某輪主機排溫高非典型故障簡析

摘 要：文章介紹了某輪主機排氣溫度高故障的排查過程，通過由簡至繁逐步排除，對故障可能的原因進行了全面的排查與分析。分析表明故障原因系波紋管導流套脫落，脫落的導流套阻塞增壓器的進氣道，同時造成增壓器壞噴嘴損壞，導致增壓器增壓效率下降，最終導致主機因進氣量不足，造成港內燃燒不良，引發主機排氣溫度高。據此提出了預防措施和解決方案。

關鍵詞：船舶主機; 排氣溫度; 波紋管; 導流套

某輪為遠洋大馬力拖輪，主機為兩臺WARTSILA 9L32/40型四沖程渦輪增壓中速柴油機，匹配的增壓器型號為TPL69-A30。推進系統是主機+減速齒輪箱+CPP（可調螺距漿）結構。該型主機單缸排氣溫度報警值為500℃，540℃時會降負荷，增壓器進口溫度報警值為590℃，640℃時會降負荷，增壓器轉速29 800 rpm報警，30 120 rpm降負荷。船舶主機作為船舶推進系統的動力來源，對船舶航行安全至關重要，本文介紹了一起因主機排氣溫度高導致主機降負荷的故障排查過程，希望能對防止類似問題再次發生起到一定的參考作用。

1故障現象

某次航行中發現右主機1#、2#、3#缸排氣溫度偏高，但穩定在報警下限值，因為任務需要，需維持主機運行，且排氣溫度值尚在允許范圍，因此暫未停車檢查，直至任務結束。在返航途中，1#、2#、3#缸排氣溫度突然快速升高至580℃，檢測報警系統發出降負荷聲光報警，主機PUU輸出降負荷指令，同時其他缸排氣溫度也快速升高，負荷表指示值從70%升到90%。值班輪機員發現情況后立刻請求駕駛臺降低螺距，減小負荷，但最后當螺距歸零時，負荷仍有60%指示，為安全起見，經過駕駛臺同意后，單車航行，停右主機，進行故障排查。

2 故障分析

當主機監控系統出現排氣溫度高于正常值時，有2種可能：一是排氣溫度正常，排氣溫度監測系統，主要涉及溫度傳感器故障、采集模塊故障以及線路故障；另外一個是主機排氣溫度確實高。主機排氣溫度實際偏高也有兩種可能：一是主機在高負荷或超負荷運行狀態，二是主機缸內燃燒情況不良引起排氣溫度過高。造成主機缸內燃燒不良的原因眾多，主要影響因素有：排氣閥漏氣、氣缸密封不良、噴油正時錯誤、噴油器損壞、高壓油泵出油閥、增壓器失效、空冷器失效、劣質燃油、后排氣系統不暢等多。

為找出本次右主機排氣溫度過高的故障原因，作者依據故障可能性大小和排查方法先易后難的原則，逐步進行分析與排查。

3 故障排查

3.1排氣溫度監測系統檢查

根據該輪排氣溫度監測系統原理，每個排氣溫度傳感器都有獨立的隔離模塊，所有模塊和氣缸排氣溫度傳感器同時故障的可能性很小，為徹底排除該可能性，將右主機1#、2#、3#缸排氣溫度信息采集模塊同左主機進行調換，在停車狀態下對比各缸排溫數值，左右主機各缸排溫基本無差異，因此先可排除排氣溫度傳感器和模塊故障的可能性，判斷主機排氣溫度確實過高。

3.2主機運行負荷排查

對于主推進裝置采用可變螺距驅動的船舶，在同等海況下，其主機負荷的直接影響因素是螺旋槳螺距，在同等螺距下，其主機負荷變化的直接影響因素是外部負載，比如有異物纏繞至螺旋槳。為此采取了如下措施進行排查驗證：（1）潛水員下水摸查車葉確認無異物纏繞后，排除外部負載的影響；（2）螺距角設定零位，同時啟動左、右主機離合器嚙合狀態，記錄，排溫、負荷指示、增壓器轉速數值，右主機增壓器轉速4 000 rpm，各缸排溫430℃；對比左主機同狀態下參數，增壓器轉速9 000 rpm，各缸排溫230℃，由此判斷右主機排氣溫度過高并非因螺旋槳纏繞異物引起主機高負荷/超負荷而造成的，應該是主機機械系統故障所致。

3.3主機機械系統故障排查

整個柴油機的機械系統是由：燃燒系統、進氣系統、排氣系統和增壓系統組成的，增壓系統是連接進、排氣系統的紐帶。在機械系統全面排查前，先行翻閱了前一個航次的輪機日志記錄數據，記載情況見表1所示。

左、右主機在70%負荷下，右主機的平均排溫比左主機要高近30℃，并且右主機前3個缸排溫高達420℃。詢問當時了解情況的人員得知，這種情況出現已有一段時間，只是一直比較穩定，沒有繼續惡化，未曾引起足夠重視。鑒于此種情況，立刻著手從主機機械系統的幾個組成部分逐一排查。

3.3.1燃燒系統故障排查

燃燒系統包括高壓油泵、噴油器、正時組件和燃燒室，右主機之前只有1#、2#、3#缸排氣溫度同時都過高，而且持續了一段時間，這3個缸的噴油器、高壓油泵或者燃燒室都同時出現故障的概率相對較小，鑒于出現所有缸排溫過高現象，首先對9個缸的噴油器全部泵壓檢查，試驗結果霧化良好，負荷正常使用技術標準。其次，復查所有缸的氣閥正時均無異常。另外，將右主機和左主機對調了一臺高壓油泵（1#缸）。做好這一切后，啟動左右主機，試車觀察，結果左主機排溫正常，而右主機1#缸排氣溫度依然異常，整機狀況并沒有任何改善。因左右主機所用燃油一樣，油品質量沒有問題。燃燒系統的其他部件，因工程相對較大，且查閱保養記錄，距離保養拆檢時間還有6 000 h，因此暫時排除了燃燒系統故障的可能性，先不執行吊缸作業。

3.3.2進氣系統故障排查

在對進氣系統的檢查，主要對進氣道及增壓器壓氣端進行了檢查。首先拆開了一段掃氣總管，把整個進氣總管檢查了一遍，除了內壁有一點點油泥，并無其他任何異物。隨后將增壓器進口消音器拆下，用內窺鏡檢查壓氣機蝸殼、葉輪，內部無異物，葉輪狀況目測完好，手動盤動葉輪，增壓器轉子轉動順滑，無卡頓感。最后對空冷器的空氣側，進行檢查，，狀況良好，輪機日志記載數據顯示掃氣溫度正常、空冷器冷卻水溫度正常，因此可排除進氣系統故障。

3.3.3排氣系統故障排查

整個排氣系統包括增壓器前排氣總管、增壓器渦輪端、增壓器后排氣總管。這3個

部件的臟堵或故障，都對整體排溫有直接的影響。所有的影響因素，最終的結果是引起增壓器效率下降，本輪所采用的增壓器增壓

方式為脈沖增壓，依據故障現象，結合表2數據。

正常航行，主機70%負荷時，增壓器轉速會達到22 000 RPM左右，而本次故障時，第1#、2#、3#缸排溫仍快速上升至580℃，負荷指示70%，后升至90%，此時增壓器的轉速只有9千多轉，顯然不符合常理，負荷越大，排溫越高，廢氣能量越足，增壓器轉速會越快，掃氣壓力也會越高，但是現在增壓器轉速和掃氣壓力都很小，顯然問題的導向指向增壓器，先前壓氣機端已經檢查過，并無異常，也無卡阻。渦輪端出現故障的可能性很大，將情況匯報機務征得同意后，對增壓器渦輪端進行確認性檢查。先行拆下渦輪端廢氣進口總管，準備從此對增壓器渦輪端進行檢查。在拆下該段排波紋管后，發現有三個金屬管狀物堵在增壓器廢氣進口端，是脫落的波紋管導流套堵在進口。隨后把主機各段排煙管全部拆下，進行詳細檢查，發現第3缸波紋管導流套焊接處有裂紋，第1#、2#、4#缸波紋管的導流套脫落，渦輪清洗管斷裂一根。到此，故障根源基本找到，見圖1。

報請機務安排修理后，增壓器廠方人員來船拆檢增壓器，拆開后發現噴嘴環有損傷，轉子部分及噴嘴環吊至修理廠家做探傷和動平衡試驗。隨后，更換四只新波紋管，對其他缸未脫落的波紋管進行著色探傷檢查，未發現裂紋。在所有部件重新裝復后，主機試車觀察，各缸排溫均勻，負荷指示正常。

4 修理分析與總結

此次修理結束后，我們作了梳理、分析和總結。

4.1本次故障機理推測

圖2是該型主機排煙管布置圖，1#、2#、3#共同接在一個支管上，之前排溫高但之所以能穩住，是由于第1#、2#缸的波紋管導流套脫落，可能堵在彎頭處，但是并未堵的非常厲害，只有1#、2#、3#缸排氣不順暢，所以只有這3個缸出現高溫現象，其他缸暫時還不受影響，增壓器的效率還能維持住。此次航行中，1#、2#脫落的導流套在排氣壓力作用下先翻轉把前3個缸排氣管堵死，造成這3個缸排氣溫度快速升高，然后它們又和4#缸脫落的導流套一起向后移動，徹底堵住了渦輪端進口，造成所有缸排氣不暢，增壓器失去了足夠的廢氣能量，增壓器轉速無法增加，壓氣機效率下降，掃氣壓力不足，從而導致主機各缸內油多氣少，氣缸內燃燒惡化，最終導致右主機整體排氣溫度升高。

4.2 經驗總結

本次故障出現后，故障處理過程相對復雜，原因在于故障方向的鎖定，出現了偏差。以至于做了過于繁瑣的排查工作，比如這次的拔油頭、換高壓油泵、調氣閥間隙等。如果能提前仔細理性地查看、分析、比對故障出現前后的排溫、負荷、增壓器轉速等相關數據，將更容易確定問題方向，鎖定問題是因增壓器轉速不夠，于此便可避免很多無效、額外的拆檢，因此在日常輪機管理中對設備運轉參數的記錄、審閱、對比，是一項不容忽略的工作。

4.3 幾點建議

（1）波紋管雖具有柔性好，耐腐蝕，抗疲勞，耐高溫特性，作為排煙管起到減震，消音作用，但工作環境比較惡劣，鑒于本主機運行12 000 h不到就出現波紋管導流套脫落，建議該型主機在需要提前拆檢波紋管（說明書上標注24 000 h ），以便及時發現問題并處理。

（2）帶減速齒輪箱的船舶，有些數據雖然輪機日志無需記錄，但輪機管理人員有意識地采集并保存有很大用處，比如：主機550 RPM離合器接排前、接排后增壓器轉速；主機750 RPM時，離合器接排與不接排2種狀態下，增壓器轉速、負荷指示；完車狀態，離合器接排狀態下（帶螺旋槳），盤車機盤車電流數值。這些非常規節點的數據對判斷主機本身燃燒狀況意義不大，但對于故障判斷，是有用處的。

5 結 語

柴油機排溫高原因較多且復雜，當出現排氣溫度異常時，要引起重視，需客觀分析、理性推理，查找故障原因，不能馬虎、拖延，“并著”不管 ，致問題擴大，造成更大損失。由此延伸至輪機設備管理，任何異?，F象，均應引起足夠的重視，及時將問題解決。

參考文獻

［1］黃少竹，現代船舶柴油機故障分析［M］，大連：大連海事大學出版社，2005.

作者簡介：

周道兵，輪機長，（E-mai）18905601645@189.cn