某船柴油機緊急停車故障分析及排除

譚健　羅玲　王偉強

摘? ? 要：柴油機是船舶動力裝置和電站的原動機，柴油機安全可靠運行對船舶航行安全起著舉足輕重的作用。為了避免柴油機發生重大事故，威脅船舶航行安全，現代船舶柴油機設置了操控系統、監視系統、安保系統;對柴油機重要的技術參數進行監測，超過整定值時發出聲光報警和啟動緊急停車保護動作。因此，船舶輪機管理員和船廠工程技術人員熟悉掌握柴油機安保系統項目和柴油機故障排除方法，盡快排除故障，恢復柴油機正常運行，對保證船舶航行安全具有重要意義。

關鍵詞：船舶柴油機;緊急停車;滑油壓力

中圖分類號：U664.121 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Case Analysis and Troubleshooting of Emergency Stop of

Marine Diesel Engine

TAN Jian，? LUO Ling，? WANG Weiqiang

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.， Guangzhou 510715 ）

Abstract： Diesel engine is the prime mover of ship power plant and power station. The safe and reliable operation of diesel engine plays an important role in the safety of ship navigation. In order to avoid major accidents of marine diesel engine and threaten the safety of ship navigation， modern marine diesel engine has set up control system， monitoring system and security system. The important technical parameters of the diesel engine are monitored. When the setting value is exceeded， the sound and light alarm will be issued and the emergency stop protection action will be started. Therefore， the ship engineer administrator and shipyard engineering technicians should be familiar with the diesel engine security system and diesel engine troubleshooting method， as soon as possible to troubleshoot， restore the normal operation of diesel engine， which is of great significance to ensure the safety of ship navigation.

Key words： Marine diesel engine;? Emergency stop;? Lubricating oil pressure

1? ? ?前言

柴油機廣泛應用于船舶工業中，作為船舶動力裝置和電站的原動機。柴油機的安全可靠運行對船舶航行安全起著舉足輕重的作用。船舶柴油機系統，通常由柴油機、控制系統及其輔助系統構成：柴油機主要運動部件有氣缸、活塞、曲軸和連桿等;控制系統主要包括操控系統、監視系統、安保系統;輔助系統主要包括潤滑油系統、燃油系統、冷卻系統和空氣增壓系統等。由于柴油機系統的復雜性，引起柴油機故障有多種多樣。這些故障輕則影響柴油機的經濟性，重則導致柴油機發生重大事故，嚴重威脅船舶的航行安全。

2? ? ?柴油機的安全保護

為了避免船舶柴油機發生重大事故，威脅船舶航行安全，現代船舶柴油機設置了操控系統、監視系統、安保系統;對柴油機的技術參數進行監測，超過整定值時發出聲光報警;對一些特別重要的技術參數超過整定值時，除發出聲光報警外，還會啟動緊急停車保護。

船舶柴油機緊急停車保護項目包含但不限于以下幾種：超速、潤滑油壓力過低、潤滑油溫度過高、軸承溫度過高。另外，控制系統本身的故障也會引起緊急停車保護動作。

2.1? ?超速緊急停車保護

柴油機超速運行是極其嚴重的故障，會使柴油機旋轉和支承部件承受超出設計范圍的離心力作用，輕則導致旋轉和支承部件產生變形、裂紋使強度下降，重則導致旋轉和支承部件斷裂脫落，引發重大事故。所以為了保障柴油機安全運行，超速緊急停車保護是大功率柴油機必須設置的主保護，該保護在監測到柴油機轉速達到報警整定值時發出聲光報警，進一步上升至緊急停車保護整定值時觸發緊急停車保護動作。

柴油機組超速的原因有：調速電控系統故障;柴油機快速卸載;燃油系統故障;控制系統被電磁干擾導致失控。

2.2? ?潤滑油壓力過低緊急停車保護

潤滑油系統是柴油機組重要的輔助系統之一，該系統主要作用是潤滑柴油機各運動部件，并具有一定的冷卻、清潔和密封等作用。潤滑油系統是否正常運行，直接關系到柴油機的安全穩定運行，該系統常發生的典型故障是潤滑油壓力降低，這會導致柴油機運動部件潤滑不足過熱損壞，對柴油機組產生致命的傷害。所以潤滑油壓力過低緊急停車保護，也是柴油機必須設置的主保護。該保護在監測到柴油機潤滑油壓力下降到報警整定值時發出聲光報警，進一步下降至緊急停車保護整定值時觸發緊急停車保護動作。

柴油機組滑油壓力降低的原因有：潤滑油系統泄漏;潤滑油系統濾器堵塞;潤滑油箱油位過低;潤滑油溫度過高;潤滑油泵故障等。

2.3? ?軸承溫度過高緊急停車保護

軸承是柴油機的重要支持和定位系統，保證柴油機穩定地輸出功率。軸承按其作用可分為支持軸承和推力軸承。柴油機正常運行時，軸承的溫度在設計范圍內，異常振動或者潤滑油系統故障會導致軸承溫度異常升高，嚴重時引發軸瓦燒毀的嚴重故障，所以功率較大的柴油機設置軸承溫度過高緊急停車保護是十分必要的。該保護在監測到柴油機軸承溫度升高至報警整定值時發出聲光報警，進一步上升至緊急停車整定值時觸發緊急停車保護動作。

2.4? ?控制系統故障緊急停車保護動作

控制系統控制著柴油機啟停、加速、減速、定速運行和故障緊急停車。由于控制系統基本屬于電控系統，其主要部件均為電子設備，在實際運行過程中難免發生故障導致柴油機失控，使轉速、潤滑油壓力、軸承溫度等重要參數大幅偏離正常范圍，最終導致柴油機緊急停車。控制系統故障主要有：主控制器故障;控制系統電源故障;外部電磁干擾;相關電子元器件故障等。

3? ? 柴油機緊急停車實例分析

3.1? ?某船柴油機緊急停車事故概況

某船推進系統為雙主機推進系統，由控制系統、兩臺柴油機、軸系和螺旋槳等組成。柴油機為雙列、四沖程、水冷式柴油機，額定功率3 680 kW。柴油機發生緊急停車前，柴油機功率為2 051 kW、轉速752r/min、船舶航速13.8 kn。在航行過程中控制系統發出聲光報警和左柴油機緊急停車，右柴油機單機運行，船舶航速降至6.2 kn。

通過查詢控制系統報警記錄發現，引起柴油機緊急停車的原因是柴油機潤滑油壓力過低：潤滑油供油壓力從9：30：32開始快速下降，9：30：38降至報警整定值3.5 bar，并在3 s內繼續降至1.5 bar，觸發潤滑油壓力過低緊急停車保護動作，柴油機緊急停車。

3.2? ?潤滑油壓力過低原因分析及故障排除

該柴油機潤滑油系統設置了兩臺供油泵，一臺為電動預供泵，一臺為機帶主油泵。柴油機正常工作時，機帶主油泵運行，電動預供泵停止，潤滑油供油壓力為4.6 bar。潤滑油壓力過低緊急停車保護邏輯：實際壓力低于停車保護動作的整定值并延時2 s，潤滑油壓力低報警和停車保護動作的整定值是柴油機轉速的函數，如圖1所示。

柴油機潤滑油系統圖，如圖2所示。潤滑油系統主要由潤滑油箱、潤滑油泵、濾器及潤滑油冷卻系統組成。柴油機潤滑油壓力過低的原因，可能是：潤滑油系統泄漏;濾器堵塞;潤滑油油箱油位過低;潤滑油溫度過高;潤滑油泵故障等。

柴油機運行過程中，由于振動、管路和密封件老化等原因會導致潤滑油泄漏。如果是輕微滲漏不影響潤滑油壓力，柴油機可維持正常運行，擇機進行處理即可;如果是泄漏量較大，則可能導致滑油壓力急劇下降至停車保護整定值引發緊急停車。經對柴油機潤滑油系統進行全面排查，未發現泄漏現象，且柴油機潤滑油箱油位處于正常位置;進行管路排氣檢查也未發現系統內有空氣滲入。

潤滑油溫度是影響潤滑油壓力的一個重要因素。潤滑油溫度過高會使滑油粘度和密度下降，壓力也會相應下降。控制系統顯示潤滑油溫度為 52.3 ℃，和柴油機運行工況相匹配，說明潤滑油冷卻系統工作正常，并非潤滑油溫度高導致壓力過低緊急停車。

潤滑油壓力反饋系統故障也會造成控制系統的誤動作引發緊急停車。壓力反饋系統由壓力傳感器、模擬量模塊、PLC主控模塊組成，任何一個部件故障均會導致壓力反饋異常。測量反饋線路絕緣電阻正常;技術人員在壓力傳感器（壓電式）接線端注入4～20 mA模擬電流信號，系統顯示壓力均正常;使用手持壓力泵對傳感器進行實際加壓試驗，傳感器壓力反饋也正常。

潤滑油系統管路不暢通也會導致柴油機潤滑油壓力過低引起緊急停車。潤滑油濾器的作用是過濾潤滑油中的雜質顆粒，保證潤滑油品質，因此必須定期清洗濾器以保持油路暢通。緊急停車后對濾器進行拆檢，發現濾器較為清潔，無較多雜質異物。

通過以上檢查，均未發現導致潤滑油壓力過低的原因，因此技術人員分析極有可能是潤滑油泵本身發生了故障。進一步對電動預供泵和機帶主油泵及其進出管路和閥門進行檢查，發現電動預供泵出口單向閥閥芯卡澀在全開位置。從圖2可知，電動預供泵與機帶主油泵并列運行，柴油機正常運行時僅機帶主油泵工作。當電動預供泵出口單向閥閥芯卡澀在全開位時，機帶主油泵輸出的潤滑油一部分流經電動預供泵出口單向閥和電動預供泵返回潤滑油箱，使潤滑油壓力急劇降低從而導致緊急停車。單向閥修復后，重新啟動柴油機試運行，潤滑油壓力正常，柴油機正常運行。

修復電動預供泵出口單向閥后，柴油機潤滑油壓力曲線如圖3所示：

4? ? 結束語

鑒于船舶柴油機系統構造的復雜性，引起船舶柴油機故障有多種多樣。這些故障輕則影響柴油機的經濟性，重則導致柴油機發生重大事故，嚴重威脅船舶的航行安全。因此，船舶輪機管理員除做好日常管理工作外，熟悉掌握柴油機安保系統項目和柴油機故障排除方法，盡快排除故障，恢復柴油機正常運行，對保證船舶航行安全具有重要意義。

參考文獻

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