內河挖泥船柴油機常見故障的分析研究及解決

梁秋明 廣西壯族自治區梧州航道養護中心

航道是國家重要的公益性交通基礎設施，維護航道尺寸水深往往需要挖泥船進行應急疏浚。“疏浚30”船是自航鏟斗式挖泥船，配備有兩臺YC6B150C船用柴油機，直列6 缸，增壓中冷，額定總功率2×110KW，柴油機額定轉速1800r/min，在日常使用過程中柴油機出現燃油供油不良、冷卻水系統高溫警報、燒機油等情況[1]。

1.柴油機燃油系統的作用及工作原理

1.1 柴油機燃油系統的作用

燃油系統是柴油機運轉的重要組成部分，相當于人類的血液與心臟的關系。好的燃油，可以讓柴油機順暢地運轉起來，燃油如果不干凈，帶有雜質或水分，雜質會對柴油機產生巨大的危害，會形成噴油嘴、燃油濾清器堵塞，在進氣道、氣門、氣缸內形成積碳等，對精密偶件形成磨損。水分會對柴油機造成燃燒不完全，損傷氣缸等影響。這些行為都極大地危害著柴油機的使用壽命和工作效率，所以說燃油系統的供油干凈至關重要[2]。

1.2 柴油機燃油系統的工作原理

“疏浚30”船的燃油系統如圖1所示，燃油從油箱出來經水分離柴濾器后流經輸油泵和手動泵，再到燃油濾清器，然后到噴油泵、高壓油管，從噴油器進入缸內形成燃燒做工，管路多余的燃油再回到油箱。

圖1 “疏浚30”船的燃油系統

1.3 影響柴油機燃油系統的因素

①噴油器滴漏；②輸油泵異常；③噴油泵調速器問題；④燃油油路堵塞或有空氣；⑤柴油濾清器太臟；⑥噴油器霧化不良；⑦高壓油泵柱塞偶件磨損；⑧高壓油泵針閥不打開；⑨燃油中機械雜質太多；⑩其他。

2.柴油機燃油系統不供油故障分析解決

2.1 案例分析

“疏浚30”船在加完燃油數月后，輪機人員進行日常備車時，發現柴油機無法啟動。初步檢查輸油泵、噴油泵、輸油管路沒有發現問題。隨后輪機人員通過手動泵泵油檢查發現高壓油管和高壓泵油泵連接處有燃油，初步判斷可能是由于高壓油泵故障引起燃油供油不良。

2.2 燃油系統高壓油泵堵塞不良解決

拆下高壓油泵后，經過反復檢查和試驗，發現柴油機不能啟動的原因是高壓油泵偶件（柱塞、套筒）磨損過大，油壓過低，導致針閥不能打開，更換新的高壓油泵后，經過一段時間的使用，該故障依然存在，柴油機不能進行正常的啟動。通過追蹤分析初步懷疑是燃油的品質不良，存有大量機械雜質。本船加的柴油是碼頭躉船的庫存燃油，存放已有多年。通過抽取油柜柴油拿去化驗得出該柴油密度高達0.94g/cm3＞0.84g/cm3（正常0#柴油密度），黏度10mm2＞3.0～8.0mm2（0#柴油溫度20℃時的運動黏度）。由此推斷可能是這些劣質的燃油導致油泵的快速磨損，隨后通過清洗燃油管路、高壓油泵、噴油器、燃油油柜等，并重新到加注新的0#柴油，通過一段時間的日常運轉使用，本船柴油機再沒出現該情況。

2.3 燃油系統的日常維護管理

①定期清洗油箱，燃油會受工作環境和油品影響；②勤于更換燃油濾清器和濾網；③定期清洗噴油泵、高壓油泵，清洗高壓油泵時應要對高壓油泵進行霧化試驗和壓力試驗；④定期檢查輸油泵，檢查泵內部粗濾網是否有雜物堵塞；⑤備車前，應觀察油箱油尺，查看燃油管路和各管路的接口處是否有滲漏情況。

3.柴油機冷卻系統的作用及工作原理

3.1 柴油機冷卻水系統的作用

柴油機工作時，氣缸內燃氣溫度可高達2000℃，導致相關零部件的溫度升高，造成機體零部件磨損加劇，破壞柴油機內零部件的配合間隙，從而縮短柴油機的使用壽命。因此，冷卻系統對柴油機至關重要，應當保持在合適溫度。

3.2 柴油機冷卻水系統的工作原理

“疏浚30”船柴油機的冷卻系統采用外循環系統和內循環冷卻系統，外循環系統冷卻(見圖2)：海水泵抽舷外江水經海水門濾網后到單向閥和截止閥，然后到中冷器，再進入熱交換器，熱交換器出來后直接排出舷外。內循環系統冷卻（見圖3）：冷卻水從熱交換器流經水泵，從水泵出來后到柴油機，再到膨脹閥，然后再從膨脹閥流回熱交換器，形成一套冷卻水內循環系統[3]。

圖2 外循環系統冷卻

圖3 內循環系統冷卻

3.3 造成冷卻水系統溫度偏高異常因素

①冷卻水管路堵塞或閥門故障；②海水門垃圾過多堵塞或隔沙箱雜物淤泥過多；③海水、淡水泵損壞；④溫度計和水溫傳感器接觸不良或損壞；⑤熱交換器有大量淤泥雜物；⑥冷卻管路墊片損壞滲漏；⑦膨脹閥失靈不能打開；⑧個別氣缸存在拉缸或活塞機件過熱；⑨其他。

4.柴油機冷卻水系統高溫故障分析解決

4.1 案例分析

“疏浚30”船在疏浚施工時主機在運行不到2h時間內，主機水溫偏高警報出現。冷卻水系統水溫超臨界限定值以上會出現主機突然啟停，船舶失去動力，將無法進行應急疏浚，經檢查發現，左、右車是因為海水泵流量不夠，熱交換器水垢積淤過多、隔沙箱雜物淤泥過多，造成冷卻水系統水溫溫度升高。柴油機在怠速狀態下，左、右車的冷卻水系統沒有出現溫度升高警報；當主機達到1800r/min時，冷卻水系統出現溫度升高警報。檢查管路并無堵塞和滲漏，清理海水門濾網和隔沙箱后，通過觀察舷外排水，排水量有明顯減小。實測海水泵排出口流量<5m3/h，與售后和船舶設計公司的技術員反復討論，應該是進水口冷卻水流量不夠，造成主機散熱冷卻不足溫度升高警報。經查看圖紙和上塢檢查時發現：①海水門進水口存在原始設計缺陷，導致淤泥和雜物堆積在海水門進口，無法自動掉落，從而影響進水；②隔沙箱沉淀淤泥能力有限；導致主機在高轉速、高負荷時進水流量不夠，或冷卻水本身含泥沙量過多形成熱交換器、中冷器堵塞引起冷卻水系統溫度升高。

4.2 冷卻水系統溫度升高問題解決

為解決主機在高速、高負荷運轉時海水泵排水流量不足的問題，通過多次驗證，將原始海水門進口改成正梯形，保持進水口寬度不變，有利于淤泥和雜物自動脫落，避免堆積在海水門內。這一改動不會導致進水時形成真空問題而沒有水，增加了海水門進水的流量。在原有隔沙箱的位置后面增加一個隔沙箱，形成二次沉淀，減少冷卻水中的含泥沙量。實測海水泵的流量沒有變化，從而減少熱交換器、中冷器淤泥沉淀堵塞管路引發水溫升高。

4.3 柴油機冷卻水系統的日常維護管理

①開航備車前應檢查水箱是否足夠，查看管路是否有滲漏；②要保證各缸冷卻水的流動性良好，保持進水流量足夠，如需調整冷卻水流量，應調整淡水泵的出口閥，同時注意調節速度；③淡水泵出口壓力工作應在正常工作范圍；④檢查海水濾器和海水閥是否被雜物堵塞，勤于清理隔沙箱泥沙和熱交換器水垢，清理熱交換器的管路淤泥應使用同圓孔大小的竹簽來清理，避免刮傷管路表面。

5.柴油機機油系統的作用及工作原理

5.1 柴油機機油系統的作用

柴油機機油系統的作用是保證供給柴油機動力裝置運動部件的潤滑和冷卻所需的潤滑油，柴油機在工作時把足夠的潤滑油輸送到傳動部件的表面之間形成油膜、減少摩擦阻力、減輕機件磨損、降低功率消耗，潤滑油經過摩擦表面帶走摩擦產生的6%～14%熱量，維持零件工作溫度，提高柴油機工作的可靠性和耐久性，如果機油系統出現故障沒有及時排除，將影響到柴油機的使用壽命。

5.2 柴油機機油系統的工作原理

柴油機的機油通過機油泵從油底殼輸送到機油冷卻器和機油濾清器，然后進入主油管，再輸送到齒輪傳動、曲軸主軸和曲軸連桿，再流經氣缸蓋和搖臂后散落流回油底殼，曲軸連桿通過飛濺流經氣缸套、活塞和活塞環后散落流回油底殼(見圖4)。

5.3 影響柴油機機油異常因素

①機油濾清器、機油管路堵塞；②機油泵、機油冷卻器失效；③活塞環彈力不足或失圓；④機油系統各油路接頭松動漏油、油封失效；⑤機油壓力指示表失效或探頭失靈；⑥旁通閥開啟過晚；⑦氣缸套密封墊穿孔；⑧活塞環安裝錯誤；⑨其他。

6.柴油機機油系統燒機油分析解決

6.1 案例分析

“疏浚30”船在某維修船廠進行三級技術保養，在日常維護保養使用100h后，輪機人員觀看機油油尺，發現油量低于油尺下限值，便進行加注機油，隨后繼續使用50h。在接到應急疏浚任務時，輪機人員進行開航前的備車準備，發現機油量低于下限值，柴油機消耗機油10%左右，判斷柴油機存在燒機油現象，隨后將柴油機進行空車運轉，觀察到排氣煙管冒藍煙，而且有大量油粒。

6.2 柴油機燒機油問題解決

輪機人員進行6個缸吊缸處理，通過觀察6個氣缸蓋的氣門桿和氣門導管，沒有發現磨損，間隙沒有變大。觀察活塞環與氣缸套時，發現第4個氣缸的活塞頂有明顯的積碳，但與其他5個缸對比，活塞環與氣缸套之間的貼合漏光符合要求。觀察活塞環的搭口間隙，斜搭口的傾角角度一致，活塞環的裝配沒有問題。檢查活塞環的天地間隙時，發現第4缸活塞的第一道活塞環用手轉動時比其他5個缸的活塞環要輕松，經過用千分尺測量6個缸的第一道活塞環，第4缸的第一道活塞環比其它的小0.1mm。進一步測量天地間隙，第4缸的第一道活塞環的天地間隙比其它5個的要大0.1mm。過大的天地間隙讓第4缸的活塞環產生泵油現象，從而發生燒機油現象。隨后更換新標準的活塞環，空車運轉一段時間，觀察排煙管無藍煙現象，也無油顆粒。

6.3 柴油機機油系統的日常維護管理

①勤于清洗或更換機油濾清器；②備車前應查看柴油機的機油量，確保有足夠的機油存量；③更換合適正確機油型號；④勤于觀察柴油機排煙情況和機油壓力表；⑤按保養技術要求按期更換機油。

7.結語

船舶在運行當中，會出現各種類型的故障，通過對“疏浚30”船出現的主機故障問題進行分析解決，很好地確保該船舶高效安全的正常運行，提高了該船舶的工作效率。