船舶柴油機啟動故障分析與研究

朱金濤 胡淋翔 楊曦

摘要：柴油機是船舶動力的重要來源，它有著非常復雜的機械結構，一旦柴油機發生故障，船舶將無法正常航行，因此，針對柴油機故障原因及排除方法進行分析研究十分重要。鑒于此，以某船MAN 8L23/30A型中速柴油機無法啟動故障為例，具體分析了故障原因，并對其逐一分析研判排查，最終解決了柴油機故障，對于船舶柴油機類似故障的排除具有一定的參考價值。

關鍵詞：柴油機；啟動困難；啟動空氣系統

中圖分類號：U664.121.2；TH17? 文獻標志碼：A? 文章編號：1671-0797（2023）11-0071-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.11.019

0? ? 引言

某船配備兩臺MAN 8L23/30A型中速柴油機，為船艇提供動力。這款柴油機持續功率1 280 kW，額定轉速900 r/min，氣缸直徑225 mm，活塞行程300 mm。該柴油機采用壓縮空氣啟動，打開電源后，壓縮空氣經空氣分配器進入各氣缸，推動曲軸旋轉，柴油機應在3～5 s內正常啟動，若10 s內啟動不了，則視為啟動故障[1]。本文就MAN 8L23/30A型柴油機無法正常啟動故障，通過從簡到繁、由表及里的方式，對故障原因展開分析。

1? ? 故障現象

在某次油料運輸途中，當日船艇柴油機工作正常，功率輸出也正常，但次日在備航準備時，再次啟動柴油機卻發現異常，柴油機無法啟動。在做好主機的安全檢查和系統檢查后，打開啟動鑰匙，電磁閥有輕微動作，氣缸無爆炸聲，啟動轉速未建立，經多次人工盤車，最終還是無法正常啟動柴油機。

2? ? 柴油機工作原理分析

2.1? ? 燃油供給系統

柴油機燃油系統運行原理如下：燃油通過A1管路成功抵達燃油系統，在機帶燃油泵的幫助下，經過燃油濾器的過濾凈化后，清潔的燃油流入高壓油泵，其中一部分燃油通過高壓油泵增壓流入高壓油管，再進入噴油器內，隨后進入氣缸壓縮燃燒，剩余燃油因為回流的緣故流入A2管路中，最終進入燃油日用柜[2]，如圖1所示。

若燃油系統出現故障，柴油機啟動時，氣缸里面缺乏燃油或是燃油不足都無法成功啟動。

（1）日用油柜內沒油或燃油速閉閥未打開，燃油濾器或者燃油管路堵塞導致燃油油路不通；

（2）燃油管路有破裂、管路接頭松動，造成空氣進入燃油系統，導致供油不暢，使得燃油壓力不足；

（3）供油總桿或油門齒條機械故障，出現卡滯，導致燃油不能順利抵達氣缸；

（4）燃油泵、高壓油泵或是噴油器出現問題，使得燃油壓力不夠；

（5）調速器出現問題，使得燃油不能順利抵達氣缸。

2.2? ? 啟動空氣系統

柴油機啟動空氣系統運行原理如下：空壓機輸出的壓縮空氣（2.5～3.0 MPa）經過空氣過濾器進入主氣瓶，然后分成兩股，一股進入啟動空氣進口，另一股進入超速停車空氣進口，壓縮空氣經過啟動空氣進口后進入各氣缸，從而推動曲軸運轉。若柴油機的轉速在110 r/min以上，則能夠正常啟動。超速停車空氣進口后面有一路連接到機械超速保護裝置的兩位三通閥，當柴油機轉動速度在最高值以上時，兩位三通閥會有所動作，壓縮空氣流入由氣缸中油門進行控制，推動高壓油泵齒條回歸到零位上，柴油機會立即停車[3]，如圖2所示。

啟動空氣系統發生故障會使柴油機的啟動轉速不達標，進而無法成功啟動：

（1）主氣瓶中的壓縮空氣不足（2.5～3.0 MPa）或是系統管路出現泄漏，柴油機不能啟動；

（2）空氣濾清器阻塞時，將損害吸入氣體的效率，導致發動機氣缸損壞，柴油機啟動困難；

（3）主啟動閥發生問題，壓縮空氣無法進入各氣缸；

（4）電磁閥故障，不能打開啟動電磁閥閥芯；

（5）機械超速保護裝置發生異常，超速裝置致使柴油機三通閥啟動，油門接收壓縮空氣之后能夠動作，油門操控桿由于受到外力作用，將壓縮空氣傳輸到高壓油泵齒條，使齒條歸于零位；

（6）活塞環或是缸套受損嚴重，使得氣缸壓縮壓力不達標；

（7）閥門間距過小，閥門封閉不嚴，導致閥門泄漏，因為吸入缸中的部分氣體在壓縮時會漏出，導致缸內氣壓下降，噴入的混合物無法點燃，導致啟動困難。

3? ? 故障分析及排除

柴油機緊急啟動可以運行，但無法建立正常啟動轉速，這表明問題出在啟動系統上，具體檢查流程如圖3所示。

（1）檢查主機燃油系統，清洗燃油濾芯，并排除管路中的空氣。

（2）對壓縮空氣罐和系統管路進行檢查。氣瓶當前的壓力是2.5 MPa，系統未見泄漏現象，密封正常；打開空氣過濾器外殼，檢查發現里面存在很少的雜質，但是對進氣量沒有影響，清洗后裝復。

（3）檢查減壓閥的參數值。檢查發現減壓閥的參數值是0.8 MPa，壓力正常。

（4）對機械超速裝置和油門控制桿進行檢查，裝置和油門控制桿都不動作，則設備良好。

（5）檢查外觀未察覺到故障點，將電磁閥閥芯拆卸下來對其實施檢查，發現閥芯有少許金屬顆粒，并將兩個O型圈更換，清潔后裝復，還是未能成功啟動。

（6）檢查啟動電磁閥。將啟動按鈕開啟后，能聽到電磁閥“啪嗒”聲，這意味著電磁閥芯可以吸合。

（7）對啟動電磁閥線圈端電壓進行檢查，發現線圈電壓21.2 V，機旁控制箱電壓22 V，蓄電池電壓24.5 V，通過調節集控室電源盒電壓，將電磁閥線圈端電壓調整至23.6 V。主機仍然無法啟動，故障依然存在。

（8）對主啟動閥展開檢查，主啟動閥外表未見異常，控制管路未見異常，拆卸主啟動閥后發現里面的柱塞銹蝕嚴重，柱塞表面都是水垢和銹渣，借助外力根本無法使其動作。在拆檢的過程中還看到啟動閥里面有非常多的異物和雜質，腔室衛生較差。

安裝上新的柱塞和密封圈，恢復主啟動閥，對柴油機主系統和子系統再次復檢，啟動柴油機，系統正常運行，各運行參數在設計范圍內，故障排除。

綜合以上檢查，此次故障的主要原因是主啟動閥中的柱塞出現銹蝕，如圖4所示，使得空氣無法進入各氣缸，柴油機缺乏足夠的原動力，導致柴油機無法正常啟動。

4? ? 柴油機保養注意事項

為降低船舶柴油機故障的發生頻率，提高柴油機運行的穩定性、可靠性，崗位人員應該從以下方面多加注意[4]：

（1）每次停車時，盡快完成空氣瓶放殘工作，第一時間將系統里面的凝水及雜物排放出去，保證壓縮空氣有著良好的質量及儲量；

（2）嚴格落實船艇保養制度，規范故障修理程序，做到膽大心細、按章操作，避免發生其他問題；

（3）嚴格按照技術規范要求，將零部件拆卸下來進行檢查和保養，確保設備能夠正常工作。

5? ? 結語

柴油機故障通常是一個小零件或小問題導致的，所以在排查故障原因時，要分析柴油機的結構、原理、故障現象，結合柴油機運行的實際環境，從簡到繁、由表及里、按系分段，仔細查找原因[5]，從而準確判斷故障原因，順利排除柴油機故障，這也有利于節約人力、物力。作為崗位人員，在日常執勤、保養過程中，要嚴格操作規程，做到精心維護、細心保養，要像愛護眼睛一樣愛護船艇設備，這樣才能保證各項任務的圓滿完成。

[參考文獻]

[1] 周勇，朱鵬樹，陳星，等.核電站應急柴油發電機組慢啟動優化研究[J].核科學與工程，2018，38（4）：689-695.

[2] 董慶豐，陽躍圖，李文豪，等.某船發電柴油機啟動困難故障分析與排除[J].中國修船，2020，33（5）：8-10.

[3] 陳中儒.MAN B&W型船用主機啟動困難原因分析及處理[J].珠江水運，2014（13）：54-55.

[4] 盧新彪.內燃機車爆發壓力測試儀的研制[D].濟南：山東大學，2004.

[5] 王利會.柴油發電機的故障檢修與維護保養[J].工業設計，2011（5）：100-101.

收稿日期：2023-02-16

作者簡介：朱金濤（1987—），男，江蘇泰州人，工程師，研究方向：船舶動力。