船用柴油主機的幾種故障分析

王冶斌

摘 要：本文結合筆者多年從事船舶修造生產技術管理的實踐經驗，選取船舶主機滑油消耗量異常、單缸敲缸和滑油低壓的案例，重點介紹故障的排查過程、處理方法和處理效果。

關鍵詞：柴油機;主機;滑油消耗;敲缸;滑油低壓;案例分析

1 滑油消耗量異常故障

1.1 故障描述

“某輪”于2009年9月20日完成修理后離廠，主機型號為WINCHMANN 10AXAG，額定功率為5000Bhp。完成第一個航次后，統計發現主機的單日滑油消耗比正常多出20L。發現此情況后，業主告知廠方并要求廠方派出技術人員協助處理解決。

1.2 故障分析與排查

該主機曲軸箱為干式，滑油由主機循環油柜經主機滑油泵、濾器至主機各運動部件及板式滑油冷卻器形成閉式循環;氣缸油由滑油柜通過油泵至缸套注油器，經過活塞刮油環刮至油底殼內。正常情況下，滑油循環油柜的油位會隨使用而緩慢增加，但是經過多次測量檢查發現，滑油循環油柜的油位持續在減少，說明柴油機的滑油消耗異常。

通過翻閱該主機維護保養說明書，主機滑油消耗大主要有幾個原因引起的：1）滑油系統外漏。2）滑油的燃燒。3）滑油泄露至海水。4）滑油泄露至污油回收柜。

根據說明書所提供的思路，對各系統進行排查，查找出滑油消耗大的真正原因：1）跟蹤檢查所有滑油系統機外管路，未發現任何外漏現象。2）該輪在廠修理期間，所有活塞環均已更換?，F場拆除每缸上的排煙管封板并盤車檢查，活塞環安裝正確。通過觀察主機燃燒時的排煙煙色，發現煙色很好，并無藍色的跡象。3）從舷側冷卻海水出海管觀察，并未發現有油跡。為進一步確認，拆開滑油冷卻器的進出口管路，并現場進行水壓試驗，未發現任何泄露。4）在完成上述檢查后，經過較長時間的測量對比，發現污油柜的油位增加量與多消耗的滑油數量成正比?，F場拆開滑油至污油柜總管路的支管，發現該支管持續有滑油漏出。通過跟蹤管路，不斷排查，最終發現滑油是由主機高壓油泵油管漏出。

1.3 故障排除

通過分析高壓油泵結構，發現若膠圈24沒裝或有缺陷，則滑油會竄至泄漏管流至污油柜，從而導致系統滑油損耗大，造成污油柜油位上漲。啟動滑油機外循環泵，并拆開10只高壓油泵的空心螺絲，發現空心螺絲滑油檢漏口有成線滑油漏出，證明雖然有安裝膠圈但是膠圈存在缺陷?，F場拆解10個高壓油泵，發現膠圈24均剪邊;重新換新原廠備件之后再次開泵試驗，檢漏口泄露消除，啟動主機后亦未發生泄露。故障得以消除。

1.4 故障總結

對于燃用重質燃料油的柴油機，由于燃油粒度及黏度大，不足以潤滑高壓油泵柱塞和套筒偶件，于是需引入系統滑油進行潤滑，此類設計結構在Wartsila的系列產品中也多有使用。一般在遇到滑油消耗異常的情況時，很多技術人員可能根本就沒有考慮到還有滑油潤滑高壓油泵這一路。因此，對于機械設備的維護和修理，必須在吃透原理的基礎上做好細節的控制，哪怕是一條看似不起眼的膠圈，在選用不當或者安裝存在缺陷的時候，都可能會造成意想不到的故障出現。

2 主機單缸敲缸故障

2.1 故障描述

“某輪”于2007年3月進廠修理，主機型號為B&W 6S50MC，額定轉速為127r/min，額定功率為11640Bhp。該輪進廠前，No.5缸在（主機）運轉時就存在持續的強烈敲擊聲。此作為一個工程交廠修理。

2.2 故障分析

柴油機敲缸對于柴油機的管理和維護人員來說并不陌生，屬于一種比較常見的現象，通常將柴油機敲缸分為機械敲缸和燃燒敲缸兩種類型。造成機械敲缸的主要原因是各運動配合部件的間隙過大而引起，而燃燒敲缸主要是與燃燒有關的因素所引起。對于柴油機敲缸的故障診斷和排除，由于造成柴油機敲缸的成因很多，實際診斷和排查要根據實際情況靈活運用。

由于進廠修理前主機No.5缸已經存在嚴重的敲缸現象，在對該缸吊缸檢修的過程中，已經重點對活塞、連桿以及各軸承進行了測量和監控，并拆檢了整個排氣閥總成。在整個修理過程中并未發現有異常的情況，裝復后在碼頭進行了系泊試驗。在經歷兩次系泊試驗后，No.5缸仍然存在強烈的敲擊聲，但未能判斷出敲擊聲的來源。進行第三次系泊試驗時，切斷No.5缸的燃油供給，發現強烈的敲擊聲仍然存在，說明此敲缸現象屬于機械敲缸。通過使用螺絲刀聞聲檢查并根據發聲的規律，最終判斷出敲擊聲為排氣閥關閉時產生。同時測量各缸排氣閥的行程時發現，存在敲擊聲的No.5缸比其他缸少了20mm，說明No.5缸的排氣閥開度行程異常。

該機型的排氣閥工作原理是：采用液壓活塞與氣動活塞共同平衡控制的方式來實現排氣閥的開啟和關閉。氣動活塞安裝在排氣閥桿的上端，在主機停車的狀態下，排氣閥關閉空氣作用在氣動活塞上，用來保證排氣閥關閉。而排氣閥的開啟是通過液壓活塞來實現。由凸輪軸驅動的排氣閥液壓驅動泵所產生的油壓作用在液壓活塞上，從而打開排氣閥，同時壓縮氣動活塞下面的空氣，形成一個“空氣彈簧”，并積蓄能量為排氣閥的關閉做好準備。

2.3 故障排除

該排氣閥關閉液壓活塞采用內套兩層高壓管的形式。最里面為高壓油路，套管中間是回油管路，外層包裹鋼網保護層。若內外套管之間的內裂、內漏，無法通過觀察判斷;而內漏所產生的回油則直接回到驅動油泵內。

2.4 故障總結

排氣閥關閉液壓活塞的驅動油管內漏，造成排氣閥開啟的供油壓力和供油量不足，反映在排氣閥上為開度不夠。同時也造成了排氣閥在關閉時的液壓背壓相比正常偏低，從而造成No.5缸排氣閥在關閉時的推力偏大，排氣閥對排氣閥座的沖擊力也大了很多，最終造成該缸強烈的敲擊聲。

此類排氣閥驅動結構的設計在很多型號的柴油機上都廣泛使用，因排氣閥驅動高壓油管內漏所造成的強烈敲擊現象，在柴油機說明書中并無描述，在我廠的修理歷史中也尚屬首次，此次故障的排除經驗為以后的類似檢修提供了很好的借鑒意義。

3 結束語

柴油主機作為船舶主推進動力的核心設備，其良好的運轉狀態是船舶正常運營的保障。本文僅選取筆者所經歷的三個有關主機故障排除的案例，為同行們在以后相似故障的處理中提供參考。

參考文獻：

[1]黃少竹.現代船舶柴油機故障分析[M].大連海事大學出版社，2005.03.

[2] 韓雪峰.船舶柴油機[M].人民交通出版社，2004.09.