主機(jī)啟動(dòng)空氣漏泄故障分析

大連海事大學(xué) 吳 恒

某船舶公司從國(guó)外購(gòu)進(jìn)一艘3萬(wàn)載重噸的二手雜貨船，主機(jī)為S U L Z E R 7 R N D 7 6型二沖程低速定壓廢氣渦輪增壓柴油機(jī)，其主要參數(shù)如下：

型號(hào)SULZER7RND76

缸數(shù)7

缸徑760mm

行程1550mm

額定功率10294kW，122r/min

平均有效壓力1.259MPa

額定耗油率150g/（kW·h）

調(diào)速器WOODWARDPGA

啟動(dòng)空氣壓力3MPa

控制空氣壓力0.6MPa

一、故障情況

船員在國(guó)外港口接船。交接后在進(jìn)出港機(jī)動(dòng)操縱和備車(chē)情況下，主機(jī)啟動(dòng)空氣壓力下降過(guò)快，兩個(gè)主空氣瓶同時(shí)開(kāi)啟供氣，啟動(dòng)壓力不能正常保持，即使兩臺(tái)空氣壓縮機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)補(bǔ)充供氣，主空氣瓶壓力也難以保持正常。經(jīng)接船船員初步檢查，各汽缸啟動(dòng)閥工作正常，開(kāi)關(guān)動(dòng)作靈活，柴油機(jī)能夠正常啟動(dòng)；柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，啟動(dòng)空氣支管上的火焰阻擋器未見(jiàn)發(fā)熱現(xiàn)象；主啟動(dòng)閥的閥桿由鎖緊裝置鎖在“啟動(dòng)”位置和“關(guān)閉”位置之間的“自動(dòng)”位置上，也是正常操作。

二、采取的臨時(shí)措施

該主機(jī)的駕駛臺(tái)遙控采用氣動(dòng)遙控系統(tǒng)，控制空氣壓力為0.6 M P a。轉(zhuǎn)換為機(jī)旁操縱時(shí)，故障依然如故。針對(duì)上述現(xiàn)象，船員采取了一個(gè)臨時(shí)措施，即駕駛臺(tái)—集控室—主空氣瓶聯(lián)合操縱。

在機(jī)動(dòng)操縱時(shí)，值班輪機(jī)員在機(jī)艙集控室操縱臺(tái)上根據(jù)駕駛臺(tái)車(chē)鐘指令操縱主機(jī)，一位輪機(jī)人員在機(jī)艙主空氣瓶旁操作啟動(dòng)空氣出口閥，打開(kāi)集控室門(mén)，另一位輪機(jī)人員在門(mén)口負(fù)責(zé)向前兩人傳遞車(chē)鐘信息。當(dāng)車(chē)鐘指令為啟動(dòng)主機(jī)時(shí)，值班輪機(jī)員需待主空氣瓶出口閥開(kāi)啟時(shí)再啟動(dòng)主機(jī)，主機(jī)啟動(dòng)后，立即關(guān)閉主空氣瓶出口閥。

（3）中國(guó)機(jī)械運(yùn)輸設(shè)備的出口價(jià)格逐漸向高于世界平均水平轉(zhuǎn)變，在不同出口市場(chǎng)上的價(jià)格差異越來(lái)越小。從圖3可以看出，圖像有上移和輕微右移的趨勢(shì)，說(shuō)明中國(guó)機(jī)械運(yùn)輸設(shè)備的價(jià)格在不同市場(chǎng)的差異越來(lái)越小，且產(chǎn)品的價(jià)格在逐步提高。

上述臨時(shí)措施暫時(shí)消除了主空氣瓶壓力下降過(guò)快的現(xiàn)象。在回航途中，于廣州珠江航道和上海黃浦江航道都順利地完成了機(jī)動(dòng)航行和進(jìn)出港的任務(wù)。

三、船廠修船與初步分析

駛回船籍港后，公司安排船廠檢修。船廠拆檢了汽缸啟動(dòng)閥和啟動(dòng)空氣分配器，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)部件的腐蝕和磨損情況，修理后經(jīng)試車(chē)檢查發(fā)現(xiàn)，主機(jī)啟動(dòng)操縱時(shí)主空氣瓶壓力仍迅速下降。

筆者上船后，輪機(jī)長(zhǎng)、大管輪介紹了上述故障情況和處理過(guò)程，查看了SULZERRND啟動(dòng)空氣分配器結(jié)構(gòu)（如圖1所示）。據(jù)此分析：①如果啟動(dòng)空氣分配器某滑閥磨損漏氣或滑閥彈簧斷裂，在主機(jī)啟動(dòng)操縱的瞬間會(huì)造成啟動(dòng)空氣的漏失，使主啟動(dòng)空氣瓶壓力有一定下降，但因啟動(dòng)時(shí)間很短，壓力下降的影響不會(huì)很明顯，且如果該滑閥漏氣造成開(kāi)啟管（J）和關(guān)閉管（H）連通的話，相應(yīng)汽缸會(huì)發(fā)生啟動(dòng)閥不能開(kāi)啟的現(xiàn)象，導(dǎo)致啟動(dòng)故障。該柴油機(jī)啟動(dòng)正常，說(shuō)明啟動(dòng)空氣分配器是正常的。②從汽缸啟動(dòng)閥的拆檢和運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)看，未見(jiàn)異常。③主啟動(dòng)閥故障應(yīng)是主要原因，具體見(jiàn)后面的進(jìn)一步檢查分析。

四、主啟動(dòng)閥故障分析與處理

該柴油機(jī)的主啟動(dòng)閥及止回閥是SULZERRND和RD機(jī)型的典型結(jié)構(gòu)，詳見(jiàn)圖2。

造成主啟動(dòng)空氣瓶壓力迅速下降的原因可能有下列各項(xiàng)：

1. 檢查閥（K）

主機(jī)操縱臺(tái)上安裝的檢查閥（K），又作為主啟動(dòng)閥的放氣閥，空氣管路連接于主啟動(dòng)閥的下部空間。當(dāng)主啟動(dòng)閥手輪鎖在“自動(dòng)”位置時(shí)，如把檢查閥（K）打開(kāi)，則主啟動(dòng)閥下部空間（A）的空氣通過(guò)環(huán)形空間（H）與檢查閥（K）相通，從而下部空間壓縮空氣被泄放。由于兩個(gè)小孔（D）流通面積小，不能立即由環(huán)形空間（B）向內(nèi)部空間（A）補(bǔ)足壓縮空氣，繼續(xù)作用在環(huán)形面積（B）上的啟動(dòng)空氣壓力克服彈簧力將主啟動(dòng)閥打開(kāi)，直到被止動(dòng)肩（C）頂住為止，發(fā)生的現(xiàn)象和在操縱臺(tái)上拉動(dòng)啟動(dòng)手柄一樣，但因啟動(dòng)空氣分配器的控制空氣未接通，則啟動(dòng)空氣分配器和汽缸啟動(dòng)閥都不動(dòng)作。如把檢查閥（K）重新關(guān)閉，啟動(dòng)空氣從環(huán)形空間（B）經(jīng)閥上的兩個(gè)小孔（D）流到內(nèi)部空間（A），然后再通過(guò)環(huán)形空間（H），使下部空間的空氣壓力重新恢復(fù)，這時(shí)啟動(dòng)閥在彈簧力與空氣壓力作用下迅速關(guān)閉。這種檢查可以在任何時(shí)候進(jìn)行，即使在柴油機(jī)運(yùn)行中也可以不觸及啟動(dòng)手柄來(lái)檢查主啟動(dòng)閥的動(dòng)作。

經(jīng)檢查，該檢查閥（K）開(kāi)啟和關(guān)閉正常。當(dāng)檢查閥（K）關(guān)閉，甚至將放氣管盲死時(shí)，主啟動(dòng)閥仍不能關(guān)閉，主啟動(dòng)空氣瓶壓力迅速下降。

2.控制閥（436.51）

控制閥受到啟動(dòng)手柄、啟動(dòng)空氣引導(dǎo)閥的控制。當(dāng)啟動(dòng)手柄拉到“啟動(dòng)”位置時(shí)，控制閥（436.51）被抬起，將主啟動(dòng)閥下部空間的壓縮空氣迅速放出，主啟動(dòng)閥開(kāi)啟；反之，當(dāng)啟動(dòng)手柄回到“停車(chē)”位置時(shí)，控制閥落下而關(guān)閉，使主啟動(dòng)閥下部空間的空氣壓力重新補(bǔ)足，主啟動(dòng)閥關(guān)閉。操作啟動(dòng)手柄和使用檢查閥（K），其啟動(dòng)過(guò)程是完全一樣的。

如果在操縱過(guò)程中主啟動(dòng)閥的控制閥（436.51）由于某種原因卡住了，就需要用手輪來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉主啟動(dòng)閥。如果閥桿被鎖在“自動(dòng)”位置，而控制閥卡住在抬起的位置，則主啟動(dòng)閥處于開(kāi)啟狀態(tài)將不能關(guān)閉。

經(jīng)檢查，該控制閥并未卡住，所以故障現(xiàn)象并非控制閥卡住所致。

3. 閥上的兩個(gè)小孔（D）

兩個(gè)小孔（D）如被臟物封堵，則主啟動(dòng)閥下部空間得不到上部空間啟動(dòng)空氣的補(bǔ)充，使主啟動(dòng)閥不能向上關(guān)閉或延遲關(guān)閉，致使每次啟動(dòng)耗氣量大增。

為了檢查兩個(gè)小孔（D）是否被堵塞，只好將主啟動(dòng)閥拆下來(lái)解體，發(fā)現(xiàn)銅質(zhì)的啟動(dòng)閥油光明亮，小孔（D）未被堵塞。此時(shí)卻意外地發(fā)現(xiàn)閥桿的密封填料嚴(yán)重老化變質(zhì)。原來(lái)是密封填料嚴(yán)重漏氣，使主啟動(dòng)閥下部空間及內(nèi)部空間（A）不能建立起足夠的空氣壓力，導(dǎo)致主啟動(dòng)閥不能自動(dòng)關(guān)閉。更換閥桿的密封填料后，該故障被徹底排除。

一般情況下，閥桿密封填料漏氣，用聽(tīng)聲音和手感的簡(jiǎn)單辦法就很容易發(fā)現(xiàn)。該船的機(jī)旁操縱臺(tái)在主機(jī)二層平臺(tái)上，主啟動(dòng)閥手輪在機(jī)旁操縱臺(tái)的左上方，閥桿較長(zhǎng)，主啟動(dòng)閥在其上方的啟動(dòng)空氣總管上，且四周沒(méi)有檢查通道。此次拆檢主啟動(dòng)閥還是搭腳手架進(jìn)行的。由于該主啟動(dòng)閥處于特殊位置，工作人員在機(jī)艙的強(qiáng)噪聲環(huán)境下聽(tīng)不到漏氣的聲音，也無(wú)法用手去感受漏氣氣流。港泊和廠修時(shí)，機(jī)艙噪聲雖小，但由于主啟動(dòng)閥已被手動(dòng)“關(guān)閉”，不會(huì)發(fā)生漏氣，因此也不容易找出故障原因。

從該閥桿密封填料老化變質(zhì)情況看，自主機(jī)運(yùn)行1 0多年來(lái)可能從未換新過(guò)。近幾年隨著漏氣情況逐漸嚴(yán)重，該主機(jī)的啟動(dòng)性能必然越來(lái)越差，令機(jī)務(wù)人員頭痛?？赡苓@也是能以較低價(jià)格購(gòu)進(jìn)該船的原因之一吧？