船用柴油機起動故障分析及預(yù)防

王濤?薛俊帥

摘? 要：本文對某船柴油機在一些基本常見的起動失敗原因進行介紹，對故障產(chǎn)生進行了機理分析，針對不同的故障特點采取不同的解決問題方法，通過解決故障問題，總結(jié)經(jīng)驗，舉一反三，提出了此類故障預(yù)防措施和方法。

關(guān)鍵詞：船用柴油機；起動故障；故障分析；預(yù)防措施

0 引 言

船舶柴油機被稱為船舶的“心臟”，是船舶的動力源泉。船舶柴油機起動性能則是船舶重要的性能之一，船舶在漂航中如果需要進行“閉碰”則要立即起動柴油機，船舶錨泊發(fā)生溜錨等情況時也需要船舶能夠迅速啟動柴油機，避免危險事故的發(fā)生，故船舶的起動性能是否良好，關(guān)乎到船舶安全，因此下面針對船舶起動失敗現(xiàn)象，對船舶起動故障進行分析，梳理原因以及如何做好預(yù)防工作。

1 典型故障分析

1.1起動指令發(fā)出，但柴油機曲軸不轉(zhuǎn)動

柴油機起動需要大量高壓壓縮空氣進入柴油機氣缸內(nèi)以推動活塞運行，從而使柴油機轉(zhuǎn)動，達到發(fā)火轉(zhuǎn)速。若在起動中壓縮空氣無法到達氣缸內(nèi)部推動活塞，則會導(dǎo)致曲軸無法旋轉(zhuǎn)的故障現(xiàn)象，其原因有以下幾種：

（1）柴油機起動空氣進氣管上截止閥未打開或柴油機控制空氣管路截止閥未打開。導(dǎo)致起動空氣管路沒有壓縮空氣進入氣缸或沒有控制空氣導(dǎo)致柴油機主起動閥或氣缸氣動閥無法開啟。

（2）柴油機主起動閥故障導(dǎo)致起動空氣無法通過或氣缸蓋上起動閥故障導(dǎo)致壓縮空氣無法進入氣缸。

（3）柴油機起動空氣分配器故障，導(dǎo)致控制空氣無法開啟氣缸蓋上起動閥。

（4）空壓機沒有向氣瓶內(nèi)提前打氣，空氣瓶內(nèi)壓縮空氣壓力不足，起動空氣壓力過低，導(dǎo)致壓縮空氣無法推動活塞運行。

（5）柴油機示功閥、安全閥開啟或柴油機運行時間過長活塞環(huán)、缸套等磨損嚴(yán)重導(dǎo)致氣缸漏氣壓縮空氣流出氣缸。

（6）柴油機控制系統(tǒng)或電磁閥故障，起動指令發(fā)出后，柴油機起動電磁閥不動作，導(dǎo)致控制空氣無法開啟主起動閥。

1.2曲軸旋轉(zhuǎn)，但柴油機不發(fā)火

柴油機在起動指令發(fā)出后，起動程序正常動作，壓縮空氣進入氣缸，曲軸隨之開始旋轉(zhuǎn)但是柴油機始終無法發(fā)火進行燃燒，導(dǎo)致柴油機在起動程序結(jié)束后隨即停止。針對此類現(xiàn)象，其主要原因有以下幾種：

（1）柴油機手動停車油門拉桿未抬起至起動位置，燃油無法正常供應(yīng)導(dǎo)致柴油機不發(fā)火。

（2）柴油機轉(zhuǎn)速過低，啟動空氣中慢轉(zhuǎn)閥故障，導(dǎo)致柴油機一直處在慢轉(zhuǎn)狀態(tài)。

（3）燃油系統(tǒng)或滑油系統(tǒng)供應(yīng)不正確，例如油柜內(nèi)無油、管路閥件開關(guān)位置不對、管路破損、濾器臟堵泵浦故障等。

（4）供油控制軸或調(diào)速器的負(fù)荷限制設(shè)定過低。起動燃油限位裝置設(shè)定點不正確（該裝置作為起動時控制油門量，防止在柴油機起動時燃油過多的進入，導(dǎo)致柴油機運行不良）供油控制機構(gòu)卡滯等會導(dǎo)致系統(tǒng)無法給柴油機正常供油，導(dǎo)致柴油機起動失敗。

（5）外界溫度低時柴油機暖機工作做得不到位，導(dǎo)致柴油機啟動失敗。

1.3柴油機發(fā)火不均勻，有些氣缸不發(fā)火

柴油機起動后，發(fā)現(xiàn)柴油機震動大，通過報警系統(tǒng)顯示個別單缸排氣溫度明顯低于其他缸，若排氣溫度傳感器沒有問題則此時很大可能是柴油機某一單缸沒有正常發(fā)火，針對此類現(xiàn)象，其主要原因有一下幾種：

（1）噴油泵故障，如柱塞卡滯、出油閥彈簧斷裂、出油閥卡滯等，使高壓油泵無法正常供油，導(dǎo)致單缸出現(xiàn)缺油狀態(tài)不發(fā)火。

（2）噴油器故障，如噴嘴霧化不良，噴嘴堵塞、噴嘴針法偶件卡滯等，使噴油器無法向氣缸內(nèi)供應(yīng)霧化合格的燃油，導(dǎo)致柴油機單缸不發(fā)火。

（3）活塞環(huán)損壞嚴(yán)重或活塞環(huán)搭口重疊導(dǎo)致壓縮壓力過低，使氣缸內(nèi)無法形成高溫高壓環(huán)境，內(nèi)部無法燃燒，導(dǎo)致柴油機單缸不發(fā)火。

（4）高壓油泵與噴油器之間連接的高壓油管接頭未擰緊，使燃油在接頭處形成滲漏，致使高壓油管內(nèi)燃油壓力降低，無法開啟噴油器針閥，導(dǎo)致柴油機單缸不發(fā)火。

（5）噴油泵柱塞與套筒磨損嚴(yán)重導(dǎo)致漏油，致使壓力與供油量都達不到標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致柴油機單缸不發(fā)火。

（6）柴油機進排氣閥卡滯在開啟位置，使氣缸內(nèi)無法達到發(fā)火壓力，導(dǎo)致柴油機單缸不發(fā)火。

2 處置方法

2.1針對指令發(fā)出柴油機曲軸不旋轉(zhuǎn)故障的處置方法

（1）壓縮空氣系統(tǒng)壓力或供應(yīng)是否正常，閥件是否在正確的位置上，若空氣壓力過低則應(yīng)立即起動空氣壓縮機進行補氣。

（2）柴油機主起動閥、氣缸蓋起動閥以及柴油機起動空氣分配器等是否卡滯故障，則多為壓縮空氣系統(tǒng)供應(yīng)空氣清潔度不夠內(nèi)部含有水分、油或雜質(zhì)導(dǎo)致閥件卡滯無法正常工作，此時我們應(yīng)將故障閥件拆除進行清潔，然后裝復(fù)，若閥件內(nèi)部如彈簧、柱塞等部件斷裂、磨損情況嚴(yán)重則應(yīng)進行更換。

（3）柴油機控制系統(tǒng)故障或起動電磁閥是否故障，對控制系統(tǒng)接線進行檢查，對故障線組進行更換或緊固，使其連接良好，若是起動電磁閥故障則應(yīng)對電磁閥內(nèi)部進行清潔，防止是因為臟堵導(dǎo)致電磁閥卡滯，若清潔后依然故障則進行更換。

2.2針對柴油機曲軸旋轉(zhuǎn)但不發(fā)火故障的處置方法

（1）檢查柴油機附屬設(shè)備是否正常，如燃油系統(tǒng)或滑油系統(tǒng)供給是否正常。當(dāng)柴油機起動后如果燃油和滑油系統(tǒng)油柜缺油、濾器臟堵、泵浦故障、管路閥件開關(guān)不正確或管路破損等問題導(dǎo)致燃油、滑油無法正常流通也會導(dǎo)致柴油機無法起動，針對這些問題，工作人員應(yīng)盡快將系統(tǒng)管路巡視檢查一遍，將閥件位置開關(guān)正確，對濾器進行清潔，確保壓差、壓力、流量等相關(guān)參數(shù)沒有問題。

（2）檢查柴油機手動停車油門拉桿位置是否正確，長時間的使用會導(dǎo)致柴油機手動停車油門拉桿與供油軸之間接觸產(chǎn)生磨損，有時會發(fā)生“撞齒”現(xiàn)象，導(dǎo)致供油軸卡滯，調(diào)速器無法帶動供油軸動作，使柴油機啟動失敗，此時應(yīng)將油門拉桿拆下，重新對準(zhǔn)齒輪嚙合，并將嚙合處涂抹潤滑脂以減小摩擦力，見圖1。

2021年9月，我船在一次啟動時發(fā)現(xiàn)柴油機在起動程序結(jié)束后空轉(zhuǎn)了兩圈便停止運行，柴油機不發(fā)火燃燒，同時在起動柴油機時，機旁的工作人員發(fā)現(xiàn)柴油機調(diào)速器動作后無法帶動供油控制軸動作，工作人員立即展開故障分析與查找，首先工作人員拆除供油控制軸與調(diào)速器連接螺栓，手動活絡(luò)供油控制軸，發(fā)現(xiàn)活絡(luò)時即使用非常大的力也不能能掰動供油控制軸，工作人員立即打開熱箱蓋進行檢查，在檢查時發(fā)現(xiàn)在最右端手動停車油門拉桿與供油控制軸配合處齒輪相撞卡死在初始位置無法動作，造成調(diào)速器在起動階段無法帶動供油控制軸正常動作，導(dǎo)致柴油機起動失敗，工作人員通過調(diào)整將其位置重新調(diào)整歸位。用二硫化鉬進行潤滑，再次反復(fù)活絡(luò)供油控制軸直至無卡滯現(xiàn)象，再次起動柴油機進行試驗，故障消除。

（3）若在起動柴油機過程中發(fā)現(xiàn)柴油機轉(zhuǎn)速過低，一直處于慢轉(zhuǎn)狀態(tài)，則應(yīng)對啟動空氣中慢轉(zhuǎn)閥進行檢查，首先檢查慢轉(zhuǎn)電磁閥動作是否正常，若故障為慢轉(zhuǎn)電磁閥失靈，則應(yīng)進行更換，若慢轉(zhuǎn)電磁閥沒問題則需要對慢轉(zhuǎn)閥進行檢查，查看閥體是否因雜質(zhì)或壓縮空氣中的水汽導(dǎo)致閥體銹蝕卡滯，使其一直處于慢轉(zhuǎn)狀態(tài)無法復(fù)位，對應(yīng)檢查結(jié)果進行清潔保養(yǎng)。

（4）若判斷原因為供油控制軸或調(diào)速器的負(fù)荷限制設(shè)定過低，起動燃油限位裝置設(shè)定點不正確，則會導(dǎo)致柴油機起動時燃油供應(yīng)量不足，柴油機無法啟動，這時應(yīng)重新進行設(shè)定。

（5）針對外界環(huán)境溫度低時柴油機起動失敗，工作人員應(yīng)提前判斷天氣溫度對柴油機的影響，提前做好柴油機暖機工作，將燃油、滑油、冷卻水等溫度提高，必要時對有閉式循環(huán)淡水冷卻系統(tǒng)的柴油機加注防凍液。

2.3針對柴油機發(fā)火不均勻，有些氣缸不發(fā)火故障的處置

（1）柴油機長時間運行，高壓油管與高壓油泵、噴油器等連接處很容易出現(xiàn)松動或磨損，這些部位一旦異常就會造成燃油泄漏，導(dǎo)致柴油機單缸排氣溫度異常，工作人員發(fā)現(xiàn)排氣溫度異常時應(yīng)對高壓油管泄漏管進行泄漏量檢查，發(fā)現(xiàn)有燃油泄漏時應(yīng)用扭力扳手對連接處進行規(guī)定扭力的復(fù)緊，必要時對高壓油管整體進行更換。

（2）若判斷為柴油機高壓油泵故障、則應(yīng)對高壓油泵進行檢修，常見的高壓油泵故障有出油閥彈簧斷裂，出油閥卡滯、出油閥磨損嚴(yán)重、柱塞套筒偶件磨損嚴(yán)重、高壓油泵O型圈損壞漏油、齒圈齒條卡滯或裝配不正確等問題，針對這些問題若是與出油閥和柱塞套筒等部件相關(guān)，因其為相互配合的精密偶件建議整套更換，若為高壓油泵Ｏ型圈損壞則對應(yīng)換新，若為齒圈齒條卡滯等問題則拆解高壓油泵后進行清潔、上油從新裝配即可。

（3）若判斷為噴油器故障則應(yīng)將噴油器從氣缸蓋上拔出，解體噴油器對其進行清潔以及相應(yīng)部件的更換，其中噴油器針閥偶件為精密偶件應(yīng)整體進行更換，若噴油嘴堵塞則應(yīng)將油嘴用化學(xué)除碳劑清洗干凈（需要采用廠家提供的品牌），或用煤油、輕柴油等浸泡后用專用通針對噴油嘴進行疏通，結(jié)束以后進行臺架試驗，對其密封性、起噴壓力、霧化效果進行測試，測試合格后進行裝復(fù)。

2022年3月，我船在低負(fù)荷運行或柴油機突加、突減負(fù)荷時，經(jīng)常出現(xiàn)單缸最低排氣溫度與最高排氣溫度相差120℃以上，單缸最低溫度在100℃以下，排氣溫度見圖2。

集控室發(fā)出報警之后柴油機開始降負(fù)荷，影響著柴油機穩(wěn)定運行和船舶安全。工作人員及時吊缸檢查進行了故障分析與查找，最終發(fā)現(xiàn)柴油機第八缸噴油器結(jié)碳嚴(yán)重，見圖3。

噴油器油頭噴孔部分堵塞，定位故障原因后，工作人員立即進行處置，對噴油器拆檢，噴油器油頭噴孔進行疏通，后進行臺架試驗，驗證合格后裝復(fù)，故障得到有效解決，見圖4。

（4）若在起機時聽到柴油機曲軸箱內(nèi)部有氣體流動聲音，則多為氣缸活塞環(huán)磨損嚴(yán)重或活塞環(huán)搭扣重疊，此時應(yīng)進行吊缸檢查，對磨損的活塞環(huán)進行更換以及從新布置活塞環(huán)搭扣角度以增強柴油機燃燒室密封性能。若在缸頭位置聽到強烈的氣流聲則可能是進排氣閥卡滯在開啟位置，也稱之為負(fù)氣閥間隙，此時應(yīng)對氣閥進行清潔活絡(luò)，必要時進行更換，同時對氣閥間隙重新進行調(diào)整，使其在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

3 預(yù)防措施

船舶柴油機的很多故障都不是突發(fā)的，都是由于長時間工作在不良環(huán)境中柴油機的狀態(tài)慢慢變差積累成形成故障，所以預(yù)防措施是減少柴油機發(fā)生故障的關(guān)鍵手段，下面將從設(shè)備維護、人員能力、管理制度、運行管理四個方面進行闡述，預(yù)防措施應(yīng)該如何開展：

（1） 船舶柴油機就像我們的愛車一樣需要及時的進行維護保養(yǎng)，這樣才能確保它能安全有效的運行。設(shè)備維護是有效減小設(shè)備發(fā)生故障的重要手段，這就需要工作人員按照說明書嚴(yán)格的執(zhí)行船舶柴油機的保養(yǎng)規(guī)程，運行一定時間后按照說明書上的時間進行船舶小修、船舶中修、船舶大修。按照運行時間以及實際運行狀態(tài)對柴油機運動部件加注符合標(biāo)號的滑油或潤滑脂以及及時的對濾器進行清潔更換，時常對柴油機做好檢查，尤其是在柴油機停機時要及時細致的檢查設(shè)備內(nèi)部一些平時檢查不到的地方。巡視檢查與維護保養(yǎng)時需要留心觀察，許多故障的出現(xiàn)都有明顯的前兆，一旦發(fā)現(xiàn)存在安全隱患要及時的進行保養(yǎng)消除，在柴油機起動與停止時是傾聽柴油機運轉(zhuǎn)狀態(tài)是否良好的最佳機會，需要人員在機旁細致的傾聽柴油機運轉(zhuǎn)的聲音以判斷設(shè)備運行情況。此外，對于附屬設(shè)備來說保養(yǎng)也是尤為重要的以確保附屬設(shè)備為柴油機提供優(yōu)質(zhì)的燃油、滑油、空氣、冷卻水等物質(zhì)，這可以有效的減少柴油機故障發(fā)生的幾率。

（2） 船舶發(fā)生故障以及嚴(yán)重的安全事故，大多數(shù)都是由于人員對設(shè)備掌握不清楚，隨意操作導(dǎo)致的，所以人員的能力關(guān)乎柴油機能否安全可靠的運行，作為工作人員要掌握柴油機的工作原理，熟悉機艙的布置，要做到熟知每條管路的走向，每個閥件的位置，每個系統(tǒng)上都有哪些設(shè)備以及系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。在操作設(shè)備時要求人員具備較高的操作水平，這能極大的減少因人為操作帶來的危險和故障的發(fā)生。同時工作人員要用心積累經(jīng)驗，任何一本操作說明都代替不了一名經(jīng)驗豐富的工作人員，認(rèn)真值班巡視并及時比對設(shè)備的各項參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常問題需要及時匯報。

（3） 一個好的管理制度能夠有效的較少船舶故障的發(fā)生，作為管理人員應(yīng)當(dāng)制定一個清晰的管理制度，明確人員分工細化人員工作內(nèi)容，將每一個設(shè)備的管理，每一項保養(yǎng)的內(nèi)容都落實到個人并要形成有效的閉環(huán)。在設(shè)備操作上實行雙人雙崗制度，操作設(shè)備后要復(fù)核復(fù)查以盡可能的減少因人員失誤而導(dǎo)致故障的發(fā)生。同時實行監(jiān)管制度與獎懲制度，工作人員相互提醒，相互監(jiān)督，形成良好的工作習(xí)慣以減少船舶故障的發(fā)生。

（4） 對柴油機運行中進行管理不僅能使船舶經(jīng)濟性提升還能使柴油機的使用壽命得到延長，在運行中人員要盡可能的減少柴油機突加突減負(fù)荷的情況，避免柴油機長時間低負(fù)荷工況下運行，這能減少柴油機燃燒狀況不良而導(dǎo)致噴油器積碳嚴(yán)重，有效的提高了柴油機的壽命與可靠性。在惡劣海況時要及時的進行柴油機負(fù)荷限制必要時調(diào)整船舶吃水以防止船舶柴油機出現(xiàn)飛車等危險情況發(fā)生。

4 結(jié)束語

船舶柴油機問題繁多復(fù)雜，遇見問題后要根據(jù)實際工作經(jīng)驗以及設(shè)備特性從簡單方向入手，從簡到難逐步排查解決故障，本文根據(jù)柴油機起動失敗表現(xiàn)出的故障現(xiàn)象，從故障現(xiàn)象方面入手進行分析，逐步排查問題，根據(jù)問題的不同制定相應(yīng)的解決措施，從而解決設(shè)備的故障。

參考文獻

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[3] 潘新祥.船舶輔機[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2012.

作者簡介：

王濤，大專，研究方向：船舶柴油機起動故障，（E-mail）1286597204@qq.com，13915304601