船用柴油主机的几种故障分析

王冶斌

摘 要：本文结合笔者多年从事船舶修造生产技术管理的实践经验，选取船舶主机滑油消耗量异常、单缸敲缸和滑油低压的案例，重点介绍故障的排查过程、处理方法和处理效果。

关键词：柴油机;主机;滑油消耗;敲缸;滑油低压;案例分析

1 滑油消耗量异常故障

1.1 故障描述

“某轮”于2009年9月20日完成修理后离厂，主机型号为WINCHMANN 10AXAG，额定功率为5000Bhp。完成第一个航次后，统计发现主机的单日滑油消耗比正常多出20L。发现此情况后，业主告知厂方并要求厂方派出技术人员协助处理解决。

1.2 故障分析与排查

该主机曲轴箱为干式，滑油由主机循环油柜经主机滑油泵、滤器至主机各运动部件及板式滑油冷却器形成闭式循环;气缸油由滑油柜通过油泵至缸套注油器，经过活塞刮油环刮至油底壳内。正常情况下，滑油循环油柜的油位会随使用而缓慢增加，但是经过多次测量检查发现，滑油循环油柜的油位持续在减少，说明柴油机的滑油消耗异常。

通过翻阅该主机维护保养说明书，主机滑油消耗大主要有几个原因引起的：1）滑油系统外漏。2）滑油的燃烧。3）滑油泄露至海水。4）滑油泄露至污油回收柜。

根據说明书所提供的思路，对各系统进行排查，查找出滑油消耗大的真正原因：1）跟踪检查所有滑油系统机外管路，未发现任何外漏现象。2）该轮在厂修理期间，所有活塞环均已更换。现场拆除每缸上的排烟管封板并盘车检查，活塞环安装正确。通过观察主机燃烧时的排烟烟色，发现烟色很好，并无蓝色的迹象。3）从舷侧冷却海水出海管观察，并未发现有油迹。为进一步确认，拆开滑油冷却器的进出口管路，并现场进行水压试验，未发现任何泄露。4）在完成上述检查后，经过较长时间的测量对比，发现污油柜的油位增加量与多消耗的滑油数量成正比。现场拆开滑油至污油柜总管路的支管，发现该支管持续有滑油漏出。通过跟踪管路，不断排查，最终发现滑油是由主机高压油泵油管漏出。

1.3 故障排除

通过分析高压油泵结构，发现若胶圈24没装或有缺陷，则滑油会窜至泄漏管流至污油柜，从而导致系统滑油损耗大，造成污油柜油位上涨。启动滑油机外循环泵，并拆开10只高压油泵的空心螺丝，发现空心螺丝滑油检漏口有成线滑油漏出，证明虽然有安装胶圈但是胶圈存在缺陷。现场拆解10个高压油泵，发现胶圈24均剪边;重新换新原厂备件之后再次开泵试验，检漏口泄露消除，启动主机后亦未发生泄露。故障得以消除。

1.4 故障总结

对于燃用重质燃料油的柴油机，由于燃油粒度及黏度大，不足以润滑高压油泵柱塞和套筒偶件，于是需引入系统滑油进行润滑，此类设计结构在Wartsila的系列产品中也多有使用。一般在遇到滑油消耗异常的情况时，很多技术人员可能根本就没有考虑到还有滑油润滑高压油泵这一路。因此，对于机械设备的维护和修理，必须在吃透原理的基础上做好细节的控制，哪怕是一条看似不起眼的胶圈，在选用不当或者安装存在缺陷的时候，都可能会造成意想不到的故障出现。

2 主机单缸敲缸故障

2.1 故障描述

“某轮”于2007年3月进厂修理，主机型号为B&W 6S50MC，额定转速为127r/min，额定功率为11640Bhp。该轮进厂前，No.5缸在（主机）运转时就存在持续的强烈敲击声。此作为一个工程交厂修理。

2.2 故障分析

柴油机敲缸对于柴油机的管理和维护人员来说并不陌生，属于一种比较常见的现象，通常将柴油机敲缸分为机械敲缸和燃烧敲缸两种类型。造成机械敲缸的主要原因是各运动配合部件的间隙过大而引起，而燃烧敲缸主要是与燃烧有关的因素所引起。对于柴油机敲缸的故障诊断和排除，由于造成柴油机敲缸的成因很多，实际诊断和排查要根据实际情况灵活运用。

由于进厂修理前主机No.5缸已经存在严重的敲缸现象，在对该缸吊缸检修的过程中，已经重点对活塞、连杆以及各轴承进行了测量和监控，并拆检了整个排气阀总成。在整个修理过程中并未发现有异常的情况，装复后在码头进行了系泊试验。在经历两次系泊试验后，No.5缸仍然存在强烈的敲击声，但未能判断出敲击声的来源。进行第三次系泊试验时，切断No.5缸的燃油供给，发现强烈的敲击声仍然存在，说明此敲缸现象属于机械敲缸。通过使用螺丝刀闻声检查并根据发声的规律，最终判断出敲击声为排气阀关闭时产生。同时测量各缸排气阀的行程时发现，存在敲击声的No.5缸比其他缸少了20mm，说明No.5缸的排气阀开度行程异常。

该机型的排气阀工作原理是：采用液压活塞与气动活塞共同平衡控制的方式来实现排气阀的开启和关闭。气动活塞安装在排气阀杆的上端，在主机停车的状态下，排气阀关闭空气作用在气动活塞上，用来保证排气阀关闭。而排气阀的开启是通过液压活塞来实现。由凸轮轴驱动的排气阀液压驱动泵所产生的油压作用在液压活塞上，从而打开排气阀，同时压缩气动活塞下面的空气，形成一个“空气弹簧”，并积蓄能量为排气阀的关闭做好准备。

2.3 故障排除

该排气阀关闭液压活塞采用内套两层高压管的形式。最里面为高压油路，套管中间是回油管路，外层包裹钢网保护层。若内外套管之间的内裂、内漏，无法通过观察判断;而内漏所产生的回油则直接回到驱动油泵内。

2.4 故障总结

排气阀关闭液压活塞的驱动油管内漏，造成排气阀开启的供油压力和供油量不足，反映在排气阀上为开度不够。同时也造成了排气阀在关闭时的液压背压相比正常偏低，从而造成No.5缸排气阀在关闭时的推力偏大，排气阀对排气阀座的冲击力也大了很多，最终造成该缸强烈的敲击声。

此类排气阀驱动结构的设计在很多型号的柴油机上都广泛使用，因排气阀驱动高压油管内漏所造成的强烈敲击现象，在柴油机说明书中并无描述，在我厂的修理历史中也尚属首次，此次故障的排除经验为以后的类似检修提供了很好的借鉴意义。

3 结束语

柴油主机作为船舶主推进动力的核心设备，其良好的运转状态是船舶正常运营的保障。本文仅选取笔者所经历的三个有关主机故障排除的案例，为同行们在以后相似故障的处理中提供参考。

参考文献：

[1]黄少竹.现代船舶柴油机故障分析[M].大连海事大学出版社，2005.03.

[2] 韩雪峰.船舶柴油机[M].人民交通出版社，2004.09.