主機(jī)啟動空氣漏泄故障分析

大連海事大學(xué) 吳 恒

某船舶公司從國外購進(jìn)一艘3萬載重噸的二手雜貨船，主機(jī)為S U L Z E R 7 R N D 7 6型二沖程低速定壓廢氣渦輪增壓柴油機(jī)，其主要參數(shù)如下：

型號SULZER7RND76

缸數(shù)7

缸徑760mm

行程1550mm

額定功率10294kW，122r/min

平均有效壓力1.259MPa

額定耗油率150g/（kW·h）

調(diào)速器WOODWARDPGA

啟動空氣壓力3MPa

控制空氣壓力0.6MPa

一、故障情況

船員在國外港口接船。交接后在進(jìn)出港機(jī)動操縱和備車情況下，主機(jī)啟動空氣壓力下降過快，兩個主空氣瓶同時開啟供氣，啟動壓力不能正常保持，即使兩臺空氣壓縮機(jī)同時運(yùn)轉(zhuǎn)補(bǔ)充供氣，主空氣瓶壓力也難以保持正常。經(jīng)接船船員初步檢查，各汽缸啟動閥工作正常，開關(guān)動作靈活，柴油機(jī)能夠正常啟動；柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，啟動空氣支管上的火焰阻擋器未見發(fā)熱現(xiàn)象；主啟動閥的閥桿由鎖緊裝置鎖在“啟動”位置和“關(guān)閉”位置之間的“自動”位置上，也是正常操作。

二、采取的臨時措施

該主機(jī)的駕駛臺遙控采用氣動遙控系統(tǒng)，控制空氣壓力為0.6 M P a。轉(zhuǎn)換為機(jī)旁操縱時，故障依然如故。針對上述現(xiàn)象，船員采取了一個臨時措施，即駕駛臺—集控室—主空氣瓶聯(lián)合操縱。

在機(jī)動操縱時，值班輪機(jī)員在機(jī)艙集控室操縱臺上根據(jù)駕駛臺車鐘指令操縱主機(jī)，一位輪機(jī)人員在機(jī)艙主空氣瓶旁操作啟動空氣出口閥，打開集控室門，另一位輪機(jī)人員在門口負(fù)責(zé)向前兩人傳遞車鐘信息。當(dāng)車鐘指令為啟動主機(jī)時，值班輪機(jī)員需待主空氣瓶出口閥開啟時再啟動主機(jī)，主機(jī)啟動后，立即關(guān)閉主空氣瓶出口閥。

（3）中國機(jī)械運(yùn)輸設(shè)備的出口價格逐漸向高于世界平均水平轉(zhuǎn)變，在不同出口市場上的價格差異越來越小。從圖3可以看出，圖像有上移和輕微右移的趨勢，說明中國機(jī)械運(yùn)輸設(shè)備的價格在不同市場的差異越來越小，且產(chǎn)品的價格在逐步提高。

上述臨時措施暫時消除了主空氣瓶壓力下降過快的現(xiàn)象。在回航途中，于廣州珠江航道和上海黃浦江航道都順利地完成了機(jī)動航行和進(jìn)出港的任務(wù)。

三、船廠修船與初步分析

駛回船籍港后，公司安排船廠檢修。船廠拆檢了汽缸啟動閥和啟動空氣分配器，沒有發(fā)現(xiàn)部件的腐蝕和磨損情況，修理后經(jīng)試車檢查發(fā)現(xiàn)，主機(jī)啟動操縱時主空氣瓶壓力仍迅速下降。

筆者上船后，輪機(jī)長、大管輪介紹了上述故障情況和處理過程，查看了SULZERRND啟動空氣分配器結(jié)構(gòu)（如圖1所示）。據(jù)此分析：①如果啟動空氣分配器某滑閥磨損漏氣或滑閥彈簧斷裂，在主機(jī)啟動操縱的瞬間會造成啟動空氣的漏失，使主啟動空氣瓶壓力有一定下降，但因啟動時間很短，壓力下降的影響不會很明顯，且如果該滑閥漏氣造成開啟管（J）和關(guān)閉管（H）連通的話，相應(yīng)汽缸會發(fā)生啟動閥不能開啟的現(xiàn)象，導(dǎo)致啟動故障。該柴油機(jī)啟動正常，說明啟動空氣分配器是正常的。②從汽缸啟動閥的拆檢和運(yùn)轉(zhuǎn)來看，未見異常。③主啟動閥故障應(yīng)是主要原因，具體見后面的進(jìn)一步檢查分析。

四、主啟動閥故障分析與處理

該柴油機(jī)的主啟動閥及止回閥是SULZERRND和RD機(jī)型的典型結(jié)構(gòu)，詳見圖2。

造成主啟動空氣瓶壓力迅速下降的原因可能有下列各項：

1. 檢查閥（K）

主機(jī)操縱臺上安裝的檢查閥（K），又作為主啟動閥的放氣閥，空氣管路連接于主啟動閥的下部空間。當(dāng)主啟動閥手輪鎖在“自動”位置時，如把檢查閥（K）打開，則主啟動閥下部空間（A）的空氣通過環(huán)形空間（H）與檢查閥（K）相通，從而下部空間壓縮空氣被泄放。由于兩個小孔（D）流通面積小，不能立即由環(huán)形空間（B）向內(nèi)部空間（A）補(bǔ)足壓縮空氣，繼續(xù)作用在環(huán)形面積（B）上的啟動空氣壓力克服彈簧力將主啟動閥打開，直到被止動肩（C）頂住為止，發(fā)生的現(xiàn)象和在操縱臺上拉動啟動手柄一樣，但因啟動空氣分配器的控制空氣未接通，則啟動空氣分配器和汽缸啟動閥都不動作。如把檢查閥（K）重新關(guān)閉，啟動空氣從環(huán)形空間（B）經(jīng)閥上的兩個小孔（D）流到內(nèi)部空間（A），然后再通過環(huán)形空間（H），使下部空間的空氣壓力重新恢復(fù)，這時啟動閥在彈簧力與空氣壓力作用下迅速關(guān)閉。這種檢查可以在任何時候進(jìn)行，即使在柴油機(jī)運(yùn)行中也可以不觸及啟動手柄來檢查主啟動閥的動作。

經(jīng)檢查，該檢查閥（K）開啟和關(guān)閉正常。當(dāng)檢查閥（K）關(guān)閉，甚至將放氣管盲死時，主啟動閥仍不能關(guān)閉，主啟動空氣瓶壓力迅速下降。

2.控制閥（436.51）

控制閥受到啟動手柄、啟動空氣引導(dǎo)閥的控制。當(dāng)啟動手柄拉到“啟動”位置時，控制閥（436.51）被抬起，將主啟動閥下部空間的壓縮空氣迅速放出，主啟動閥開啟；反之，當(dāng)啟動手柄回到“停車”位置時，控制閥落下而關(guān)閉，使主啟動閥下部空間的空氣壓力重新補(bǔ)足，主啟動閥關(guān)閉。操作啟動手柄和使用檢查閥（K），其啟動過程是完全一樣的。

如果在操縱過程中主啟動閥的控制閥（436.51）由于某種原因卡住了，就需要用手輪來開啟和關(guān)閉主啟動閥。如果閥桿被鎖在“自動”位置，而控制閥卡住在抬起的位置，則主啟動閥處于開啟狀態(tài)將不能關(guān)閉。

經(jīng)檢查，該控制閥并未卡住，所以故障現(xiàn)象并非控制閥卡住所致。

3. 閥上的兩個小孔（D）

兩個小孔（D）如被臟物封堵，則主啟動閥下部空間得不到上部空間啟動空氣的補(bǔ)充，使主啟動閥不能向上關(guān)閉或延遲關(guān)閉，致使每次啟動耗氣量大增。

為了檢查兩個小孔（D）是否被堵塞，只好將主啟動閥拆下來解體，發(fā)現(xiàn)銅質(zhì)的啟動閥油光明亮，小孔（D）未被堵塞。此時卻意外地發(fā)現(xiàn)閥桿的密封填料嚴(yán)重老化變質(zhì)。原來是密封填料嚴(yán)重漏氣，使主啟動閥下部空間及內(nèi)部空間（A）不能建立起足夠的空氣壓力，導(dǎo)致主啟動閥不能自動關(guān)閉。更換閥桿的密封填料后，該故障被徹底排除。

一般情況下，閥桿密封填料漏氣，用聽聲音和手感的簡單辦法就很容易發(fā)現(xiàn)。該船的機(jī)旁操縱臺在主機(jī)二層平臺上，主啟動閥手輪在機(jī)旁操縱臺的左上方，閥桿較長，主啟動閥在其上方的啟動空氣總管上，且四周沒有檢查通道。此次拆檢主啟動閥還是搭腳手架進(jìn)行的。由于該主啟動閥處于特殊位置，工作人員在機(jī)艙的強(qiáng)噪聲環(huán)境下聽不到漏氣的聲音，也無法用手去感受漏氣氣流。港泊和廠修時，機(jī)艙噪聲雖小，但由于主啟動閥已被手動“關(guān)閉”，不會發(fā)生漏氣，因此也不容易找出故障原因。

從該閥桿密封填料老化變質(zhì)情況看，自主機(jī)運(yùn)行1 0多年來可能從未換新過。近幾年隨著漏氣情況逐漸嚴(yán)重，該主機(jī)的啟動性能必然越來越差，令機(jī)務(wù)人員頭痛。可能這也是能以較低價格購進(jìn)該船的原因之一吧？