康明斯船用柴油機在應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及其維護

李華玲

摘要：近年來航海保障中心所屬船舶數(shù)量不斷增多，康明斯船用柴油機作為船舶主機和發(fā)電機組的原動機也大量引入到海巡船上使用。本文以自身使用和管理康明斯船用柴油機的工作經(jīng)驗為基礎(chǔ)，介紹其工作特點，分析康明斯船用柴油機的缺點，總結(jié)使用過程中出現(xiàn)的問題，并提出解決對策。

Abstract： In recent years， the number of ships belonging to the Maritime Security Center has been increasing， and Cummins marine diesel engines have also been introduced to marine cruise ships in large numbers as the prime mover of the ship's main engine and generator set. Based on the working experience of using and managing Cummins marine diesel engine， this article introduces its work characteristics， analyzes the shortcomings of Cummins marine diesel engine， summarizes the problems that arise in the course of use， and proposes solutions.

關(guān)鍵詞：康明斯;柴油機;特點;問題;對策

Key words： cummins;diesel engine;characteristics;problems;countermeasures

中圖分類號：U664.121.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）17-0144-02

0? 引言

隨著我國海洋強國戰(zhàn)略的實施和轄區(qū)海洋港口經(jīng)濟的快速發(fā)展，港口航標(biāo)數(shù)量大幅度提高。為滿足航標(biāo)巡檢維護的需要，航標(biāo)船艇數(shù)量也隨之增加。康明斯船用柴油機作為船舶主機和發(fā)電機組的原動機大量引入到海巡船上來使用。船舶柴油機作為船舶的心臟，其重要性不言而喻。下面結(jié)合本人實際工作來分析康明斯船用柴油機在航巡船使用過程中出現(xiàn)的問題及對策。

1? 康明斯船用柴油機的特點

康明斯（Cummins）公司是目前世界上獨立的柴油機制造商巨頭。康明斯船用柴油機具有強度合理、結(jié)構(gòu)簡單、高效節(jié)能、工作可靠、低排放、易管理維護等優(yōu)點。康明斯船用柴油機采取幾種零件組合在一起的設(shè)計，減少了零件數(shù)量，增加了零件的通用性，省去了不少復(fù)雜零件（如圖1-圖3所示）。柴油機采用了獨特的PT燃油系統(tǒng)、電子調(diào)速系統(tǒng)、增壓中冷吸氣形式。PT燃油系統(tǒng)中的PT是壓力（Pressure）、時間（Time）的英語首寫字母，根據(jù)柴油機的供油量與供油壓力、流過時間、流過截面積成正比的原理，通過調(diào)節(jié)供油壓力來達到調(diào)節(jié)供油量的目的，以滿足不同負(fù)荷的要求的同時能大幅降低HC、CO、NOX的排放量。

2? 康明斯船用柴油機在使用過程中易出現(xiàn)的問題及對策

2.1 新造船舶上的柴油機管理? 一條新造船舶在完成交接后由于人員配置不到位或者船舶證書不齊全等各種原因而一直未投入使用，這會對機器設(shè)備造成很大損失。因為柴油機在完成交付后使用之日起的6個月是產(chǎn)品保修期。在保修期內(nèi)柴油機出現(xiàn)的故障由康明斯制造商免費維修，因此船舶應(yīng)盡早投入使用進行磨合，使柴油機早日進入正常使用狀態(tài)。

在初次使用和管理新柴油機時應(yīng)仔細(xì)閱讀使用說明書，嚴(yán)格按說明書使用和操作，尤其是保證做好新車的磨合。康明斯船用柴油機使用壽命、工作可靠性及經(jīng)濟性在一定程度上取決于柴油機使用初期磨合的好壞。使用新柴油機時必須按照規(guī)定進行100h的磨合。磨合期要求切勿超負(fù)荷和超速運行，磨合期每工作10h應(yīng)檢查一次曲軸箱的油平面。磨合是延長柴油機使用壽命的重要起點，磨合期結(jié)束后應(yīng)對新柴油機進行維護保養(yǎng)。

2.2 正確啟動和停機? 為保護船用康明斯柴油機啟動過程中增壓器，在油壓表顯示怠速油壓前不要增加節(jié)氣門，柴油機轉(zhuǎn)速不宜高于1000r/min。柴油機啟動后，尤其在冬季，應(yīng)怠速運轉(zhuǎn)3～5分鐘，待機油壓應(yīng)達到0.25MPa以上。增壓器位于柴油發(fā)動機的頂部。如果增壓器在柴油機啟動后立即開始高速運轉(zhuǎn)，機油壓力不會及時增加給增壓器供油，造成增壓器耗盡機油，損壞整個增壓器。壓板只有水溫高于75℃，油溫高于80℃時才能進入滿負(fù)荷運行，否則容易造成增壓器浮軸承和密封圈因缺油而過早損壞。柴油機必須在怠速3～5分鐘后才能熄火，然后在增壓器轉(zhuǎn)速和溫度下降后再熄火。由于船舶在高速航行時，柴油發(fā)動機和增壓器的轉(zhuǎn)速都很高，熄火后，油泵立即停止工作，油停止循環(huán)。增壓器的轉(zhuǎn)子由于慣性仍在高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子軸和軸承是半干的。摩擦慣性運動狀態(tài)導(dǎo)致軸承和密封圈過早磨損。因為柴油機熄火后，冷卻水不再循環(huán)，被加熱部件的熱量不能被冷卻水帶走，溫度還會繼續(xù)升高，造成局部過熱，對渦輪增壓器等某些部件造成損壞。

長期停機后啟動前，必須先潤滑增壓器。應(yīng)拆下增壓器進氣管，在進氣管內(nèi)倒入適量的清潔潤滑油， 否則，增壓器會因為第一次啟動時缺油而過早磨損。

2.3 柴油機長時間怠速運轉(zhuǎn)機油壓力低的解決方法? 康明斯船用柴油機怠速運轉(zhuǎn)嚴(yán)禁超過10min。長時間怠速運轉(zhuǎn)由于柴油機機油壓力低，潤滑不完全，導(dǎo)致運動副磨損加劇。柴油機燃燒溫度過低，燃燒不完全，可能引起積炭堵塞噴油器噴孔、活塞環(huán)或使氣門卡住。此外，如果柴油機冷卻液溫度過低，一些未燃燒的柴油將會沖刷氣缸壁上的油膜，稀釋機油，從而使柴油機所有的運動零部件得不到很好的潤滑，導(dǎo)致零部件過早磨損。在實際工作中航標(biāo)船在海上作業(yè)時又不可避免地長時間怠速運轉(zhuǎn)。巡檢人員跳標(biāo)作業(yè)時時常需要對燈浮標(biāo)電氣系統(tǒng)進行檢查和排除故障，此時不能確定需要的時間長短。而在更換燈器、太陽能板、AIS設(shè)備、蓄電池時需要的時間也不一樣。

航標(biāo)夾持船很好地解決了這一問題，不過在夾住燈浮標(biāo)后仍需船舶駕駛員很專業(yè)地判斷維護單一航標(biāo)所需要時間長短來確定是否關(guān)閉主機。非夾持航標(biāo)船（如登陸艇）為保持動力需長時間怠速運行，加劇了柴油機的磨損。海上巡檢燈浮標(biāo)時為解決這一問題可適當(dāng)提高怠速來提高機油壓力。如對柴油機調(diào)速系統(tǒng)適當(dāng)進行改裝。柴油機在連續(xù)怠速運轉(zhuǎn)10min后時間繼電器動作，機油壓力調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)機油壓力，或者調(diào)速器增加柴油機轉(zhuǎn)速來提高機油壓力，從而盡量避免怠速帶來的磨損加劇。

在將來航標(biāo)船如果引入電力推進系統(tǒng)可徹底解決這一問題。電力推進船舶沒有主機，全部為發(fā)電機，船舶可根據(jù)用電負(fù)荷來自動配置發(fā)電機運行臺數(shù)。這樣使發(fā)電機組始終運行于最佳工作狀態(tài)。與現(xiàn)行航標(biāo)船動力系統(tǒng)相比，電力推進系統(tǒng)具有調(diào)速范圍廣、驅(qū)動力大、易于正反轉(zhuǎn)、體積小、布局靈活、安裝方便、便于維修、節(jié)能減排、振動和噪音小等優(yōu)點。電力推進系統(tǒng)代表著航標(biāo)船以及測量船、破冰船、布纜船、消防船等工程船舶動力發(fā)展的方向。

2.4 康明斯船用柴油機保養(yǎng)時的誤區(qū)及注意事項? 康明斯船用柴油機的保養(yǎng)分為A、B、C、D四個級別。船上輪機員能做的只有A、B兩級，這些在隨機的《保養(yǎng)手冊》里描述的很詳細(xì)，不再贅述。在近幾年工作中在對康明斯船用柴油機進行A、B級保養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)和總結(jié)的值得注意事項：①有些康明斯船用柴油機配備的空氣濾清器是旋風(fēng)式空氣濾清器，濾芯末端的塑料部分是導(dǎo)流罩（通常為白色）。蓋上的葉片使空氣旋轉(zhuǎn)。80%的粉塵在離心力的作用下被分離，收集在塵杯中。整體過濾效率很高。維護過濾網(wǎng)時，不要錯過過濾網(wǎng)濾芯上的塑料導(dǎo)流板。②更換燃油濾器的時候，工作人員必須擰開舊燃油濾清器，把它和里面的燃油一起扔掉。舊燃油濾清器中的燃油要倒進新燃油濾清器中，這并不可惜。由于舊燃油濾清器中殘留的燃油含有大量被過濾過的顆粒，將燃油注入新燃油濾清器的清潔腔后，會增加噴油泵和噴油器的磨損。另外，對一些新燃油濾芯安裝時，不要漏裝燃濾螺紋座密封圈。③對帶有放水閥的油水分離器第一次起動前，松開油水分離器下端的排水閥，排水約20秒，然后擰緊（起動后不擰緊會漏油）。泄漏的液體可能占燃料的大部分（包括水和雜質(zhì)），但這將使燃料保持在正常狀態(tài)，避免因燃料過濾器堵塞而發(fā)生故障。④裝新機油濾芯前要用新機油加滿，安裝時用手緊固。宜在密封圈接觸后擰緊3/4圈。它不應(yīng)該太緊。扭矩約為25～40N·m。⑤在選配康明斯船用柴油機的“三濾”時，應(yīng)使用廠家確認(rèn)、指定的“三濾”并且確保無受潮、無灰塵、無磕碰。船上備用濾器最好集中密封保存。

3? 康明斯船用柴油機的缺點

康明斯船用柴油機對維護保養(yǎng)人員的專業(yè)性要求非常高。如前文所述，一般輪機員可做的只有A、B級保養(yǎng)，即常規(guī)檢查和更換濾器以及曲軸箱機油等等。對于C、D級的保養(yǎng)，則必須由經(jīng)康明斯船用柴油機培訓(xùn)機構(gòu)培訓(xùn)合格的專業(yè)人員來完成，尤其是電控部分，所以PT泵、電子調(diào)速器外殼上都打有鉛封。這種保養(yǎng)高專業(yè)性要求的特點，一方面使得輪機員勞動量大大減少，讓輪機員有更多的時間完成其他工作;一方面使得A、B級保養(yǎng)以外的零部件，一旦出現(xiàn)隨船輪機員將很難解決，只有申請岸基支持，或者單機運行、啟用備用機組、用應(yīng)急機組替代等等。這樣給船舶安全帶來一定的隱患。北海航海保障中心的海巡船幾乎都是雙機雙槳船，發(fā)電機組也不止一臺。在做好常規(guī)保養(yǎng)的前提下多臺機組同時無先兆出現(xiàn)相同故障的概率還是比較小的[2]。

4? 結(jié)語

綜上所述，隨著新柴油機設(shè)計時引進新技術(shù)、新材料、新理念等，康明斯船用柴油機在海巡船上使用也會越來越多，將來使用過程中會出現(xiàn)各種問題及挑戰(zhàn)。機艙輪機員不斷學(xué)習(xí)與交流，提高業(yè)務(wù)水平，適應(yīng)不同機種的變化，才能更好的管理和使用康明斯船用柴油機。只要柴油機工作在最佳狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)及解決問題，就會使海巡船舶航行更節(jié)能、更安全。

參考文獻：

[1]黃維鑫.船用康明斯柴油發(fā)電機速度波動解決實例介紹[J].機電設(shè)備，2020，37（06）：61-64.

[2]黃學(xué)衛(wèi)，李金壽，鮑蘇寧.船用康明斯柴油機故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2015（10）：99-100，104.