淺談一起由機油壓力過低導致擊穿柴油機機體的故障

唐煒銘　李金壽　徐進

摘 要：柴油機的機油壓力過低會導致機器出現故障，甚至會發生重大的機損事故，而發生這種現象的原因可能是多方面的。在日常的操作及維護保養中應密切關注，才能保證柴油機的正常運轉。

關鍵詞：機油壓力低；故障分析；冷卻器堵塞；旁通閥故障

中圖分類號：TK428 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）11-0102-02

1 故障狀況

某柴油機運行過程中發生了一起嚴重的缸體擊穿事故。經過現場的觀察與檢驗，初步分析是某缸的連桿脫離曲軸，擊穿缸體。

1.1 故障現象

為了進一步檢驗與修理，需要對柴油機進行解體。拆開后，發現該柴油機的第四缸連桿大頭端發生了嚴重的燒瓦狀況，連桿螺栓斷裂，連桿大頭端軸承蓋掉落，連桿被曲軸撞擊，偏離原先位置，撞擊到缸體側面，造成缸體破損。

1.2 故障排查及分析

連桿大頭端和軸承蓋有變形，連桿螺栓的斷裂位置都在螺紋處。連桿螺栓的斷頭螺栓不易取出。該柴油機使用時間較長，但還未進行過大修，基本排除了連桿螺栓未按規定力矩上緊、用力不均勻以及連桿級別不對等安裝問題。連桿螺栓的斷口呈現纖維狀的分布，斷口較為平滑，有金屬色的關澤，斷裂的方向與受力方向基本垂直。因而判斷是屬于脆性斷裂。推測事故發生時，先是連桿瓦燒死，產生了巨大的沖擊載荷，使螺栓折斷，然后連桿大頭端脫落，連桿被曲軸撞擊，就發生了機體擊穿事故。

1.3 故障修復

缸體被擊穿的部分在柴油機左側，并未傷及主油道。檢驗后認定可以經過焊補就可以修復后再次投入使用。第四缸的連桿損壞，曲軸上對應的連桿軸頸嚴重燒傷損壞，并因為對連桿造成了猛烈的撞擊，也導致了曲軸發生了嚴重的損傷，曲軸及第四缸的連桿需要更換，一并更換了活塞組件和機油泵。

柴油機組裝完成后，更換油、水，通電試車。啟動一段時間內，情況正常。但運行一段時間后，機油壓力報警，調整了機油冷卻器旁通閥A和機油冷卻器旁通閥B的開啟壓力后，情況恢復正常，就再次投入使用。

1.4 故障再次發生

使用后不久，該柴油機又發生了燒瓦情況，幸好操作人員及時發現，未再次造成柴油機嚴重損壞的重大事故。維修時更換了第四缸的連桿軸瓦，并調整了兩個旁通閥壓力，機油壓力報警仍未解除。

1.5 再次檢查維修

將機油壓力報警裝置拆下，裝上專用的機油壓力表，觀察壓力變化情況。經過試驗，發現冷機啟動時，機油壓力大約為0.31 MPa，而當柴油機的運行逐步平穩后，機油壓力竟然不斷下降，數據甚至有時會顯示為零。

2 故障分析

柴油機的正常工作壓力一般應該在0.35～0.45 MPa之間，新機或剛啟動時可能會稍微高一點，但是運行一段時間后，基本都能穩定在這個區間。如果柴油機在全負荷工作時，機油壓力低于0.2 MPa，那就可能有嚴重問題，應立即停機進行檢查。在未查并明確故障前，不能再次啟動運行。否則就可能導致燒瓦、拉缸，造成嚴重損失，甚至危害人員安全。機油壓力過低常見的原因有以下幾點。

2.1 機油泵故障

機油泵通常都為齒輪泵，其中的齒輪由于長期使用等原因會產生磨損，磨損到一定階段后，泵出的油量就不足以維持整個潤滑系統的正常壓力，需要進行必要的維修才能繼續使用。還有一些原因也會導致壓力不正常，比如機油泵內有空氣，機油泵的某些部位密封狀況出現問題等，這些原因都可能導致泵不能正常工作。

2.2 堵塞故障

堵塞一般發生在機油濾清器。機油濾清器的主要作用是過濾機油，如果機油中雜質較多，就會導致濾清器被堵塞。有的柴油機分粗濾器和精濾器兩層過濾，過濾效果一般的粗濾器是串聯在主油道系統內的，過濾效果較好的精濾器是并聯在主油道系統內的，比傳統的單種過濾器的過濾效果和使用狀況都要好些。機油冷卻器也可能發生堵塞，堵塞后，后續管路內機油壓力就會不足。還有可能是油道發生堵塞，需進行必要的檢查。

2.3 旁通閥故障

當主油道內的過濾器被堵塞后，就容易導致過濾器后的主油道機油壓力下降，一般柴油機在過濾器邊上會并聯一個旁通閥，而如果過濾器堵塞嚴重，旁通閥會自行打開，從而使后續管道內的機油壓力得到保障。但如果這個旁通閥發生故障，在需要打開時，無法正常打開，就可能導致主油道的壓力不足，而導致燒瓦等故障。

2.4 限壓閥故障

限壓閥，也稱回油閥，主要是為了防止主油道內壓力過大，而使多余的機油回流到油底殼或機油箱內。如果限壓閥出現問題，比如出現開啟壓力較低或卡滯、失效等問題，也可能會導致主油道機油壓力不足。

2.5 其他故障

如果曲軸和軸瓦之間間隙過大，也會引起壓力偏低。機油牌號不對，或機油劣化、乳化等原因，也可能導致機油壓力過低。

3 故障診斷

該柴油機的潤滑系統工作示意圖如圖1所示，經過多方面的分析推斷，懷疑潤滑油路存在堵塞的問題。

對照該柴油機潤滑系統工作示意圖，懷疑是機油冷卻器的問題，可能發生了堵塞故障。拆開機油散熱器，發現機油冷卻器的油道被油垢堵塞。冷卻器堵塞后，潤滑油路內的阻力就增大，特別是熱機以后，阻力更大，引起主油道供油不足。冷卻器邊上的旁通閥也發生了故障，在主油道壓力較低時，未能直接開啟，因而主油道的壓力不足，從而導致燒瓦。

更換了新的機油散熱器，并將旁通閥A和旁通閥B也進行了更換。運行后，機油壓力冷車為0.32 MPa，熱車為0.16 MPa，重新裝上機油壓力報警裝置，不再報警，故障排除。柴油機投入使用后，一切正常。

通常情況下，濾清器或者冷卻器發生堵塞故障后，由于旁通閥能正常工作，就使得主油道壓力得以繼續維持，而本機由于旁通閥也發生了故障，兩個獨立的故障引起了多重故障，就造成了這起嚴重的機損事故。所以在平時的維護保養中，也要注意對機油管路進行清洗疏通。限壓閥、旁通閥這些零部件在發生故障后，平時不太容易觀察到，所以在維護保養時，也應拆開進行必要的檢驗清理。只有在平時做好維護保養，修理時按規定進行，才能使柴油機工作的更好。

參考文獻：

[1] 段禮祥，張來斌，王朝暉.柴油機狀態監測與故障診斷特征參數研究[J].車用發動機，2007，（1）.