內(nèi)河挖泥船柴油機(jī)常見故障的分析研究及解決

梁秋明 廣西壯族自治區(qū)梧州航道養(yǎng)護(hù)中心

航道是國(guó)家重要的公益性交通基礎(chǔ)設(shè)施，維護(hù)航道尺寸水深往往需要挖泥船進(jìn)行應(yīng)急疏浚。“疏浚30”船是自航鏟斗式挖泥船，配備有兩臺(tái)YC6B150C船用柴油機(jī)，直列6 缸，增壓中冷，額定總功率2×110KW，柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速1800r/min，在日常使用過程中柴油機(jī)出現(xiàn)燃油供油不良、冷卻水系統(tǒng)高溫警報(bào)、燒機(jī)油等情況[1]。

1.柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的作用及工作原理

1.1 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的作用

燃油系統(tǒng)是柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的重要組成部分，相當(dāng)于人類的血液與心臟的關(guān)系。好的燃油，可以讓柴油機(jī)順暢地運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，燃油如果不干凈，帶有雜質(zhì)或水分，雜質(zhì)會(huì)對(duì)柴油機(jī)產(chǎn)生巨大的危害，會(huì)形成噴油嘴、燃油濾清器堵塞，在進(jìn)氣道、氣門、氣缸內(nèi)形成積碳等，對(duì)精密偶件形成磨損。水分會(huì)對(duì)柴油機(jī)造成燃燒不完全，損傷氣缸等影響。這些行為都極大地危害著柴油機(jī)的使用壽命和工作效率，所以說(shuō)燃油系統(tǒng)的供油干凈至關(guān)重要[2]。

1.2 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的工作原理

“疏浚30”船的燃油系統(tǒng)如圖1所示，燃油從油箱出來(lái)經(jīng)水分離柴濾器后流經(jīng)輸油泵和手動(dòng)泵，再到燃油濾清器，然后到噴油泵、高壓油管，從噴油器進(jìn)入缸內(nèi)形成燃燒做工，管路多余的燃油再回到油箱。

圖1 “疏浚30”船的燃油系統(tǒng)

1.3 影響柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的因素

①噴油器滴漏；②輸油泵異常；③噴油泵調(diào)速器問題；④燃油油路堵塞或有空氣；⑤柴油濾清器太臟；⑥噴油器霧化不良；⑦高壓油泵柱塞偶件磨損；⑧高壓油泵針閥不打開；⑨燃油中機(jī)械雜質(zhì)太多；⑩其他。

2.柴油機(jī)燃油系統(tǒng)不供油故障分析解決

2.1 案例分析

“疏浚30”船在加完燃油數(shù)月后，輪機(jī)人員進(jìn)行日常備車時(shí)，發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。初步檢查輸油泵、噴油泵、輸油管路沒有發(fā)現(xiàn)問題。隨后輪機(jī)人員通過手動(dòng)泵泵油檢查發(fā)現(xiàn)高壓油管和高壓泵油泵連接處有燃油，初步判斷可能是由于高壓油泵故障引起燃油供油不良。

2.2 燃油系統(tǒng)高壓油泵堵塞不良解決

拆下高壓油泵后，經(jīng)過反復(fù)檢查和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)不能啟動(dòng)的原因是高壓油泵偶件（柱塞、套筒）磨損過大，油壓過低，導(dǎo)致針閥不能打開，更換新的高壓油泵后，經(jīng)過一段時(shí)間的使用，該故障依然存在，柴油機(jī)不能進(jìn)行正常的啟動(dòng)。通過追蹤分析初步懷疑是燃油的品質(zhì)不良，存有大量機(jī)械雜質(zhì)。本船加的柴油是碼頭躉船的庫(kù)存燃油，存放已有多年。通過抽取油柜柴油拿去化驗(yàn)得出該柴油密度高達(dá)0.94g/cm3＞0.84g/cm3（正常0#柴油密度），黏度10mm2＞3.0～8.0mm2（0#柴油溫度20℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度）。由此推斷可能是這些劣質(zhì)的燃油導(dǎo)致油泵的快速磨損，隨后通過清洗燃油管路、高壓油泵、噴油器、燃油油柜等，并重新到加注新的0#柴油，通過一段時(shí)間的日常運(yùn)轉(zhuǎn)使用，本船柴油機(jī)再?zèng)]出現(xiàn)該情況。

2.3 燃油系統(tǒng)的日常維護(hù)管理

①定期清洗油箱，燃油會(huì)受工作環(huán)境和油品影響；②勤于更換燃油濾清器和濾網(wǎng)；③定期清洗噴油泵、高壓油泵，清洗高壓油泵時(shí)應(yīng)要對(duì)高壓油泵進(jìn)行霧化試驗(yàn)和壓力試驗(yàn)；④定期檢查輸油泵，檢查泵內(nèi)部粗濾網(wǎng)是否有雜物堵塞；⑤備車前，應(yīng)觀察油箱油尺，查看燃油管路和各管路的接口處是否有滲漏情況。

3.柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的作用及工作原理

3.1 柴油機(jī)冷卻水系統(tǒng)的作用

柴油機(jī)工作時(shí)，氣缸內(nèi)燃?xì)鉁囟瓤筛哌_(dá)2000℃，導(dǎo)致相關(guān)零部件的溫度升高，造成機(jī)體零部件磨損加劇，破壞柴油機(jī)內(nèi)零部件的配合間隙，從而縮短柴油機(jī)的使用壽命。因此，冷卻系統(tǒng)對(duì)柴油機(jī)至關(guān)重要，應(yīng)當(dāng)保持在合適溫度。

3.2 柴油機(jī)冷卻水系統(tǒng)的工作原理

“疏浚30”船柴油機(jī)的冷卻系統(tǒng)采用外循環(huán)系統(tǒng)和內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)，外循環(huán)系統(tǒng)冷卻(見圖2)：海水泵抽舷外江水經(jīng)海水門濾網(wǎng)后到單向閥和截止閥，然后到中冷器，再進(jìn)入熱交換器，熱交換器出來(lái)后直接排出舷外。內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)冷卻（見圖3）：冷卻水從熱交換器流經(jīng)水泵，從水泵出來(lái)后到柴油機(jī)，再到膨脹閥，然后再?gòu)呐蛎涢y流回?zé)峤粨Q器，形成一套冷卻水內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)[3]。

圖2 外循環(huán)系統(tǒng)冷卻

圖3 內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)冷卻

3.3 造成冷卻水系統(tǒng)溫度偏高異常因素

①冷卻水管路堵塞或閥門故障；②海水門垃圾過多堵塞或隔沙箱雜物淤泥過多；③海水、淡水泵損壞；④溫度計(jì)和水溫傳感器接觸不良或損壞；⑤熱交換器有大量淤泥雜物；⑥冷卻管路墊片損壞滲漏；⑦膨脹閥失靈不能打開；⑧個(gè)別氣缸存在拉缸或活塞機(jī)件過熱；⑨其他。

4.柴油機(jī)冷卻水系統(tǒng)高溫故障分析解決

4.1 案例分析

“疏浚30”船在疏浚施工時(shí)主機(jī)在運(yùn)行不到2h時(shí)間內(nèi)，主機(jī)水溫偏高警報(bào)出現(xiàn)。冷卻水系統(tǒng)水溫超臨界限定值以上會(huì)出現(xiàn)主機(jī)突然啟停，船舶失去動(dòng)力，將無(wú)法進(jìn)行應(yīng)急疏浚，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，左、右車是因?yàn)楹Ｋ昧髁坎粔颍瑹峤粨Q器水垢積淤過多、隔沙箱雜物淤泥過多，造成冷卻水系統(tǒng)水溫溫度升高。柴油機(jī)在怠速狀態(tài)下，左、右車的冷卻水系統(tǒng)沒有出現(xiàn)溫度升高警報(bào)；當(dāng)主機(jī)達(dá)到1800r/min時(shí)，冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)溫度升高警報(bào)。檢查管路并無(wú)堵塞和滲漏，清理海水門濾網(wǎng)和隔沙箱后，通過觀察舷外排水，排水量有明顯減小。實(shí)測(cè)海水泵排出口流量<5m3/h，與售后和船舶設(shè)計(jì)公司的技術(shù)員反復(fù)討論，應(yīng)該是進(jìn)水口冷卻水流量不夠，造成主機(jī)散熱冷卻不足溫度升高警報(bào)。經(jīng)查看圖紙和上塢檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)：①海水門進(jìn)水口存在原始設(shè)計(jì)缺陷，導(dǎo)致淤泥和雜物堆積在海水門進(jìn)口，無(wú)法自動(dòng)掉落，從而影響進(jìn)水；②隔沙箱沉淀淤泥能力有限；導(dǎo)致主機(jī)在高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷時(shí)進(jìn)水流量不夠，或冷卻水本身含泥沙量過多形成熱交換器、中冷器堵塞引起冷卻水系統(tǒng)溫度升高。

4.2 冷卻水系統(tǒng)溫度升高問題解決

為解決主機(jī)在高速、高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)海水泵排水流量不足的問題，通過多次驗(yàn)證，將原始海水門進(jìn)口改成正梯形，保持進(jìn)水口寬度不變，有利于淤泥和雜物自動(dòng)脫落，避免堆積在海水門內(nèi)。這一改動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致進(jìn)水時(shí)形成真空問題而沒有水，增加了海水門進(jìn)水的流量。在原有隔沙箱的位置后面增加一個(gè)隔沙箱，形成二次沉淀，減少冷卻水中的含泥沙量。實(shí)測(cè)海水泵的流量沒有變化，從而減少熱交換器、中冷器淤泥沉淀堵塞管路引發(fā)水溫升高。

4.3 柴油機(jī)冷卻水系統(tǒng)的日常維護(hù)管理

①開航備車前應(yīng)檢查水箱是否足夠，查看管路是否有滲漏；②要保證各缸冷卻水的流動(dòng)性良好，保持進(jìn)水流量足夠，如需調(diào)整冷卻水流量，應(yīng)調(diào)整淡水泵的出口閥，同時(shí)注意調(diào)節(jié)速度；③淡水泵出口壓力工作應(yīng)在正常工作范圍；④檢查海水濾器和海水閥是否被雜物堵塞，勤于清理隔沙箱泥沙和熱交換器水垢，清理熱交換器的管路淤泥應(yīng)使用同圓孔大小的竹簽來(lái)清理，避免刮傷管路表面。

5.柴油機(jī)機(jī)油系統(tǒng)的作用及工作原理

5.1 柴油機(jī)機(jī)油系統(tǒng)的作用

柴油機(jī)機(jī)油系統(tǒng)的作用是保證供給柴油機(jī)動(dòng)力裝置運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑和冷卻所需的潤(rùn)滑油，柴油機(jī)在工作時(shí)把足夠的潤(rùn)滑油輸送到傳動(dòng)部件的表面之間形成油膜、減少摩擦阻力、減輕機(jī)件磨損、降低功率消耗，潤(rùn)滑油經(jīng)過摩擦表面帶走摩擦產(chǎn)生的6%～14%熱量，維持零件工作溫度，提高柴油機(jī)工作的可靠性和耐久性，如果機(jī)油系統(tǒng)出現(xiàn)故障沒有及時(shí)排除，將影響到柴油機(jī)的使用壽命。

5.2 柴油機(jī)機(jī)油系統(tǒng)的工作原理

柴油機(jī)的機(jī)油通過機(jī)油泵從油底殼輸送到機(jī)油冷卻器和機(jī)油濾清器，然后進(jìn)入主油管，再輸送到齒輪傳動(dòng)、曲軸主軸和曲軸連桿，再流經(jīng)氣缸蓋和搖臂后散落流回油底殼，曲軸連桿通過飛濺流經(jīng)氣缸套、活塞和活塞環(huán)后散落流回油底殼(見圖4)。

5.3 影響柴油機(jī)機(jī)油異常因素

①機(jī)油濾清器、機(jī)油管路堵塞；②機(jī)油泵、機(jī)油冷卻器失效；③活塞環(huán)彈力不足或失圓；④機(jī)油系統(tǒng)各油路接頭松動(dòng)漏油、油封失效；⑤機(jī)油壓力指示表失效或探頭失靈；⑥旁通閥開啟過晚；⑦氣缸套密封墊穿孔；⑧活塞環(huán)安裝錯(cuò)誤；⑨其他。

6.柴油機(jī)機(jī)油系統(tǒng)燒機(jī)油分析解決

6.1 案例分析

“疏浚30”船在某維修船廠進(jìn)行三級(jí)技術(shù)保養(yǎng)，在日常維護(hù)保養(yǎng)使用100h后，輪機(jī)人員觀看機(jī)油油尺，發(fā)現(xiàn)油量低于油尺下限值，便進(jìn)行加注機(jī)油，隨后繼續(xù)使用50h。在接到應(yīng)急疏浚任務(wù)時(shí)，輪機(jī)人員進(jìn)行開航前的備車準(zhǔn)備，發(fā)現(xiàn)機(jī)油量低于下限值，柴油機(jī)消耗機(jī)油10%左右，判斷柴油機(jī)存在燒機(jī)油現(xiàn)象，隨后將柴油機(jī)進(jìn)行空車運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察到排氣煙管冒藍(lán)煙，而且有大量油粒。

6.2 柴油機(jī)燒機(jī)油問題解決

輪機(jī)人員進(jìn)行6個(gè)缸吊缸處理，通過觀察6個(gè)氣缸蓋的氣門桿和氣門導(dǎo)管，沒有發(fā)現(xiàn)磨損，間隙沒有變大。觀察活塞環(huán)與氣缸套時(shí)，發(fā)現(xiàn)第4個(gè)氣缸的活塞頂有明顯的積碳，但與其他5個(gè)缸對(duì)比，活塞環(huán)與氣缸套之間的貼合漏光符合要求。觀察活塞環(huán)的搭口間隙，斜搭口的傾角角度一致，活塞環(huán)的裝配沒有問題。檢查活塞環(huán)的天地間隙時(shí)，發(fā)現(xiàn)第4缸活塞的第一道活塞環(huán)用手轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)比其他5個(gè)缸的活塞環(huán)要輕松，經(jīng)過用千分尺測(cè)量6個(gè)缸的第一道活塞環(huán)，第4缸的第一道活塞環(huán)比其它的小0.1mm。進(jìn)一步測(cè)量天地間隙，第4缸的第一道活塞環(huán)的天地間隙比其它5個(gè)的要大0.1mm。過大的天地間隙讓第4缸的活塞環(huán)產(chǎn)生泵油現(xiàn)象，從而發(fā)生燒機(jī)油現(xiàn)象。隨后更換新標(biāo)準(zhǔn)的活塞環(huán)，空車運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，觀察排煙管無(wú)藍(lán)煙現(xiàn)象，也無(wú)油顆粒。

6.3 柴油機(jī)機(jī)油系統(tǒng)的日常維護(hù)管理

①勤于清洗或更換機(jī)油濾清器；②備車前應(yīng)查看柴油機(jī)的機(jī)油量，確保有足夠的機(jī)油存量；③更換合適正確機(jī)油型號(hào)；④勤于觀察柴油機(jī)排煙情況和機(jī)油壓力表；⑤按保養(yǎng)技術(shù)要求按期更換機(jī)油。

7.結(jié)語(yǔ)

船舶在運(yùn)行當(dāng)中，會(huì)出現(xiàn)各種類型的故障，通過對(duì)“疏浚30”船出現(xiàn)的主機(jī)故障問題進(jìn)行分析解決，很好地確保該船舶高效安全的正常運(yùn)行，提高了該船舶的工作效率。