柴油機冷卻水溫異常的原因分析和處理措施

張宗祥

（中交華南交通建設有限公司，廣東 廣州 511447）

卡特彼勒3516B型柴油機冷卻系統分為高溫水冷卻系統及低溫水冷卻系統兩種，均是閉式冷卻系統，冷卻介質為淡水，淡水的水質穩定，傳熱效果好并可采用水處理劑解決其腐蝕和結垢的缺陷。這種冷卻系統最大的優點就是柴油機任何部分都沒有與海水接觸，大大減少了腐蝕的發生，而且使日常維護保養工作量也輕松很多。舷外冷卻器分為兩部分，分別是獨立的高、低溫水冷卻器。由于舷外冷卻器是浸泡在海水中，一旦海生物大量繁殖生長在冷卻器銅管外壁，將大大影響其冷卻效果。現在我船已在舷外冷卻井新安裝了防海生物裝置，大大減少了海生物的生長。

1 冷卻水系統溫度異常的分析

1.1 冷卻水溫度過高

（1）冷卻水溫度過高會造成以下后果。冷卻水溫度過高，冷卻效果降低，使機件過熱，導致機件間的配合間隙變小或咬住，破壞零件間的潤滑油膜，還會使滑油變稀、早期變質，影響潤滑效果，加劇機件間的磨損，嚴重時還會發生咬缸、化瓦及損傷機件等事故。超過50%的柴油發動機損壞是由冷卻系統故障引起的。

（2）冷卻水溫度過高的現象。冷卻水溫度過高時，水中會產生大量的氣泡，氣泡大多附著在氣缸套外壁上，使局部得不到冷卻，導致局部溫度急劇上升，嚴重時使機件遭到破壞。同時膨脹水箱水位急劇上升，且有大量氣泡溢出。

（3）冷卻水溫過高時采取的措施。冷卻水溫度過高，柴油機安保系統會起作用，達到報警溫度會發出報警，使值班人員能夠迅速采取有效措施，比如降低負荷、轉速等。本船卡特彼勒3516B型柴油機在冷卻液溫度異常偏高時，電子控制系統ECM會自動進行以下工作：警告、減額、停機。如果發動機運行在正常溫度范圍以上，不管是否誤報警還是其他原因，都立即運行以下步驟：第一，降低負載和發動機轉速；第二，檢查冷卻系統是否滲漏，包括水管松動的連接、冷卻系統軟管是否有裂紋和松動的夾箍、水泵是否有滲漏及冷卻液液位是否異常偏低等等；第三，決定發動機是否立即停機，或者可以通過降低負載使發動機冷卻。

（4）冷卻水溫過高的原因。①冷卻水夾層部分堵塞，使冷卻水流動受到阻礙，導致水溫升高；②活塞過熱或拉缸，使局部水溫過高；③冷卻水壓力過低或冷卻水中斷；④個別氣缸噴油量過多，使其燃燒不良；⑤柴油機長期超負荷運轉；⑥冷卻水溫度調節閥調節不當或節溫器損壞；⑦水溫表損壞(失靈)或者水溫傳感器故障；⑧缸套或缸頭有裂紋；⑨排氣經過缸頭與缸套結合部位進入冷卻水系統；⑩水泵故障；冷卻書管路堵塞或者閥門故障；冷卻器有異物進入而堵塞；冷卻器銅管表面大量結垢，生長海生物。其它。

1.2 冷卻水溫度過低

（1）冷卻水溫過低的后果。柴油機冷卻水的出機溫度過低會造成如下的后果：使燃油燃燒的熱能損失過大，從而使柴油機發出的功率降低，同時還會增加油耗。由于過分冷卻，使氣缸壁和活塞頂部的溫度大大下降，噴入的燃油由于溫度低而不易蒸發，導致燃油的不完全燃燒。若冷卻水的溫度過低的話，氣缸內的溫度也會降低，使廢氣中的二氧化碳、硫化物和水蒸汽等容易凝結成酸性腐蝕劑，腐蝕氣缸套、活塞等部件，造成極大的損傷。

（2）冷卻水溫過低需采取的措施。柴油機冷卻水溫過低首先檢查柴油機的負荷或者水溫傳感器，最后才懷疑節溫器的故障。卡特彼勒3516B型柴油機在冷卻液溫度低時，電子控制系統ECM會自動發出報警，警報設定值為80℃，為激活本監測策略，柴油機必須至少已運轉了10分鐘。如果冷卻液溫度低于80℃超過5秒鐘，告警就會出現。監測低冷卻液溫度是為了檢查節溫器的故障，這個特性不是用以監測水套水加熱器工作的。

（3）冷卻水溫過低的原因。①冷卻水進機的溫度過低；②冷卻水壓過高，流速過快；③柴油機負荷過低；④水溫調節閥調節不當或節溫器損壞；⑤水溫表損壞(失靈)或者水溫傳感器故障。

2 案例分析

我船在廠休期間兩臺卡特彼勒3516B型柴油機由卡特彼勒專業維修廠商進行了抽缸檢查，水下泥泵柴油機抽檢了12#缸，增壓泥泵柴油機抽檢了9#、10#和12#共三個缸。裝復以后對兩臺柴油機進行運轉試驗，無負荷加載時兩臺柴油機運轉都正常，但是當加載負荷試吹水時增壓泵機高溫水溫度立即迅速竄升至報警溫度，膨脹水箱大量水溢出，迅速通知挖泥臺降速脫開泥泵，待水溫慢慢下降后再停機。水下泥泵機當時并無異常，但進入工地施工不到24小時也出現同樣故障。需要說明的是，在抽缸檢驗之前兩臺柴油機運轉一直正常。

2.1 故障分析及查找

（1）節溫器檢查。當出現高溫水異常偏高故障后首先懷疑是節溫器的問題，待柴油機溫度下降后拆出節溫器檢查并用開水做實驗發現4個節溫器并無異常，但即便如此，仍然不放心，還是更換了4個新的節溫器，重新開機運轉，這次不帶負荷運轉了1h左右高溫水溫度即開始上升，只好再次停機。在整機拆檢缸頭之前曾再一次懷疑是節溫器的問題，將水下泥泵柴油機和增壓泥泵柴油機的節溫器全部調換裝復試機故障仍然存在。

（2）高溫淡水泵檢查。水泵故障也會是柴油機嚴重過熱，可能導致氣缸蓋出現裂紋。待柴油機溫度自然下降后開始拆檢高溫淡水泵，同樣沒有發現諸如磨損、裂紋、銷孔等故障，但還是更換了一臺新的水泵。再次啟動柴油機試驗，故障依然存在。

（3）冷卻水管路及舷外冷卻器檢查。卡機專業維修廠商堅持認為是舷外冷卻器的問題，但是舷外冷卻器是剛經過船廠化學清洗干凈且進行了壓力試驗，在裝復之前經過了船方的檢驗。經過大家的共同討論，輪機長決定對冷卻水管路及舷外冷卻器檢查。拆出舷外冷卻器兩條高溫水連接管，首先檢查舷外冷卻器里面，用手可以摸到冷卻器頂部全部空間并無任何例如破布棉紗之類的雜物。再檢查管路上的進出閥也發現都是正常開啟狀態。拆掉柴油機高溫水進出管接頭，用高壓水沖洗柴油機與舷外冷卻井之間的冷卻水管路，并無發現異常。裝復后再一次試機故障仍舊存在。

（4）缸頭及缸套檢查。柴油機剛啟動運轉時并無異常，但經過加速后會發現膨脹水箱水位就會慢慢上升，水里有氣泡產生。至此懷疑有燃氣漏入冷卻水系統，我們自己組織拆檢，首先拆出增壓泥泵機的9#、10#、12#缸，即是卡機專業維修廠商抽檢過的三個缸，發現10#缸缸套至缸頭的過水膠套有兩個斷裂，但缸頭墊并無異常，而且也并沒有發現有漏水現象，也沒發現缸頭墊處有漏氣，所以無法肯定是否就是10#缸燃氣進入了冷卻水系統，另外三個缸的缸套上密封圈安裝發現均不是很規范，但也不能判斷是否會漏入燃氣。有一種可能就是缸頭螺栓沒有按規定的扭矩上緊，燃氣有滲漏剛好通過爛的過水膠圈處漏入冷卻水系統，特別是在高負荷時明顯。拆檢工作至此，是更換一些新備件裝回去進行再次試機還是拆出剩下13個缸的缸頭全部進行試壓，對缸套進行探傷，大家進行了激烈的討論，因為沒有任何人敢肯定故障在哪里，最后機務決定執行后一種方案。16個缸的缸頭全部拆出送廠車間進行試壓，結果并沒發現任何問題。船廠派專業人員對16個缸的缸套進行探傷，只發現了9#缸缸套有一個小針孔，但并無穿透。至此，只好決定再次裝復，更換了9#缸缸套，所有密封件全部換新，包括過水膠圈及缸套密封、缸頭墊等。嚴格按照卡特彼勒廠商規定的工藝裝復柴油機后再次進行試機，故障排除。在討論到底是哪里的故障后，最后形成了比較一致的意見是卡特彼勒專業維修廠商安裝工藝不嚴格，導致缸套過水膠圈損壞，同時缸頭螺栓沒有按規定的扭矩上緊導致燃氣泄露滲入冷卻水系統。后面水下泵機去工地施工后出現同樣的故障，只需拆檢12#缸（卡特彼勒專業維修廠商拆檢過的）更換缸套水封及過水膠套等按規定扭矩上緊缸頭螺栓后即排除故障更加驗證了這個結論。

3 結語

綜上所述，充分理解柴油機冷卻水系統的構造原理，熟悉各個零部件的作用及性能，了解柴油機冷卻水溫異常的原因并對其分析，熟記冷卻水溫異常的主要現象，知道采取的措施，理論結合實際，掌握正確的操作方法，各種故障均能明白無誤的檢查出來并排除。拆裝工藝對輪機故障的排除也必須高度重視，這些對柴油機的維護保養及維修有著十分重要的意義。同時必須學會善于總結經驗，吸取教訓，勤于思考，對輪機管理人員的管理水平將會有很大的提高。