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船用柴油机常见故障分析与排除


导读

柴油机的故障检修是船舶检修的重要内容,决定了柴油机使用寿命的长短。

基于此,提出船用柴油机常见故障分析与排除。 

针对柴油机喷油嘴滴油、柴油机气缸套穴蚀、柴油机突然自行熄火故障进行分析,采取喷油器的密封性检查、改进冷却系统、更换气缸垫3种排除方法。


船用柴油机常见故障分析 

1.喷油嘴滴油

柴油机发生喷油嘴滴油故障的具体表现为由于喷油断断续续、喷孔长时间堵塞,使燃油做不到雾化,喷油量减少、启动性较差、排气冒烟、积灰加多,导致发动机基本功率持续下降、油耗增多、磨损严重。

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关于此种故障原因的分析,主要由以下几种:

首先是柴油机的针阀和针阀体封闭锥面的磨损情况比较严重,出现较大面积的积痕,从而使得锥面封闭环带的接触面积加宽,表面出现变形,粗糙度加大,导致喷油嘴出现滴油现象,喷孔周围极易出现积灰,甚至严重堵塞喷孔。

其次,当高压油管内的剩余压力(即高压油管在喷油嘴发生连续喷油间隙的压力)越高,喷油嘴滴油越严重,影响剩余压力的主要因素是出油阀的偶件。

喷油嘴滴油故障并不单单只是发生在喷油嘴上,而是和出油阀偶件的封闭性有着极为密切的关系。

出油阀的过度磨损,是会导致喷油嘴发生滴油状况的。

最后,喷油嘴的针阀和针阀体之间的导向面摩擦性较差,或针阀与针阀体导向面发生严重磨损、针阀体和喷油嘴体过度接触,或针阀和针阀体密封锥面含有大量杂质,致使其高度升高,封闭性降低,也会使喷油嘴发生 滴油。

2.柴油机气缸套穴蚀问题

柴油机处于工作状态时,湿式气缸套的外表面冷却壁上会产生不同于常规腐蚀与机械磨损的局域小孔群聚集腐蚀。

气缸套穴蚀对柴油机的基本功能和使用寿命产生较大的影响。 

气缸套穴蚀的形成原因非常复杂。

柴油机若采取开式冷却的方法,因为冷水温度比较低,且在柴油机发生高速运转时,因为受热不均,导致缸套、活塞等部件间隙热量不平衡,使得缸套发热不均,极易造成穴蚀现象。

除此之外,冷却所用冷水中含有较多的矿物质和其他杂质,这些都会导致冷却水具备一定的腐蚀性,而腐蚀作用恰恰也是导致柴油机穴蚀的一大原因。

另外,曲柄连杆联动活塞在发生高速往返运动时,  在往返运动过程中,活塞对气缸套会产生巨大的冲击力,引发气缸套共鸣。

气缸套共鸣时,缸壁的化学材料在活塞推力的作用下向两边发生弹性变形。

当活塞返回时,缸壁的化学材料向两边发生凹凸变形。

如此反复变形,会导致缸套外壁金属材料出现大面积脱落,使得缸壁上出现许多麻点状的密集空穴群,这就是穴蚀。

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3.柴油机突然自行熄火

柴油机突然发生自行熄火故障的原因及其现象具体包括以下几种:

柴油燃料的供应发生中止,柴油箱中柴油耗完、柴油过滤器发生堵塞、油路存有一定空气、柴油中含水等原因,导致曲轴摇转,虽然没有发生不正常现象,可却不能启动、无油自行熄火、油路受阻、管箱冒白烟并熄火等现象。

另外,由于喷油器偶件咬合不紧,也会出现一定程度的摇转曲轴,听不见喷油声。 


船用柴油机常见故障排除

1.喷油器的密封性检查 

针对喷油嘴滴油故障的发生,其排除方法是对喷油器进行密封性检査。

如果单独检査调整喷油压力,将部分不应简化的项目删减,这是不合理的。

其调整必须根据国家执行工艺的标准进行,不仅有必要对标准喷油压力进行调整和检测,而且还需要按照现实状况对喷雾锥角、喷油质量等进行进一步的检查,特别是对喷油器的密封性检查更应需引起足够的重视。

假若在喷油器试验器上完成,以多孔长型喷油器为例,将喷油器试验器初始压力设在22~25MPa, 把喷油器喷油压力调至26〜30MPa, 当喷油器试验器压力从22MPa降低到15MPa时,喷油器标准历时是8〜15s, 允许时间调整范围需不小于10S 。

2.改进冷却系统 

针对柴油机气缸套穴蚀故障,可以采取闭式冷却方式排除,可以使冷水温度处于一个恒定温度内,保障其机件热膨胀系数的合理,这在一定程度上能够降低柴油机发生穴蚀现象的可能性。

然而闭式冷却相比于开式冷却的经济成本要高得多,涉及流程也比较繁琐。

在冷却水进入柴油机冷却腔以前率先进行软化处理,可以减少其对设备的腐蚀性。

对缸套表面进行单独处理,指的是在柴油机缸套外表面单独加盖一层保护层,目的是为了降低冷水对缸套表面的电化学腐蚀。 

常见的处理方法,如镀铬、喷瓷、涂层等均能够科学有效地降低电化学的腐蚀性。

在冷却水内添加部分抗腐剂,如乳化油。

抗腐剂在柴油机缸套表面可以形成一层有效的保护膜。

虽然这层保护膜的厚度较小,然而却能够在气泡发生破裂时大大减轻对缸套表面的冲击力。

合理修改柴油机供油提前角至最佳角度,尽可能让各缸喷油量保持一致,也可以在一定程度上使柴油机安全运行,减少振鸣,避免发生穴蚀。

理论上来说,还可以利用长活塞,这是因为短活塞在应用时,活塞摇摆的倾斜角比较大,导致活塞的倾斜角力矩过大,活塞和缸壁间的碰触面积缩减。

缩减后的碰触面积会加重气缸套的震荡,导致穴蚀严重。

而长活塞会则会大大增加活塞和缸壁间的碰触面积,减小气缸震荡。

尽可能采取组织紧密、均匀且石墨形态好的制作材料,如含Gr、M o等元素的多元 素铸铁或锻钢作为气缸套的铸造材料。

由于这些材料具备较高的物理性能、稳定性以及抗腐蚀性,可以有效提高气缸套避免发生穴蚀的能力。

尽可能减小柴油机缸套外壁表面的粗糙程度,进而降低缸壁表面凹凸不平处汇聚的水蒸气数量,减缓穴蚀的发生进度。

另外还可以改进冷却水腔设计。

冷却水在经过设计合理的冷却水腔时,其流速与水压的变化会较为缓慢,不会发生剧烈变动。

通常来说,腔内水流涌动速度不会超过3m/s , 且可以保证流速处在一个较为均匀的状态,不会出现大起大落现象,如此才可以避免因涡流区形成而对缸套造成穴蚀。

3.更换气缸垫 

有关柴油机突然自行熄火的排除方法就是更换新件,即更换气缸垫;

正是因为连杆螺栓或曲轴发生断裂,造成柴油机在熄火前出现较大的嗡鸣响声,更换新件可以避免发生这种现象;

气缸垫的更换可以有效避免因活塞与气缸套咬合过紧,发生主轴烧毁、连杆轴瓦烧毁,进而导致柴油机突然自行媳火。

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本文原创作者系:

烟台打捞局    刘良睿

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来源:网络

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