淺析船舶柴油機主要機械故障診斷和排除

吳建強

摘 要：船舶的日常運行成本非常高昂，有效的運行時間決定了船東的盈利水平。而船舶柴油機是船舶核心的動力裝置，其一旦出現問題，將嚴重影響船舶的正常運營。因此快速診斷和排除船舶柴油機機械故障具有至關重要的意義。文章通過柴油機主要機械故障的表現以及造成的原因進行分析，提出柴油機機械故障的診斷及排除的方法，希望能為相關人員提供借鑒，保障船舶柴油機安全運行。

關鍵詞：船舶柴油機；機械故障；診斷與排除

隨著船舶機械制造技術的發展，船舶柴油機的制造技術已經取得了長足的進步，各種監控設備及安全保障系統越來越成熟。但柴油機結構復雜，影響柴油機運行工況的因素非常多，在運行過程中難免會產生各種機械故障。如何快速分析和排除機械故障是本文研究的重點。

1 對船舶柴油機故障分析

1.1 故障類型的分類

船舶柴油機故障形式有多種，將其進行分類，可以分為三個類型：（1）結構性原因。這一類型的原因主要包括設計以及選材的不合理，導致船舶柴油機出現故障。容易因選材出現故障的如高壓油管、噴油器、曲軸軸瓦、排氣閥和控制系統中的多位多通閥閥芯等。（2）工藝性原因。任何一道安裝工藝或步驟都有嚴格的要求，安裝誤差范圍嚴格執行，做到精益求精。如果基本的工藝要求不能達到，自然生產出來就已經存在了缺陷，在運行過程中缺陷會逐漸被放大，最終導致柴油機出現故障甚至損壞。（3）管理原因。在實際的操作中，操作者違反操作規程或疏于進行日常維護保養，導致主機運行工況逐漸惡化，最終導致柴油機損壞。

1.2 船舶柴油機在故障發生的預兆分析

在船舶柴油機在故障發生之前，一般會有一定的預兆。首先，會出現各種壓力、溫度偏離正常值；其次，柴油機的性能所下降，比如柴油機在額定轉速下，排溫逐漸升高、油耗增加、排煙管冒黑煙、出現異常振動或噪音等；最后，操作性能方面，如啟動壓縮空氣消耗量增加、倒車換向不及時、轉速不穩定、柴油機無法啟動或單缸不發火等現象；另外，出現漏油漏水現象，如柴油機曲軸箱中的潤滑油液面出現升高或滑油出現乳化現象。排煙管冒白煙等。各種不正常想象都預示著機器可能或者已經出現故障，如果不及時查明原因，可能導致更加嚴重的故障發生。

2 船舶柴油機機械故障診斷方法

2.1 對設備運行工況進行監測

現代的船舶柴油機安全運行的監控系統已經相當自動化，基本都配備有機艙檢測系統及主機遙控系統。機艙檢測報警系統可以將影響主機運行的各種性能參數集中的反饋到集控中心。如出現異常情況，系統將會自動報警。但實際運行中，經常會出現誤報警或出現異常情況而不報警的情況。所以運行管理重點需要保障各種檢測設備及傳感器處于正常工作狀態，定時對各類傳感器進行維護保養。另外除了自動檢測報警系統外，主機機旁還有一套機械式儀表系統，機械式儀表工作相對穩定直觀，不易發生故障。在日常運行管理的過程中，需要經常核對機旁與自動監控系統的參數是否一致，發現誤差較大時，需要及時消除，否則可能會造成誤判，延誤處理故障的時機，造成不可逆轉的損壞。

2.2 故障診斷方法分析

2.2.1 觀察法。有些較早的主機，沒有配備檢測報警系統，我們可以通過觀察法對主機進行監控。各種不正常的現象都可以反饋出柴油機的運行狀態。柴油機正常的排煙是淺灰色的，如果發現冒黑煙，可能預示噴油器霧化不良或者噴油定時滯后；冒白煙說明排煙中含有大量的水分，可能是氣缸漏水；如果發現冒藍煙可能是刮油環磨損超標無法起到刮油作用導致較多滑油進入氣缸。我們可以通過觀察各種現象，基本可以判斷出故障發生的原因和發生的部位，及時排除故障。

2.2.2 聽診法。通過對柴油機運行過程中各個部位的聲音判斷機器是否處于正常狀態。通常情況下，不同部位的異響都可以判斷出故障的原因。如當排氣閥出現異常敲擊聲，則表明排氣閥活塞可能出現故障，不能保證及時關閉；當氣缸出現異常敲擊聲時，可能是柴油機的噴油定時太提前，爆壓過高所致；柴油機啟動時，缸頭聽到漏氣的聲音，且該缸啟動不發火，表明氣缸啟動閥閥芯卡死無法關閉導致漏氣，壓縮時達不到點火溫度導致氣缸不發火。

2.2.3 觸摸以及嗅聞法。柴油機各部位的溫度可以直接反饋出其工作狀態，大部分監控點都有溫度表可以直接讀數。但有些地方并沒有安裝溫度表，我們就可以直接用觸摸法來判斷，如啟動空氣管、曲拐箱導門蓋等位置均可直接觸摸，判斷是否存在溫度超高情況。也可以通過嗅聞法，漏油、局部燒焦等均會發出刺鼻的味道。這種方法也比較直觀和快速發現故障。

2.2.4 測試和化驗。可通過PH或化學方法檢測冷卻水的硬度，如發現異常及時更換冷卻水或添加水處理劑。另外還可以通過光譜分析法檢測滑油的金屬顆粒含量、大小及類別來判斷主機內部的磨損情況及磨損部位。如顆粒度超標可能是自清濾器濾網是否存在缺陷或填料、活塞環出現泄漏的情況；如發現合金粉末則表明軸承軸瓦出現異常磨損。通過檢測化驗法可以科學準確判斷出柴油機的各系統的運行狀態。

3 船舶柴油機典型故障的排除

3.1 主機啟動困難

3.1.1 啟動壓縮空氣壓力不足，達不到發貨轉速。需要檢查啟動空氣系統是否有漏氣；或者排氣閥漏氣，當壓縮空氣進入氣缸，在壓縮沖程中環節，壓縮空氣從排氣閥泄漏，導致壓縮溫度達不到油霧燃點。我們可以通過研磨或機加工的方式恢復排氣閥與閥座良好的接觸面。

3.1.2 燃油系統故障。主要有噴油器堵塞或霧化不良、高壓油泵齒條卡死在停油的位置或高壓油泵柱塞咬死在上止點位置。我們可以通過拆檢清潔柱塞、針閥偶件，發現損傷，及時更換。

3.2 柴油機運行氣缸出現異常敲擊聲音

柴油機運行過程中出現異常敲擊聲主要的原因有兩種，一是缸內運動部件松動、間隙超標等原因，造成零部件間的相互撞擊；另一種是燃燒故障造成的敲缸，如噴油定時過早、噴油器霧化不良或漏油導致燃燒滯后而產生的敲缸。由于以上兩種敲擊聲產生的機理不同，可通聽診法，并結合相關參數來判斷，或者通過排除法按故障發生的可能性從高到低逐項拆檢排除，直至發現問題所在。發現松動零部件的，需按扭力要求重新上緊，如是燃燒方面的原因，需檢查噴油提前角是否符合要求、檢查霧化器的噴油效果及霧化器的密封狀態，如發現問題，及時調整或更換備件。

3.3 柴油機排氣溫度過高

柴油機排煙高主要有兩種情況：噴油器霧化不良或漏油，導致燃燒滯后；掃氣箱掃氣壓力低或者掃氣溫度過高，可能是空冷器空氣端堵塞造成壓力低或者冷卻水端結垢，冷卻效果不佳導致掃氣溫度偏高；增壓器效率低。可能是增壓器葉輪積垢或葉輪損傷，導致壓氣效率減低。我們可以通過定期拆檢清潔相關部件，保證各零部件處于最佳工作狀態。

3.4 增壓器震動

增壓器喘振主要原因是進氣道和出氣堵塞、主機啟動或停車時壓氣機進氣壓力大幅波動導致。喘振的表現形式是間歇式的。另外一種是強烈持續的振動，主要是增壓器由于葉片損傷或軸承異常磨損等原因造成運動部件動平衡遭到破壞而產生的劇烈振動。為避免或排除以上故障，要求管理人員做好增壓器內部清潔保養工作，對運動部件定期檢查并測量相關參數，發現異常，及時處理或更換備件。

4 結束語

總之，船舶柴油機在運行中存在諸多問題，通過觀察法、聽診法、觸摸以及嗅聞法以及測試和化驗，再結合相關科學手段，對船舶柴油機主要機械故障診斷是必不可少的，找準船舶柴油機的主要機械故障的原因，才能有根據的將故障做到預防以及排除。