某型柴油機(jī)振動(dòng)異常故障排除

丁洪兵，蔣世明，徐慧峰

(海軍上海地區(qū)裝備修理監(jiān)修室，上海 200136)

某船進(jìn)廠修理期間，發(fā)現(xiàn)其左柴油機(jī)振動(dòng)異常，尤其是在較高負(fù)荷時(shí)，相繼有幾十次滑油管、海水管、高壓空氣管等多種管路發(fā)生斷裂，船上多處管路用橡膠管暫時(shí)代替，或用粗鐵絲暫時(shí)將振動(dòng)劇烈的管路固定，但還是經(jīng)常斷裂，甚至將直徑12mm左右的機(jī)腳螺栓振斷。該柴油機(jī)經(jīng)過系泊試驗(yàn)，各工況熱工參數(shù)全部正常，但是振動(dòng)烈度(26.6mm/s)達(dá)到容忍工作狀態(tài)，振動(dòng)加速度最大值為58.1 m/s2，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行造成極大隱患，嚴(yán)重影響了該船的正常使用。

1 異常振動(dòng)原因分析

通過測(cè)試同型號(hào)的6臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組的排溫、爆壓以及缸壁、機(jī)體、機(jī)帶泵、管路、發(fā)電機(jī)、調(diào)速器和船體的振動(dòng)等技術(shù)參數(shù)，并將技術(shù)參數(shù)全面分析對(duì)比，頻譜結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了嚴(yán)重的與曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相關(guān)的線譜 (主要為50 Hz，其次為87.5 Hz)，由于水泵泵體測(cè)試中50 Hz分量并不突出，因此，50 Hz分量應(yīng)與水泵軸頻無關(guān)，50 Hz及87.5 Hz分量應(yīng)當(dāng)是與主動(dòng)力傳遞組件相關(guān)部件出現(xiàn)故障。綜合判斷，該柴油機(jī)振動(dòng)異常的主要原因是與曲軸相關(guān)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件異常導(dǎo)致，如曲軸軸瓦異常、曲軸減振器銷柱磨損過大。

2 異常振動(dòng)排查方案

針對(duì)這種情況，確定了以調(diào)整柴油機(jī)各缸工作均勻性、柴油機(jī)動(dòng)力傳遞組件 (與曲軸系相關(guān)部件)排查為重點(diǎn)，兼顧其它可能影響因素，由簡(jiǎn)到繁進(jìn)行工程實(shí)施。

2.1 基本檢查

1)檢查柴油機(jī)安裝固定螺栓是否松脫，如有發(fā)現(xiàn)則按規(guī)定力矩進(jìn)行緊固。

2)檢查曲軸平衡塊螺栓的緊固情況，如有發(fā)現(xiàn)松動(dòng)則按規(guī)定轉(zhuǎn)矩進(jìn)行緊固、鎖緊。

3)檢查活塞環(huán)與缸壁的磨損情況。利用泵噴油器安裝孔，將活塞盤車至下止點(diǎn)，使用內(nèi)窺鏡檢查缸壁磨損情況。根據(jù)磨損情況決定是否吊缸并展開下一步檢查或更換磨損部件。

2.2 燃油系統(tǒng)調(diào)校

1)靜態(tài)檢查噴油泵齒條設(shè)定的正確性，在6缸噴油泵齒條處于22分度位置時(shí)，所有汽缸噴油泵齒條所處的位置差不應(yīng)大于1.5分度。

2)進(jìn)行各缸噴油泵柱塞行程調(diào)校，使最大燃燒壓力滿足小于14.4MPa、各缸最大燃燒壓力差小于0.8MPa、最大排氣溫度＜700℃、各缸排氣溫差＜55℃，本調(diào)校在柴油機(jī)可用最大功率工況下進(jìn)行。

2.3 擺式減振器排查

1)打開擺式減振器的檢查孔，對(duì)取出擺銷進(jìn)行檢查和測(cè)量，并對(duì)襯套內(nèi)徑進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果決定是否對(duì)擺式減振器進(jìn)行拆卸。檢查應(yīng)對(duì)全部12副擺銷和襯套。

2)拆卸擺式減振器，嚴(yán)格按照擺式減振器拆檢工藝拆卸外圍牽連部件 (調(diào)速器、飛車保護(hù)裝置、淡水泵、海水泵、燃油泵、滑油泵、滑油細(xì)過濾器、管路等)，并分解擺式減振器。

3)對(duì)分解后的擺式減振器各部件進(jìn)行全面仔細(xì)測(cè)量 (包括幾何尺寸、形狀公差、配對(duì)重量等)，修理和更換超差部件。

4)嚴(yán)格按照相關(guān)工藝回裝。

2.4 主軸承及軸瓦排查

1)測(cè)量全部主軸承間隙及軸瓦磨損是否超差。

2)進(jìn)行動(dòng)力傳遞組件拆卸，嚴(yán)格按照相關(guān)拆檢工藝拆卸外圍牽連部件，并分解動(dòng)力傳遞組件。

3)對(duì)分解后的動(dòng)力傳遞組件各部件進(jìn)行全面仔細(xì)測(cè)量 (包括幾何尺寸、形狀公差等)，修理和更換超差部件。

2.5 管路系統(tǒng)排查

檢查排氣管路的安裝與固定狀態(tài)，其變形是否異常，限位拉桿是否過緊，固定螺栓是否松脫，彈性支撐是否老化失效，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)予以糾正。

3 排查過程中發(fā)現(xiàn)的問題與處理方法

在排查過程發(fā)現(xiàn)了一些問題與前期分析的原因基本一致，并對(duì)存在的問題進(jìn)行了整改，具體情況如下。

1)檢查擺式減振器擺銷與襯套的尺寸及配合間隙、磨損情況。拆檢發(fā)現(xiàn)擺式減振器4#襯套與擺銷配合處出現(xiàn)50mm×15mm的明顯磨損 (見圖1)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)2#擺塊上2只襯套襯套橢圓度 (標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)小于0.07mm)超差 (見表1)。通過換新、調(diào)整安裝角度等辦法對(duì)此進(jìn)行了修復(fù)。

圖1 4#襯套磨損處

表1 襯套橢圓度超差

2)擺式減振器相對(duì)擺塊進(jìn)行稱重調(diào)整及外形尺寸復(fù)核。根據(jù)該型柴油機(jī)修理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，擺塊稱重檢查的要求是:如果擺錘和蓋子換新，應(yīng)保證每對(duì)相對(duì)應(yīng)的擺錘 (含封蓋、螺栓、墊片)的質(zhì)量相等，相對(duì)應(yīng)的擺錘質(zhì)量的差值 (在每對(duì)擺錘中)不大于60 g。擺式減振器相對(duì)擺塊進(jìn)行稱重檢查，檢測(cè)結(jié)果見表2。可以看出，擺式減振器相對(duì)擺塊質(zhì)量超差嚴(yán)重。對(duì)此，采取了重新選換蓋板或在蓋板相應(yīng)位置去除部分質(zhì)量等措施進(jìn)行了修復(fù)。

表2 左柴油機(jī)擺式減振器稱重檢測(cè)結(jié)果

3)檢查全部主軸承情況 (共14道)。檢查發(fā)現(xiàn)，笫2道主軸承上下軸瓦有3道超過修理標(biāo)準(zhǔn)的明顯劃痕、笫6道主軸承下軸瓦有5mm長(zhǎng)的裂紋。對(duì)此工程上采取了更換左柴油機(jī)損壞的第2道上下軸瓦和笫6道下軸瓦，對(duì)劃痕較多的第2道、第4道、第6道主軸頸采用砂布和滑油拋光銳邊處理等措施。

4 排查前后情況對(duì)比

柴油機(jī)修復(fù)后，經(jīng)過系泊試驗(yàn)驗(yàn)證，在額定工況下各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)參數(shù)符合技術(shù)要求，振動(dòng)異常情況得到明顯改善，具體情況如下。

1)爆壓及排溫。排查后各缸爆壓及排溫均在正常范圍，見表3。

表3 各缸爆壓及排溫表

2)振動(dòng)烈度。排查前為26.6mm/s，C級(jí)(容忍工作狀態(tài));排查后為11.6mm/s，B級(jí) (正常工作狀態(tài))。排查后柴油機(jī)振動(dòng)狀態(tài)有很大改善，已達(dá)到較好工作狀態(tài)，排查前后振動(dòng)烈度測(cè)試數(shù)據(jù)見表4。

表4 排查前后振動(dòng)烈度測(cè)試數(shù)據(jù)表 mm/s

3)機(jī)體振動(dòng)加速度排查前后柴油機(jī)機(jī)體振動(dòng)加速度測(cè)試數(shù)。

排查后機(jī)體振動(dòng)加速度明顯減小，最大值由58.1 m/s2減小到23.86m/s2，總體呈現(xiàn)正常振動(dòng)狀態(tài)，見表5。

表5 柴油機(jī)機(jī)體加速度測(cè)量數(shù)據(jù) m/s2

5 結(jié)束語

經(jīng)過異常振動(dòng)的原因分析與排查，此次修理準(zhǔn)確的找到了故障原因，并制定了有效的修理方案，大大地降低了振動(dòng)烈度，解決了該柴油機(jī)振動(dòng)過大的問題。