【船机帮】某型柴油机冷却水压力低故障分析

导读

针对某型柴油机A排冷却水压力低故障，从故障可能原因出发进行逐一分析排查。

结果表明：

故障原因系B4缸缸盖有裂纹，缸内高压空气大量窜入冷却水管路，冷却水泵吸入空气，最终导致冷却水压力低且波动。

并总结出一套行之有效的柴油机冷却水密封试验方案。

一、故障介绍

某型柴油机系国产高速柴油机，20缸V型布置，作为我国某型船推进动力，一条船配置两台该型柴油机。

2015年3月17日，某型船右推进柴油机 (以下称“右机”)起动过程中，A排缸冷却水压力低报警，压力在0.008—0.040MPa间波动。

B排缸冷却水压力正常，约 0.09MPa。

柴油机带负荷运行几分钟后，A排冷却水压力恢复正常；

在额定工况下膨胀水箱水位明显上升。

柴油机怠速运行过程中，冷却水温度低于 75℃时，B排恒温阀至淡水冷却器接口c处温度与淡水冷却器至恒温阀的接口d处温度相近，同时A排冷却水恒温阀至淡水冷却器的接口d处温度明显高于淡水冷却器到恒温阀的接口c处温度，与冷却水出机温度相近。

二、故障原因分析与排查

该型柴油机冷却水系统为闭式循环，介质为淡水，由冷却水泵、恒温阀、滑油冷却器、机身、缸盖及增压器水腔、海淡水冷却器、机油热交换器、膨胀水箱、阀门管路及仪表等组成。

AB两排冷却水在海淡水冷却器和出机冷却水分配箱处混合。

从冷却水系统的结构和原理来看，导致冷却水压力低的直接原因可能是：

冷却水系统管路内进入或产生气体，来不及通过管路排除而进入水泵吸口，导致冷却水压力低且伴随波动；

同时，由于冷却水管路中有空气，致使管路内的冷却水被挤人膨胀水箱，表现为膨胀水箱水位上升。

具体可能原因如下：

(1)冷却水管路吸入外界空气；

(2)气缸盖、气缸套裂损，造成气缸内燃气窜入冷却水管路；

(3)冷却水管路排气不畅；

(4)理论上，恒温阀未开启时，恒温阀至淡水冷却器口由于没有热水流动温度较低，海淡水冷却器至恒温阀接口处，由于与水泵前的循环水相通，温度应较高，根据A、B排恒温阀与淡水冷却器接口温度差异判断：B排恒温阀可能工作不正常。

1、排气管路检查

柴油机冷却水系统分别在自由端增压器、输出端增压器和冷却水出机分配箱三处设置排气管，与膨胀水箱连接，通过膨胀水箱呼吸阀排除系统中的空气。

检查排气管，通畅无异物；

膨胀水箱呼吸阀开启压力正常，无卡滞现象。

2、外围管路密封性检查

按照船舶建造要求对外围冷却水管路进行密封性试验，管路无泄漏；

对海淡水冷却器淡水腔进行0.6MPa水压试验，未见异常。

3、机内管路检查

柴油机运行过程中，仔细检查柴油机内部冷却水管路，未发现明显泄漏。

交换左右机B排恒温阀后，左机起动正常，右机起动过程中，A、B排冷却水均出现压力低报警，继续运行，压力恢复正常。

期间，冷却水温未达到开启温度时，右机B排恒温阀C口温度较低且稳定，而左机B排恒温阀(原右机B排恒温阀) C口温度随冷却水温升高而升高。

试验表明：

原右机B排恒温阀提前开启，但不是本次故障的根本原因。

至于增压器、缸套、缸盖等高温零部件密封性试验，考虑到高温试验条件，对整个柴油机在一定水温下进行压力试验。

根据柴油机冷却水管路零件密封性试验要求，选择冷却水温度为75℃、压力为0.3 MPa进行试验。

试验方案如下:

(1)运行右机至冷却水温75℃左右;

(2)关闭柴油机与外围系统的连接接口，包括海淡水冷却器与恒温阀进出口、冷却水预热管路进出口、膨胀水箱补偿至水泵之间的补偿水管路及冷却水放气管路等;

(3)从柴油机一放气管处连接压缩空气管及压力表，持续施加0.3MPa压力;

(4) 1h后，从增压器排气口观察增压器是否泄漏，并吹车检查气缸内是否有水。

试验后吹车发现:

B4缸减压阀处有水喷出；

内窥镜检查:

缸盖有明显漏水，缸套壁无漏水。

拆下B4缸盖进一步检查发现: 

B4缸盖燃烧面上启动阀侧进气阀座与排气阀座间鼻梁部位有裂纹，如图2所示。

根据上述故障分析及排查，可总结如下:柴油机运行过程中，由于B4缸盖出现裂纹，缸内高压气体窜入冷却水腔，低转速下冷却水排气能力相对较弱，气体进入并积存于B排冷却水管路，并在出机分配箱与A排冷却水混合后分配到A、B排的水泵进口;

由于B排恒温阀提前开启，B排水泵前通流面积较A排水泵大，吸水能力较强，分配箱流出的大部分水流向B排，从而使A排水泵前残留空气量较多，导致A排冷却水压力低。

更换正常的恒温阀后，由于恒温阀开启时间相近，A、B排水泵前通流面积相当，水泵吸水能力基本一致，分配箱流出的水带着空气随机地流向A、B排水泵，导致A、B排均不规律地出现冷却水压力低现象。

同时，由于B4缸空气进入冷却水系统的空气未及时排除，积存在冷却水管路中，使膨胀水箱水位上升。

综上所述，本次故障原因系B4缸盖裂纹及B排恒温阀故障共同导致。

三、结束语

柴油机冷却水压力低是一种常见的故障现象，其处理措施和过程各有所异。

本案例B排缸盖裂纹导致A排冷却水压力低的情况更是少见。

笔者通过实际经验总结出类似问题的可能原因和排查方法，提出了一种柴油机冷却水密封试验方案，操作简单、效果明显。

END