船用柴油機故障的傳統(tǒng)判斷方法

祝建虢

摘 要：本文結(jié)合理論和實踐，總結(jié)排除船舶輪機設備故障的思路和具體判斷方法。

關鍵詞：柴油機故障;故障征兆;判斷原則;判斷方法

中圖分類號：U664.121? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）09-0147-03

任何一臺柴油機使用一定時間后都會出現(xiàn)或大或小的故障，柴油機一旦出現(xiàn)故障，輕者使機器停轉(zhuǎn);重者，機器局部打壞或燒損，甚至零部件飛出擊傷人員，造成人身傷亡的惡性事故。更有甚者，使整臺機器損壞，影響船舶的安全航行，所以柴油機的故障對輪機管理人員來說是十分頭痛的事。但是，柴油機的任何故障都遵循著一個形成、發(fā)展，直到發(fā)生的規(guī)律，而且都有其一定的原因和前兆。因此，研究分析柴油機故障的發(fā)生規(guī)律，掌握故障的前兆表現(xiàn)，及時采取有力措施制止故障的發(fā)展和發(fā)生，對減少柴油機故障的發(fā)生機率，防止形成惡性事故，保證船舶安全航行和人身安全，減少損失，有著極其重要的現(xiàn)實意義。

1柴油機發(fā)生故障的征兆

一臺正常運轉(zhuǎn)的柴油機發(fā)生故障前都會出現(xiàn)一些特有的征象，這些征象預示著柴油機的某個部分或某個系統(tǒng)、某個零件將發(fā)生故障。如果輪機管理人員能在此時及時發(fā)現(xiàn)這些征兆，采取正確的方法排除，有些故障是能得到制止或能減輕故障的破壞程度的。

柴油機發(fā)生故障前一般有以下幾種征兆：

（1）動作異常。柴油機的各運轉(zhuǎn)零部件或整臺柴油機發(fā)生轉(zhuǎn)速忽高忽低、運動阻滯、劇烈震動、碰擊等等都叫爆油機或零部件的動作異常。一旦出現(xiàn)動作異常就預示著某個零部件將發(fā)生故障，必須及時查找原因進行排除，決不能勉強運轉(zhuǎn)，否則將會釀成大的事故。如柴油機某缸活塞下行有阻滯，并伴有“咕咕”聲音發(fā)出，表示某缸活塞有拉缸的故障出現(xiàn);增壓器轉(zhuǎn)子發(fā)生劇烈震動或有摩擦聲，表示葉輪葉片斷裂或軸承過度磨損;柴油機運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，表示供燃系統(tǒng)有問題;柴油機缸內(nèi)有敲擊聲，表示缸內(nèi)有異物或氣門與活塞有撞擊等故障。

（2）聲音異常。柴油機各運動部件發(fā)出不正常的敲擊聲、噪音、哨聲、摩擦聲、尖叫聲等都叫聲音異常，這也是許多故障的表現(xiàn)之一。如水泵、增壓器軸的“吱吱”尖叫聲表示軸承缺油;水泵葉輪和殼體的摩擦聲表示裝配間隙異常或軸承損壞;柴油機排氣管排氣異常聲表示燃燒系統(tǒng)有問題等等。

（3）溫度異常。如水泵、機油泵、增壓器軸承處溫度很高表示軸承缺油將要出現(xiàn)咬軸故障;機體主軸承處溫度過高表示將發(fā)生燒瓦事故;某缸排溫過高則表示某缸燃燒不良;機油或冷卻水溫過高則表示冷卻器出現(xiàn)故障等等。

（4）壓力異常。機油壓力太低或驟降，表示機油泵損壞或油路有阻塞;冷卻水壓迅降，表示水泵損壞、傳動皮帶斷裂、水管破裂等故障。

（5）氣味異常。機艙有嚴重油煙味表示柴油機的缸墊或排氣管墊燒損;嚴重橡膠味表示橡膠件燒損等等。

（6）外觀異常。觀察柴油機的運轉(zhuǎn)情況，往往能看出許多故障現(xiàn)象。如排氣冒濃黑煙，表示供燃系統(tǒng)有問題;排氣冒藍煙表示缸內(nèi)大量燒機油;排氣冒白煙表示某缸不著火或缸套穿孔、缸墊損壞、水排氣管漏水等缸內(nèi)進入冷卻水;又如曲軸箱透氣孔大量冒煙，表示出現(xiàn)活塞環(huán)斷裂、缸套過度磨損、活塞穿孔等故障引起燃氣大量下泄;膨脹水箱中冒氣泡，表示缸墊損壞，燃氣進入冷卻水道;冷卻水中有機油表示機油冷卻器芯子損壞或密封墊損壞等等。

2 柴油機故障判斷的原則

柴油機一旦出現(xiàn)故障必須迅速、正確地判斷，并采取正確的措施制止。才能取得時間，防止惡性故障的發(fā)生。因此，必須非常熟悉柴油機各部分的結(jié)構(gòu)、工作原理、相互關系和工作要求;掌握各種故障的規(guī)律、成因，并從實踐中積累經(jīng)驗。此外，柴油機故障的判斷還得遵循以下幾個原則;

（1）先外觀，后內(nèi)部。分析判斷故障一般先從外觀開始，通過外觀的觀察和分析，可以找出某些故障產(chǎn)生的原因和故障的所在。例如機油壓力驟降故障，通過觀察外部油管有破損引起大量漏油是機油壓力驟降的原因;看到冷卻水中有機油，就能判斷機油冷卻器內(nèi)部芯子有損壞，或墊子損壞的故障。

（2）先簡后繁、逐步深入。判斷故障產(chǎn)生的原因，尋找其部位應從簡單分析入手，逐步向縱深發(fā)展。許多故障都是由一個簡單原因引起的，故障的部位也很容易查到。如柴油機起動不出是個常見的故障，其發(fā)生的原因也很多，首先要檢查燃油系統(tǒng)，如燃油濾清器阻塞或管路中有空氣，噴油泵壓力過低，噴油時間不對，噴油器霧化不良，噴油泵油門手柄不在起動位置，噴油泵油量傳動機構(gòu)失靈等原因。如果這個原因排除了，柴油機還是不能起動，那么再仔細檢查供油系統(tǒng)、配氣機構(gòu)等較復雜的部分，逐個分析查找，逐個排除。

（3）按工作系統(tǒng)分析查找。柴油機的某個故障有可能是一個簡單原因造成的，也可能是多個原因造成的。這些原因有的隱藏于柴油機的一個工作系統(tǒng)中，也可能隱藏于幾個系統(tǒng)中。因此在分析查找原因時須按各工作系統(tǒng)來進行。例如柴油機某缸排溫過高這一故障，所產(chǎn)生的原因有供燃系統(tǒng)的各缸油量不均、油頭滴油、二次噴射或噴油過遲后燃嚴重等原因;也有配氣機構(gòu)中氣門燒損引起高溫燃氣的泄漏原因，還有增壓壓力不足的原因。因此在查找這個故障原因時應該先從增壓器檢查起（因為大多數(shù)增壓器都有增壓壓力讀數(shù)表，容易看到），再檢查供燃系統(tǒng)（供燃系統(tǒng)的零部件大多在外部容易檢查），最后檢查配氣機構(gòu)氣門的密封情況。

（4）先運動部件后固定部件。運動部件的受力比固定部件復雜得多，它的工作條件也比固定部件惡劣得多，發(fā)生故障的可能性也就大得多，所以在查找故障原因和判斷故障發(fā)生的部位時應先注意分析運動件，然后才注意固定件。例如對大量燃氣下泄曲軸箱這個故障現(xiàn)象，有可能是因活塞件的卡住、咬死、斷裂、磨損過度而引起;也可能因缸套過度磨損所致。但是由于活塞環(huán)屬運動件，工作中它在環(huán)槽中不斷變換著位置，在變位中受到較大的沖擊力。同時它還受到高溫燃氣的沖刷、殘渣的磨損和受機油高溫裂變產(chǎn)物的粘連作用，故極易產(chǎn)生枯結(jié)、卡住、斷裂和磨損、失去彈性等情況，這些是造成高溫燃氣大量下泄的主要原因。而缸套是固定件，受力情況比活塞環(huán)好得多，機械強度也比活塞環(huán)高得多，背面還有冷卻水冷卻，工作條件就比活塞環(huán)優(yōu)越得多，因此磨損、損壞就比活塞環(huán)少得多。只有在極度磨損情況下才會引起高溫燃氣的大量下泄。在大量高溫燃氣下泄故障中只屬次要原因。因此在分析查找這些故障原因和部位時必須先考慮運動件活塞環(huán)，然后再考慮固定件—— 缸套。

（5）結(jié)合使用、維修查找。柴油機的任何一個故障與環(huán)境、管理、負荷和轉(zhuǎn)速有關，也與柴油機的維護保養(yǎng)、修理質(zhì)量有極大關系。例如：柴油機功率不足這個故障，一般都認為是供燃和配氣系統(tǒng)的問題，往往忽略高溫環(huán)境的影響。眾所周知，柴油機在高溫環(huán)境中工作往往會達不到額定功率，這顯然是高溫環(huán)境所引起的。還有活塞環(huán)的磨損、粘結(jié)、斷裂和使用環(huán)境中的灰塵也有極大關系。又如，對于柴油機燒瓦這個常見故障，許多人往往只從潤滑系統(tǒng)去查找原因，而忽略了軸承間隙、軸承同軸度等維修質(zhì)量問題，同樣極易引起燒瓦的故障。

（6）嚴禁亂拆機器。柴油機的任何一個故障都有一定的特征，但同一特征可能有多個原因。如柴油機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，其引起原因有供燃系統(tǒng)中的各缸供油不均，供油提前角不統(tǒng)一，噴油嘴的問題等;也可能是調(diào)速器中兩塊飛鐵卡住、飛鐵銷磨損不一或調(diào)速彈簧失去彈性等原因引起。一個故障有其主要原因和次要原因，主要原因找到了，解決了，一般的故障是能排除的。故在判斷查找故障原因時必須找出主要原因，在其主要原因未找到之前，嚴禁亂拆機器。因為在未弄清、找到故障的主要原因之前就亂拆機器，非但原有故障不能排除、浪費人力和時間，拖延故障的排除時間，有的還會因裝拆方法不妥，弄出新的問題，或把故障擴大，給故障的判斷和排除增加困難。

3 柴油機故障的判斷方法

對于柴油機發(fā)生的任何一個故障，必須根據(jù)故障判斷原則，依照一定的判斷方法，迅速區(qū)分故障的類別，找到故障發(fā)生的原因和部位，并采取有效的措施排除。故障判斷方法正確與否，對于排除故障，減少損失是極為重要的。故障的一般判斷方法有：經(jīng)驗法、儀表法、物理化學分析法、 傳感器法和微機監(jiān)控法等。

3.1經(jīng)驗法

在輪機管理人員對柴油機結(jié)構(gòu)、工作原理、各零部件工作過程有深刻理解的基礎上，結(jié)合個人的工作經(jīng)驗，對柴油機發(fā)生的故障進行分析判斷的方法，這種方法雖然對故障的判斷程度會因人而異，不一定完全準確， 但這種方法對故障的判斷比較直觀、有效和及時，因此是一般輪機人員，尤其是我公司的輪機管理人員最常用的方法。經(jīng)驗法判斷故障常用的方法是看、聽、聞、摸等幾種。

（1）聽。用耳聽柴油機各零部件或整機所發(fā)出的聲音正常與否，根據(jù)各種異聲來判斷故障的部位和區(qū)分故障的大小、再查找故障的原因，決定排除方法。有時還借助起子、棍棒等輔助工具來診聽柴油機內(nèi)部零件的工作狀況。例如：聽到氣缸內(nèi)有沉重的敲擊聲，當停止供油后敲擊聲又消失， 可以判斷此缸供油時間過早;假使聲音尖銳而輕微，怠速時特別明顯，可判斷有連桿小頭銅套磨損過度;如果在柴油機加速時缸內(nèi)發(fā)出沉重的敲擊聲，說明活塞缸套磨損嚴重;如果缸套上部活塞上死點附近有敲擊聲，說明有活塞撞擊氣門現(xiàn)象，必須停車排除，否則會釀成大事故。總之，一個有經(jīng)驗的輪機管理人員能從許多異常聲音中判斷出多種故障。

（2）看。用眼睛來判斷故障的方法。如根據(jù)看到的排氣煙色可以判斷缸內(nèi)是否燒機油、有水或燃燒是否正常等。還有根據(jù)氣門導管處的冒煙程度可以判斷氣門導管的磨損情況等。

（3）聞。用鼻子對不同氣味的分辨能力來判斷故障的方法。如機艙內(nèi)有嚴重的辛辣昧，可判斷缸墊燒損;有嚴重橡膠味說明橡膠件燒損等。

（4）摸。利用人手對溫度的感覺來判斷故障的方法。如若手摸機體主軸承部位溫度很高，可知道有燒瓦現(xiàn)象;手摸各種泵軸、增壓器軸承有溫度異常，則可知軸承缺油，將出現(xiàn)咬軸現(xiàn)象等等。

3.2儀表判別法

利用柴油機上的儀表或其他輔助儀表來判別零部件故障的方法。其主要監(jiān)測儀表有：溫度表、壓力表、轉(zhuǎn)速表、爆壓表。

（1）溫度表。它是判斷冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及零部件工作是否正常的主要儀表。從排溫表還能看出各缸的燃燒情況、氣門密封程度和各缸的負荷，從而來確定供燃、配氣、冷卻、潤滑系統(tǒng)有無故障及故障部位。

（2）壓力表。它是判斷機油泵、水泵、增壓器等流體壓力類設備工作是否正常的儀表。從表面壓力變化的數(shù)值可以判別以上設備是否發(fā)生故障和故障的大小，還能看出燃油、機油濾清器有無堵塞等等。

（3）轉(zhuǎn)速表。它是判別整臺機組工作狀況的儀表。由表可以看出各缸工作是否均勻和調(diào)速器工作狀況。轉(zhuǎn)速表還測量柴油機外部件如水泵、增壓器、各種油類輸送泵的轉(zhuǎn)速。

（4）爆壓表。它是測量各缸工作好壞的主要儀表，斷油后還能測量各缸的密封狀況，是判斷供燃、配氣系統(tǒng)、活塞、缸套磨損的主要儀表。

以上各種儀表除用來判斷各零部件、整機的工作情況外，與其他儀表配合還能有報警作用。

3.3物理化學分析法

利用儀器分析某些特定物質(zhì)如磨屑、機油、煙粒等的物理化學性能來判斷柴油機零部件和各系統(tǒng)工作狀況和磨損程度的方法。最常用的是機油中磨屑的光譜、鐵譜分析法、機油濾紙法和煙度分析法等。利用機油中磨屑的光譜和鐵譜狀況可以確定運動件——缸套、活塞環(huán)、軸瓦、曲軸的磨損程度，從而較精確地確定這些零部件需更換與否，可以避免拆開柴油機測量的麻煩。

機油濾紙分析可確定機油的污染程度，以及根據(jù)濾紙上的磨屑大致確定機件的磨損程度。煙度分析用來確定氣缸內(nèi)的燃燒狀況，判斷供燃系統(tǒng)的零部件有無故障。

3.4傳感器法

利用安裝于柴油機各零部件上的傳感裝置來分析判斷柴油機故障的方法。它能及時、精確地反映柴油機各零部件的運轉(zhuǎn)工況。

主要傳感器有：活塞環(huán)工況傳感器、缸套、缸頭溫度傳感器、缸套磨損傳感器、高壓油泵、噴油嘴壓力傳感器、曲軸箱正壓傳感器等。各種傳感器的使用為機艙自動化管理打下了基礎。

3.5微機監(jiān)控

隨著電子計算機技術(shù)的發(fā)展， 電子計算機已逐步用到柴油機運行的管理中去了，使柴油機運轉(zhuǎn)中的各種數(shù)據(jù)、技術(shù)狀況都得到了一定的監(jiān)督和控制，這就是微機監(jiān)控技術(shù)的應用。微機監(jiān)控是把各類傳感器、顯示裝置、記錄裝置和電子計算機相結(jié)合，組成一個完整的監(jiān)控系統(tǒng) 這個監(jiān)控系統(tǒng)能把柴油機運轉(zhuǎn)中的各種信息、信號通過傳感器收集和輸入電子計算機中進行處理、并從顯示器里顯示出來，還能與正常的信號進行比較，從而判斷出是否有故障，是什么樣的故障，大約什么時候會發(fā)生等，以便預先采取措施進行預防和排除。它還可以按編制好的程序，對規(guī)定的監(jiān)控點進行定期或連續(xù)的監(jiān)控。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，電子計算機監(jiān)控技術(shù)的應用，使柴油機故障判斷技術(shù)無論在精度、廣度、深度和速度方面都有了飛躍的發(fā)展。柴油機故障判斷技術(shù)也從單憑經(jīng)驗逐步走上了自動化的程度，這樣避免了因經(jīng)驗不足而引起的故障判斷錯誤，爭取了時間，避免了人力、物力、時間的浪費，并能及時制止大事故的發(fā)生，減少了損失。

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