輪機主要設備故障現象分析及處理研究

陳峰 閆城 楊強

摘要：輪機是船舶系統核心構成之一，受長期連續運行及外部環境的影響，輪機設備故障不可避免。本文總結船舶輪機設備常見故障，分析故障產生原因并給出對應的處理措施，提高輪機設備故障挖掘、排除能力，確保輪機系統高質量運行。

關鍵詞：輪機設備;故障排除;爆缸故障

0 ?引言

船舶輪機主要設備故障的排除需遵循一定流程，即根據故障表現判斷其來源，分析為單一故障或多個故障疊加，然后推測故障所在位置，并結合以往維修經驗及一定技術手段驗證推測結果。采取科學的故障排查、檢修流程，適當選擇檢修技術，可在短時內將故障有效排除，有必要對輪機設備故障現象的分析、處理經驗進行總結。

1 ?輪機設備故障現象及原因分析

1.1 柴油機故障

1.1.1 拉缸故障

拉缸故障常發于船舶輪機柴油機位置，直接表現為運行摩擦，伴隨聲響產生并導致柴油機轉速降低甚至停轉。另外，拉缸故障還伴隨油溫升高現象，油箱位置有煙氣冒出，排氣系統異常。

導致拉缸故障的原因比較復雜，但多與潤滑油潤滑效果不足有關。例如，潤滑油油膜破壞，導致設備結構間發生干磨，長時間摩擦使柴油機溫度上升、金屬構件受熱變形，引發拉缸故障。另外，潤滑油質量不達標或變質也是導致拉桿故障的基本原因。

1.1.2 爆缸故障

爆缸故障多發于異常天氣或柴油機長時間運行的情況下，該故障對船舶運行安全有較大影響。故障發生后，柴油機無法正常運行，導致輪機設備停運，其直接表現包括突然停運、飛輪卡死、循環水溫度突增等。

爆缸故障一般由潤滑油路異常導致。例如，油路被泥沙等雜質堵塞，影響潤滑程度而引發爆缸，或因柴油機運行過程中受較大阻力限制而超負荷運轉。

1.2 油泵故障

油泵故障通常表現為輪機振動幅度增加、油泵輸出異常、主油泵馬達轉速降低、輪機間歇性運轉等。

油泵內出現裂縫，或循環系統被泥沙等雜質堵塞是引發油泵運行失穩的關鍵原因。另外，輪機內球頭與滑履相撞擊也可能導致油泵故障。嚴重的主油泵故障會迫使船舶停運，因此該故障發生后必須第一時間進行處理，及時更換破損設備，以將故障帶來的不利影響控制在最小范圍。

1.3 油水分離器故障

油水分離器故障可被故障報警系統監測，出現異常后，報警器給出報警信號，提示管理人員進行檢查。另外在某些特殊檢測過程中，也容易觸發油水分期器故障報警系統。

油水分離器被安裝在船舶輪機靠外側的位置，易受到外部環境的干擾，或因密封不佳而導致內部系統受損。船舶航行過程中，海水不斷腐蝕輪機設備，也會導致油水分離器損壞而無法正常運行。

1.4 交匯點故障

交匯點即船舶輪機不同設備、體系間的銜接處，該部位也是故障高發區，易導致輪機主要設備運行異常。輪機交匯點可分為旁通、隔離和共用三類。

①液壓舵安全閥、柴油機節溫器等結構均屬于旁通交匯點，其核心功能為隨參數變化而控制目標物的轉移[1]。旁通交匯點常見故障為流量不足和運行異常，例如因安全閥旁通導致舵油缸無法正常運行。

②隔離交匯點指柴油機氣缸、冷卻器等，常見故障多為壓力值異常升降。例如，氣缸蓋無法正常發揮阻隔高壓燃氣與冷卻系統的作用，導致柴油機水箱升溫膨脹，并產生氣泡和油花。

③共用交匯點中，單個設備可同時控制兩個及以上系統的運行狀態，其中某一系統故障可能連帶其他系統出現故障。例如，五點式追隨系統同時控制兩個軸向柱塞式泵，其中一個出現卡頓后，另外一個也無法正常運行。

2 ?輪機設備故障分析及處理流程

2.1 現象發覺

船舶輪機設備故障發生后常伴隨一些可被直觀觀察的現象，實時觀測輪機主要設備運行情況，即可有效、及時發現故障問題。對比設備故障前后的運行狀態，如功能性發揮、參數變化、有無異常現象（聲音、氣味、振動），可判斷設備是否出現異常。確定故障現象后，可結合以往故障處理經驗，初步判斷故障可能發生的位置、發生原因等，預估處理措施，并進行進一步分析驗證。

2.2 故障分析

故障分析可準確了解故障發生位置及誘發原因。船舶輪機系統中，各設備、構件之間聯系密切，任何一個設備或部件發生故障后，都可能影響其他設備的正常運行。因此在故障分析時，要從整體上進行觀察和判斷，結合故障表現、維修保養歷史信息、專業知識及相關經驗，對輪機設備故障做綜合、客觀的分析，將與故障有關的因素相聯系，準確定位故障目標。另外，考慮到故障排除效率，在分析時應具備一定側重點，從故障現象的差異入手，提高故障分析速度。

2.3 初步判斷

結合故障分析結果及現有理論，初步判斷故障位置、屬性和原因，并設計相應的處理方案及處理步驟。

2.4 假設證實

初步判斷中作出的假設需得到進一步證實，通過拆解、觀察、檢測、試驗等手段，確定故障真實位置及原因，并采取對應的措施進行處理。每一處理步驟之后，對其準確性進行檢測。

3 ?輪機設備常見故障的處理措施

3.1 柴油機故障處理措施

3.1.1 拉缸故障

柴油機拉缸故障處理要點有三：第一，結合柴油機類型及運行條件，合理選擇潤滑油，確保其發揮足夠的潤滑作用。第二，定期進行潤滑油更換，避免其發生變質或被污染。船舶長時間運行狀態下，柴油機潤滑油混入雜質或發生變性的概率顯著提高，能夠提供的潤滑作用也大打折扣，此時需要及時更換新的潤滑油，避免潤滑不足發生拉缸故障[2]。第三，定期檢查船舶輪機柴油機運行狀態，例如，檢測柴油機溫度情況，發現異常及時進行原因查找，防止因溫度升高引發拉缸。

3.1.2 爆缸故障

由于爆缸故障對輪機及船舶運行狀態的影響較大，因此發生該故障后需立即進行停機檢查，將柴油機拆解，更換粘連部件。故障排除過程中，還需查看其出水口、入水口、聯動系統、冷卻系統運行情況，進行雜質清理，確保柴油機內循環順暢。冷卻器的工作狀態需根據柴油機運行情況進行適當調整，以最大化發揮冷卻器功能，防范爆缸故障。

3.2 油泵故障處理措施

若現場條件允許，油泵故障檢修應徹底進行，清除主油泵系統中泥沙等雜質，準確定位故障產生原因，并對油泵空隙做適當調節。檢查完畢后，檢驗馬達工作環境，逐個零部件進行排查，以確保一次性將油泵檢修至正常狀態。

3.3 油水分離器故障處理措施

油水分離器故障處理措施主要有三：一是更換油水分離器;二是結合相關要求更換排放接頭;三是重新安裝油污管。吸入管是油水分離器的核心構成，其長度應在滿足使用需求的前提下盡量縮短，且要求吸入管單獨使用，確保油水分離器穩定運行。

3.4 其他故障處理措施

3.4.1 邏輯推理

邏輯推理故障排除的原理為：

①從常見故障類型及原因入手進行邏輯分析，逐漸過渡至少見、特殊類型及原因。例如，當發生輪機斜盤式柱塞泵流量異常或壓力異常現象后，可依次判斷是否為油溫異常、轉速異常、系統堵塞、安全閥閉合程度不足、定心彈簧斷裂等原因導致，若以上均不被作為引發斜盤式柱塞泵故障的原因，再分析是否為配油盤定位銷丟失引起。以上邏輯判斷過程從大量船舶輪機故障處理經驗中總結得出，按照原因出現概率的高低進行排列，可最大限度提高輪機設備故障排除速度。

②從外部因素入手，逐漸向內部因素過渡。如前文案例中定心彈簧斷裂及配油盤定位銷丟失，均屬于內部因素，因此放在最后分析。

③從簡單因素入手，逐漸向復雜、組合因素過渡。輪機設備同時發生多處故障，會嚴重干擾故障原因分析及排除思路，此時可從最簡單的原因入手，進行逐一驗證、逐一排查。

3.4.2 范圍排查

范圍排查主要針對輪機設備的隱蔽性故障，將其轉化為顯性故障后再進行分析和處理，降低故障排除工作難度。例如當發現往復泵供液流量減少或停止供液現象后，可借助運泵吸排壓力表進行故障排查。注意排查過程中了解相關設備前一次故障處理的時間和方式，以便找出最佳處理方案。例如，某船舶運行過程中突發控制液壓系統壓力值降低的問題，經排查判斷為比例式溢流閥先導針閥故障引起，處理過程中發現雙聯式濾油器之前未經過任何維護，因此斷定液壓系統壓力異常還可能與雙聯式濾油器有關，導致液壓系統運行中出現噪聲[3]。經驗證，發現漏油器蓋密封性嚴重不足，對以上問題進行同時處理，排除隱蔽性故障。

3.4.3 故障排除系統

從排除方式上劃分，船舶輪機故障可分為邏輯故障和物理故障兩類，傳統故障分析、處理方式依靠人工進行，故障排除需消耗較高的人力及時間成本，且故障診斷精度不高。故障排除系統的應用，將信息化手段引入到輪機設備故障處理工作中，實現設備狀態自動化監管及故障自動診斷。

故障排除系統分硬件和軟件兩部分。其中，硬件系統主要元件為數據采集器、分析器和處理器，實時采集輪機設備運行狀態信息，對比正常參數即可對故障或異常現象進行監管。軟件系統配合數據庫，可對故障原因做進一步推理。例如，在系統故障診斷界面查詢對話框輸入故障現象關鍵詞，系統自動調出對應數據集，給出判斷結果并在人機交互界面進行顯示。通過實踐驗證，該系統在船舶輪機故障診斷精度上要明顯高于傳統診斷方式。

4 ?結論

船舶輪機設備常見故障包括柴油機拉缸及爆缸故障、油泵故障、油水分離器故障、交匯點故障等。發現故障現象后，依照科學流程進行故障分析與診斷，可在最短時間內找出故障發生原因，并對隱蔽性故障進行排查。建議相關人員不斷總結輪機設備故障分析處理經驗，結合故障排除系統，保障輪機設備的穩定運行。

參考文獻：

[1]龐加茂.船舶輪機設備故障排除系統優化設計[J].艦船科學技術，2019，41（16）：100-102.

[2]陳麗衛.船舶輪機設備故障排除技術分析[J].科學大眾（科學教育），2019（05）：199.

[3]王沛俊.船舶輪機設備故障分析與處理[J].設備監理，2019（04）：44-45.

作者簡介：陳峰（1992-），男，山西霍州人，助理工程師，學士，主要從事船舶輪機設備及管路調試。