船舶柴油機機械故障診斷與處理分析

張三華 田振興 袁朝義

摘要：作為船舶機器設備的核心動力裝置之一，柴油機如果發生故障將會影響整個船舶的正常運轉，因此要求檢修人員關注船舶柴油機的故障，在短時間內排除故障，保障船舶正常運轉。本文主要對船舶柴油機械故障發生的原因類型以及監測設備進行分析，如主機無法正常啟動、運行氣缸有異常敲擊聲、增壓器震動、螺旋槳機械故障等等，給出相應的診斷辦法，如觀察法、測試和化驗，并對螺旋槳故障、船舶水密壁功能障礙給出了解決措施。

Abstract： As one of the core power units of marine machinery and equipment， the failure of diesel engine will affect the normal operation of the whole ship. Therefore， maintenance personnel are required to pay attention to the failure of marine diesel engine and eliminate the failure in a short time to ensure the normal operation of the ship. This paper mainly analyzes the causes and types of marine diesel mechanical faults and monitoring equipment， such as the failure of the main engine to start normally， the abnormal knocking sound of the running cylinder， the vibration of the supercharger， the mechanical faults of the propeller， etc.， gives the corresponding diagnosis methods， such as observation， test and laboratory test， and gives the solutions to the propeller faults and the dysfunction of the ship watertight wall.

關鍵詞：船舶結構;柴油機;機械故障;監測設備

Key words： ship structure;diesel engine;mechanical failure;monitoring equipment

中圖分類號：U66 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）02-0134-03

0 ?引言

近年來船舶機械行業發展速度明顯加快，需要借助的各方面技術也比較復雜，其中不僅包含監控設備，而且需要安全系統經營保障。在實際運行過程中，柴油機作為重要的動力裝置，由于受到各方面因素的影響，難免會發生機械故障，因此對柴油機故障進行診斷，并且對故障進行預測和維修，對相關人員提出了更高要求，需要借助專業的檢測設備，從而降低故障的發生概率。

1 ?船舶柴油機機械故障診斷方式

1.1 振動分析方法 ?在舶柴油機故障發生中，主要采用的檢測辦法是振動分析法，在檢測過程中對檢測對象例如柴油機等結構進行檢測，能夠根據柴油機的運轉狀況，分析柴油機在運轉過程中是否會發生問題，從而分析出船舶運行過程中故障的實際狀況，利用振動分析法進行分析，所獲得的檢測結果精準度是比較高的，能夠為處理故障提供一定的參考和借鑒，是一種比較實用的檢測辦法。

1.1.1 對氣閥漏氣振動的監測 ?振動檢測辦法在應用過程中可以根據氣閥漏氣的狀況，從而掌握振動的時間差，根據振動的變化規律掌握船舶運行的實際狀況，通過檢測氣閥是否漏氣，從而根據實際的變化狀況進行分析，總結船舶的實際運行狀況。

1.1.2 對主軸承位置的監測 ?活塞與缸套震動的實際監測情況可以為相關人員判斷是否能夠正常運轉，提供一定的借鑒和參考，并且可以掌握活塞與缸套的位置情況，如果震動幅度較大，則說明設備已經發生了嚴重磨損，需要進行更換或者維修。

1.1.3 活塞、缸套振動監測 ?活塞與缸套振動的監測情況可以為相關人員判斷這些位置是否存在磨損提供重要的參考，而根據功率譜方式能夠掌握活塞與缸套位置的異常振動情況，如果其振動幅度超過了正常范圍，說明此處存在嚴重的磨損。

1.2 油液分析法 ?在船舶機械設備發生故障過程中，最為常見的故障是磨損。在機械設備眾多零部件中，最容易發生的情況是磨損情況，需要根據油液的實際情況對船舶機械設備進行潤滑，根據監測數據掌握潤滑油的實際使用質量和含量，對污染度、光譜走勢等進行分析，從而對設備進行維修或更換。

1.3 熱力參數分析法 ?在船舶機械設備檢測過程中，利用熱力參數分析法是比較常用的一種辦法，利用這種辦法對柴油機內部運行狀況進行檢測，能夠掌握實際的壓力幅度值，從而對設備運行的實際狀況進行分析，這種分析方法具有一定的動態性，因此在檢測過程中也有一定的廣泛性。

2 ?船舶柴油機機械故障原因

造成船舶柴油機故障發生的原因有很多，第一，結構性原因在傳播設計過程中，由于選擇的材料不合適，造成柴油機發生故障，主要發生故障的部位如高壓油管排氣閥等等。第二，工藝性原因。在船舶柴油機結構中，安裝工藝和流程都比較嚴格，在安裝過程中如果出現故障就會影響工藝達標的情況。在實際的生產過程中，如果產生紕漏，柴油機在運行過程中會放大故障，影響設備的正常運轉。第三，管理問題。在操作人員使用船舶機器設備過程中，沒有按照相關規定對船舶進行日常的維護和保養，造成主機運行狀況不斷下降，損壞柴油機的狀況。

2.1 高新技術船舶的維修保養人員缺乏 ?目前我國船舶智能化技術迅速發展，船舶上的設備自動化水平也比較高。船舶的機械設備朝著模塊化在不斷發展。但是從事船舶維修的管理人員，由于自身的綜合素質沒有得到提高，缺乏培養和教育，造成很多維修保養人員缺乏對設備的精通和了解，很多現代化船舶在建設過程中也增加了相應的技術要求，因此這對于日常保養工作的人員來說提出了更高要求，需要對自身的能力進行提高。

2.2 缺乏科學合理的船舶設備維護保養管理體系 ?根據相關數據顯示，目前國內的航運單位缺乏對自身團隊統一進行管理，也缺乏科學合理的系統對目前的船舶設備加以總結，沒有形成完善的維修保養管理系統。目前我國航運單位也缺乏對機械設備目標的明確，部分船舶單位的管理目標只是在年度驗收時對不正確的零部件進行日常的檢查和維護，缺乏定期保養制度，因此眾多船舶機械設備在運轉過程中長期得不到維修和保養，因此往往處于高風險的運轉之下，發生故障的概率也很高。

2.3 船舶柴油機維修保養管理方式較為粗放 ?按照目前的相關文件規定，船舶機械設備保養計劃應該在年底做出專項計劃，并且經過上級的批準和審批，部分設備管理人員在制定維修保養計劃時沒有對船舶設備進行全部的檢查和了解，沒有形成零部件清單，因此所做出的維修和保養計劃只是針對部分設備進行重點檢查，沒有具體項目的檢查和保養，沒有將具體項目進行落實，保養和管理的方式也比較粗放，造成很多船上的設備保養只是按照小時來計算，沒有精細化進行管理，難以做到維修和保養的效果。

3 ?船舶柴油機機械故障類型

3.1 主機無法正常啟動 ?在壓縮空氣壓力不足的情況下，如果啟動空氣閥會造成主機無法啟動的問題，針對這類問題應該對空氣系統進行檢查，評估系統是否產生漏氣，當氣缸內的壓縮空氣產生沖擊等問題，需要從排氣閥進行泄漏，從而減少壓縮空氣不達標的問題，減少點火過程中出現，的無法點火問題，通過研磨機對閥座和排氣閥之間的接觸面進行研磨，能夠建立良好的接觸面，當噴油器發生堵塞時，能夠減少高壓油汞位置產生停留的情況，并且在噴油器產生咬死的情況下導致燃油系統無法點火，應該對零部件進行逐一拆卸，并進行清潔，了解其實際的損傷程度，如果無法進行使用，應該及時進行更換。

3.2 運行氣缸有異常敲擊聲 ?在實際的運行過程中，柴油機往往會發生異常，主要原因有以下兩類：第一，在柴油機內部運動零部件產生松動間隙和縫隙較大，造成各個零部件之間產生碰撞發生聲音。第二，由于在燃燒過程中所產生的敲鋼動作，在噴油電機過早以及霧化漏油等問題造成車況問題。以上兩類問題產生的原因不同，可以采取聽診的方式，在相關參數的支撐下對故障類型加以判斷，或者運用排除法對故障發生的可能性進行逐一排查，直至發現故障。在實際操作過程中如果發現零部件松動的情況可以進行上緊，如果柴油機原因是燃燒所造成的，應該對噴油提前進行檢查，從而使其符合相關要求，并且對霧化劑的效果進行判斷，一旦發現問題，第一時間進行更換。

3.3 排煙溫度過高 ?噴油器出現漏油的情況會導致燃燒不充分，在冷空氣發生堵塞造成壓力較低，并且冷卻的效果也不好，造成掃氣箱的壓力過低，應該檢查復合是否正常，并且對噴油作業進行拆解調試壓力對高壓油泵進行矯正，拆除空氣濾芯，其從而進行更換，并且對進氣管也要進行一次的清潔，最后進行試車調試，從而解決排煙管溫度較高的問題。

3.4 增壓器震動 ?不管是近期的堵塞還是長期的堵塞，都會產生主機停車的問題，這主要是與近期壓力波動較大相關，會發生增壓器震動的情況，具有間接性的特點，當增壓器葉片發生損壞時，軸承會出現磨損，對于平衡會產生影響，使其產生巨大的震動，相關技術人員應該根據相關規范和要求及時對增壓器進行清潔，并且檢查運動部件的狀況，對參數進行測量，第一時間對異常情況進行處理，更換相關零部件。

3.5 螺旋槳機械故障 ?螺旋槳作為船舶機械設備的重要組成部分，屬于一種機械轉承部件，在機械設備的實際運行過程中，如果出現運轉故障問題，將會對整個船舶的運轉速度和能力產生問題。在惡劣條件下，如果螺旋槳出現斷裂，相關人員也很難發現這種問題，因此在檢測船舶故障過程中需要對螺旋槳進行檢驗。正常情況下，如果螺旋槳出現異常故障，將會影響船舶的運轉速度，如果螺旋槳發生斷裂，將造成整個船舶運行出現異常震動的情況。

3.6 水密壁水密性不良 ?在船舶機械故障發生過程中，往往會出現水密性不良的情況，主要表現在水密艙出現孔洞，出現這種問題的原因在于船舶機械設備的材料出現問題，應該將這些材料用于底艙制造，變形折口回彎在運用過程中造成孔洞的出現，在制造船舶過程中由于相關技術人員操作不到位，造成打孔位置出現偏差，孔洞不符合船舶的實際需要，在后期的打孔過程中，也沒有對孔洞進行修整，造成船舶機械運行過程中，艙底觸礁以及在外力影響下出現孔洞，造成水密性不良的情況影響船舶的正常。行駛中在船艙露底的情況下，這些孔洞會為水體進入船體提供便捷，造成整個船體沉沒，這是非常重大的船舶故障。

3.7 應急換舵失靈故障 ?在船舶機械運行過程中，在水上會出現多種不確定因素或風險，如果在運轉過程中出現突發情況，船體需要啟動應急換舵來避免突發因素，避免船體造成損傷，保證行駛的安全，船舶機械設備會常常出現應急換舵失靈的情況，這會嚴重影響船艙行駛。正常情況下，應急換舵失靈情況會造成船上缺乏備用油，油泵組在出現異常情況，缺乏相應的動力為其保障，在相關的政策規定中明確指出，如果船體采用液壓舵機來保障運轉，需要配備相應的操作動力設備，從而保障船體的正常使用。

3.8 柴油機拉缸問題 ?船舶機械在運轉過程中，柴油機作為最重要的動力設備之一，一旦柴油機發生故障的運轉，例如船舶機械設備在運轉過程中柴油機會出現一定的摩擦聲音，如果柴油機轉速加大，將會造成柴油機停機或者損壞，柴油機一旦發生故障將會冒黑煙，而冷缺水與排出的氣體溫度也異常變高，這主要是由于柴油機內部的拉缸所造成的，柴油機拉缸問題主要引起的原因為潤滑油質量下降或者操作失誤等等。

4 ?監測設備運行工況

船舶柴油機在運轉過程中，其監控系統主要由主機、遙控系統和機艙檢測系統構成，其中機艙檢測系統主要在集控中心對主機的運行影響因素進行分析，在常規操作過程中如果發生誤報警等情況，則會進行排除。如果在實際的運行過程中，各檢測設備傳感器工作正常，應該定期對傳感器進行維護和保養，并且對機械式儀器表盤的運行狀況進行檢查。此類設備很少出現故障，因此應該科學化管理設備的運行，對自動監控系統的參數也應該進行核定，評估是否一致，如果參數與實際情況偏差較大，就應該第一時間進行處理，以免產生誤判的情況，拖延故障處理的時間造成損失。

5 ?船舶柴油機機械故障解決方法

船舶柴油機的結構比較復雜，產生的故障類型也比較多，應該根據故障的不同類型選擇科學的檢測方法，有針對性的進行診斷，從而在第一時間對故障進行處理，保證船舶保持在正常的運轉狀態。

5.1 觀察法 ?部分主機由于運轉時間較長，年限較長，缺乏報警系統，因此只能通過觀察的方法對柴油機運轉狀態進行衡量，在常規狀態下，柴油機所排出的煙氣為灰色，如果有黑煙冒出，則表明噴油器霧化不良柴油機，應該判斷為氣缸漏氣，如果冒藍煙則不認為刮油環磨損較大，失去了刮油的效果，通過觀察法對柴油機的特點特點進行判斷，從而能夠作為故障類型的發生原因和位置進行定位，并且對其進行診斷和維修。

5.2 聽診法 ?當柴油機在運轉過程中，可以通過天各零部件運轉的聲音，從而對設備故障加以判斷，當排氣閥出現異常情況時，則反映出排氣法的火災出現問題，如果在第一時間無法關閉，將產生一定的損壞，如果氣缸發生問題，則反映噴油不準爆出現爆炸的情況，如果在柴油機啟動之后有漏氣的聲音，但是沒有明火，則判斷為啟動閥卡死，聽過聽診法能夠對柴油機在運轉過程中的問題進行定位，需要第一時間解決相應的問題。

5.3 觸摸嗅聞法 ?當船舶柴油機各個點位的工作狀態通過溫度能夠反應出來時，其監控點位置也設立有溫度表，能夠通過觸摸的方式或者修文的方式觀察溫度表的點位，從而對空氣管門蓋等啟動時判斷溫度是否過高，此外可以通過驅蚊的方式判斷傳播柴油機是否漏油，是否產生故障，從而在第一時間發現問題，及時采取相應的措施加以解決。

5.4 測試和化驗 ?可以選擇化學的方法對冷卻水進行檢測，如果在檢測過程中發現了異常，應該在第一時間把冷卻水進行更換，并且添加相應的處理劑，在處理過程中充分利用光譜的分析法，對潤滑油的質量進行檢測，進而對主機內的磨損情況進行判斷，例如通過測試能夠對自濾清器的顆粒度進行判斷和分析，判斷自制氫氣是否發生滲漏，在檢測過程中也可以對粉末軸瓦的磨損程度進行檢驗，充分利用檢測化驗法，對柴油機系統的運行狀況進行分析和評估，得出正確的結果。

5.5 螺旋槳故障的處理措施 ?在船舶設備運轉過程中，螺旋槳發揮的作用是巨大的，也是船舶機械設備運轉的主要動力，但是螺旋槳的內部構造相當復雜，在船舶運行過程中如果發生故障需要修復的難度比較大，因此應該采用直接更換的方式，如果螺旋槳出現分裂會造成船舶運行過程中出現風險，這些故障是可以修復的，應該進行及時維修，避免螺旋槳故障進一步擴大所造成嚴重的船舶事故，對于螺旋槳出現重大斷裂的情況，要及時進行更換，要對更換過的螺旋槳進行檢驗，從而獲得螺旋槳的實際運行數據，符合船舶運行的實際要求。

5.6 船舶水密壁功能障礙解決措施 ?在船舶機械設備運轉過程中會出現水密壁功能障礙，這主要是由于孔洞原因所造成的，相關技術人員應該及時進行修復。另外對于水密壁功能障礙主要是由于制造材料質量不達標，因此技術人員需要從根本上加強對材料質量的管理，在水密壁生產過程中，要加強對質量的監督和管理，對于孔洞的產品要定義為不合格產品，如果在船舶機械設備制造過程中需要進行開孔處理，要確保開孔位置的合理性和正確性，要對開孔的質量進行嚴格的管控，保障船舶機械設備在整個運轉過程中艙底水系統的運行可靠性，在安裝水底管的過程中，相關技術人員也要對其進行檢測，做好參數的設定，避免船舶機械設備出現故障的情況。

5.7 缺少備用油泵組的解決方法 ?船舶機械設備如果缺少油泵組，會引發一系列的設備失靈情況，因此需要安裝油泵組解決此類問題，在油泵組出現異常情況之后，要采取相應的隔離裝置對問題進行解決，為了徹底解決這一類故障，應該將船舶系統轉移到油泵組中，使船舶機械設備在運轉過程中能夠及時處理突發問題，保障應急設備的運轉，保障整個船舶機械設備的運行。

5.8 柴油機拉缸問題的處理 ?在柴油機發生拉缸問題的時候，相關技術人員要對各類潤滑油的性能進行掌握，選擇與船舶機械設備相符合的潤滑油，技術人員也應該掌握柴油機運行的各種參數和指標。根據相關指標來確定最佳的潤滑油類型，在啟動之后也要對相關設備進行預潤滑，否則在啟動加速的時候，柴油機會承載較大的負荷，引發零部件的磨損。

5.9 強化維修管理人員的培訓工作 ?近年來，隨著我國不斷加強船舶機械設備維護保養，不斷落實船舶維修保養管理人員的培訓，維修保養管理人員的綜合素質也在不斷提高。值得關注的是，培訓與實際的操作需要從理論和實踐兩個方面入手，不斷提升培訓的有效性和實效性。第一，船舶機械管理人員要加強對培訓的重視，使培訓能夠取得良好效果，不僅要真正參與到培訓之中，也要在培訓中尋找解決問題的辦法，探尋提升設備管理的途徑，通過不斷加強自我交流，自我完善檢驗學習效果。第二，要放下身段，真正參加到培訓之中，提升自己的日常保養和管理水平，部分管理人員認為與自身工作無關，敷衍了事，參加培訓因此造成失去了培訓的機會，沒有真正的融入貫通，通過參加培訓能夠將船舶機械設備的各項保養工作真正落實到位，為船舶機器設備的運轉，保駕護航，降低成本，提高效率。

6 ?結語

船舶柴油機機械故障的診斷技術性要求較高，對檢測人員提出了更高的要求，檢測人員和維修人員應該根據船舶柴油機的實際運行狀況，從多方面多角度對故障發生的原因進行判斷，并且可以利用多種方法對機械故障類型進行科學判斷，選擇科學有效的診斷方法，在短時間內對故障類型加以明確，從而進行第一時間的排查和維修，為船舶柴油機的運轉提供良好的環境。

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