某船氣路閥件阻塞導(dǎo)致敲缸及個別缸不發(fā)火故障分析

賈小平，陳正昂，于永妍

(青島遠洋船員職業(yè)學(xué)院， 山東 青島 266071)

某散貨船，主機型號為MAN B＆W 6S60MC，缸徑600 mm，沖程2 292 mm，額定功率12 240 kW，額定轉(zhuǎn)速105 r/min，啟動空氣壓力3.0 MPa，控制空氣壓力0.7 MPa，主機遙控系統(tǒng)的上層電控部分為AC-4，配備DGS8800e數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)，底層為主機廠家提供的常規(guī)氣動操縱系統(tǒng)。

1 故障現(xiàn)象

某日該船靠天津新港機動航行過程中，主機No.1缸出現(xiàn)不發(fā)火現(xiàn)象，期間偶爾幾次發(fā)火成功即伴隨著嚴重的敲缸聲，當時用手檢查連接油頭的高壓油管，感覺脈動正常，放下排氣閥閥位指示器(說明書上標注為 LIFT-ROTATION CHECK ROD)，簡單觀察后感覺排氣閥動作正常，與在船工作時間較長的機工了解情況后得知，以前No.1缸也曾幾次在機動航行過程中出現(xiàn)敲缸及不發(fā)火現(xiàn)象，當時船上組織排查，但未查出原因，總結(jié)后得出如下特征。

1)故障一般出現(xiàn)在機動用車過程中，海上定速航行時主機工作正常。

2)故障并不是每次機動航行就一定會出現(xiàn)，具有不確定性。

3)如果停車較長時間后再啟動主機則出現(xiàn)故障現(xiàn)象的概率會低一些。

4)主機的啟動性能未受影響

2 故障查找過程

船靠港后，打開掃氣箱道門，盤車檢查No.1缸的活塞及活塞環(huán)，狀態(tài)均良好，但橫隔板上方積存著較多未燃的重油，當時便懷疑由于油頭噴射霧化不良，導(dǎo)致在機動航行的低負荷條件下發(fā)火困難燃燒粗暴，從而產(chǎn)生敲缸和不發(fā)火現(xiàn)象，于是將No.1缸油頭換用備件。然而離開天津新港過程中No.1缸又出現(xiàn)不發(fā)火現(xiàn)象，開航后約25 min左右，No.1缸開始正常發(fā)火，待加速到NAV.FULL后，主機工作一切正常。

20多天后，靠泊弗里曼特爾港機動操車過程中，No.1缸又間斷性出現(xiàn)敲缸及不發(fā)火現(xiàn)象，而且有輪機員反映，主機換向過程中，如果換倒車，則換向汽缸放氣的聲音非常明顯，動作輕快，而換回正車時卻幾乎聽不到壓縮空氣泄放的聲音，雖然能夠換向成功，但換向時間長，換向困難，正常來講不管正倒車，換向時都應(yīng)該有放氣聲，于是開始懷疑換向氣路有問題導(dǎo)致No.1缸燃油凸輪換向不到位，影響了噴油定時，從而導(dǎo)致故障現(xiàn)象發(fā)生。該船簡化的換向氣路如圖1所示，和換向功能密切相關(guān)的主要有正車換向閥⑩和倒車換向閥○11以及各個換向汽缸，根據(jù)圖1分析可知，換正車時各個換向汽缸右側(cè)的壓縮空氣通過○11號閥的上位泄放，只有○11號閥的泄放通道不暢，才會導(dǎo)致?lián)Q正車過程較困難而且沒有放氣聲，找到○11號閥后發(fā)現(xiàn)，該閥一個通大氣口被厚厚的油漆幾乎堵死，說明在以前的防銹保養(yǎng)過程中，操作人員比較粗心，刷油漆時沒有注意閥件的孔道，而該氣口正是泄放倒車控制空氣的通道，因其被油漆遮堵致使換正車時換向活塞運動過程中背壓升高阻力增大，換向速度慢而且沒有明顯的放氣聲，于是對○11號閥的氣口進行清潔處理并拆檢內(nèi)部密封件，同時為了保險起見，對No.1換向汽缸也進行了換新且檢查了換向凸輪機構(gòu)，但未發(fā)現(xiàn)其他問題。做了這些工作后，離港過程中換向迅速，正倒車均可聽到明顯的放氣聲，而且也沒有出現(xiàn)敲缸現(xiàn)象。

圖1 換向氣路簡圖

然而，故障并沒有就此排除，在接下來的航次中，船靠墨爾本，機動航行時主機狀態(tài)明顯變差，No.1缸和No.2缸2缸交替出現(xiàn)不發(fā)火現(xiàn)象，敲缸聲不絕于耳，當放下排氣閥閥位指示器檢查時發(fā)現(xiàn)，No.1缸排氣閥的動作與先前檢查時差不多，但No.2缸排氣閥的動作幅度較小，明顯沒有關(guān)閉，接下來駕駛臺進行停車和倒車操作，倒車啟動成功后，再次檢查閥位指示器，No.2缸排氣閥升程恢復(fù)正常范圍，No.1缸、No.2缸又正常發(fā)火，至此，才考慮到排氣閥空氣彈簧方面的問題。

3 故障的排除

靠港完車后，首先檢查No.1缸、No.2缸空氣彈簧密封性，方法為:停主機凸輪軸油泵，關(guān)閉空氣彈簧的供氣截止閥，開始計時，利用閥位指示器觀察排氣閥啟閉狀態(tài)，正常來講，如果密封良好，則排氣閥保持原位的時間應(yīng)多于1 h，經(jīng)試驗2缸空氣彈簧密封性均滿足要求。

接下來檢查No.1缸、No.2缸空氣彈簧的密封空氣控制單元，未發(fā)現(xiàn)異常。研究該船氣動操縱系統(tǒng)圖后發(fā)現(xiàn)，各缸空氣彈簧與控制氣源之間只有一個手動截止球閥③，如圖2所示，將③號閥拆檢后發(fā)現(xiàn)，其進氣接頭內(nèi)套接了一個空心螺塞，而該空心螺塞與殼體之間的縫隙幾乎都被黑色的油泥填滿，將閥柄轉(zhuǎn)至開啟位置用嘴吹幾乎不透氣，估計很長時間沒有保養(yǎng)過了，于是將③號閥解體清潔、更換氣封后裝復(fù)，在接下來的離港機動航行過程中，主機工作的聲音清脆干凈，節(jié)奏均勻，一連幾個航次都一切正常，困擾很久的故障終于解決。

對于該空心螺塞的作用，推測為附加的臨時濾器，因為在其他船的燃油系統(tǒng)中曾遇到過類似的情況，打電話詢問廠家后被告知，為防止新造船舶管路污染而在接頭內(nèi)套接臨時濾器，只要系統(tǒng)正常運行一段時間后該臨時濾器便可拆除，而此處的③號閥只是起到截止的作用，所以空心螺塞也不應(yīng)有其它用途。

圖2 空氣彈簧氣路簡圖

4 故障機理

由于③號閥臟堵引起嚴重節(jié)流，導(dǎo)致空氣彈簧的補給不暢、壓力不足，由于主機各缸空氣彈簧密封及閥桿運動阻力的差異性，導(dǎo)致個別缸排氣閥首先出現(xiàn)故障現(xiàn)象，其閥位指示器大致看起來好像正常，但實際上有一定間隙沒有完全關(guān)閉，不容易被發(fā)現(xiàn)。

在主機機動航行的低負荷條件下，主機轉(zhuǎn)速較慢，在壓縮沖程開始時活塞加速度較低，隨著壓縮的進行，新鮮空氣從未完全關(guān)閉的排氣閥流失，導(dǎo)致主機達不到壓燃發(fā)火所需條件，如果某次偶爾發(fā)火成功，則先前幾次噴到汽缸里面的燃油一次性點燃，由爆燃及排氣閥的沖擊性落座導(dǎo)致敲缸。而當主機加速后，活塞運動速度增加，壓縮過程進行得更快，壓縮沖程開始時缸內(nèi)的新鮮空氣以更快的速度從排氣閥未關(guān)閉的縫隙沖出，根據(jù)流體力學(xué)的結(jié)論，流體運動速度越快則對周圍的壓強越小，所以排氣閥受到缸內(nèi)新鮮空氣向上的托舉力越大，該作用力會幫助空氣彈簧盡快關(guān)閉排氣閥，使得流失的新鮮空氣減少，所以在高負荷運行時主機則一切正常。停車時空氣彈簧不動作，耗損的空氣少，再經(jīng)過③號閥的慢慢補充，所以停車較長時間后再啟動主機出現(xiàn)故障現(xiàn)象的概率就會小一些。由于受③號閥臟堵節(jié)流的影響具有一定的偶然性，而且受影響的缸數(shù)不多，仍然能夠滿足主機發(fā)火所需的最少缸數(shù) (2沖程為4缸)，所以主機的啟動性能未受影響。于是，本故障點可以解釋所有的故障現(xiàn)象。

5 總結(jié)與反思

1)關(guān)于排氣閥閥位指示器。MAN B＆W MC系列主機的空氣彈簧活塞上方安裝了閥位指示器(CHECK ROD)，且空氣彈簧活塞頂部車削了一段溝槽，溝槽兩端為雪橇型平滑過渡，如圖3和圖4所示，平時該指示器被抬起，以避免在主機工作時產(chǎn)生不必要的摩擦和磨損，使用時可將其旋轉(zhuǎn)一個角度后放下。當排氣閥往復(fù)運動時，該指示器隨空氣彈簧活塞一起運動指示排氣閥啟閉狀態(tài)，當排氣閥旋轉(zhuǎn)運動時，該指示器便有一部分時間落在溝槽中，使得最高升程發(fā)生一定變化。因此該指示器可以指示排氣閥的啟閉和旋轉(zhuǎn)2種運動，這就要求在平時的管理中注意觀察和標記，以便能精準地判別排氣閥的工作狀態(tài)。

圖3 排氣閥閥位指示器圖

圖4 空氣彈簧活塞頂部的溝槽圖

2)注意細節(jié)。其實在整個故障診斷過程的最開始，離真相就只差一步，檢查排氣閥閥位指示器時，只是目測動作范圍大致正確就以為排氣閥關(guān)閉正常，后又懷疑燃油的噴射和霧化等其它原因，但通過后來的仔細觀察及故障的分析和排除證明，故障缸的排氣閥并沒有完全關(guān)閉，如果當時能夠注意細節(jié)，察覺問題，分析原因，那么將會少走很多彎路。

3)注意日常管理。主機氣動操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，閥件眾多，環(huán)環(huán)相扣，但大部分故障的發(fā)生都是由日常管理不足所埋下的隱患所致，所以日常工作中要注意及時排放主空氣瓶的殘液，定期清洗空氣系統(tǒng)濾器和干燥器，保持氣源無水、無油、無塵，以減少臟堵，延緩老化，同時應(yīng)根據(jù)說明書的要求，結(jié)合實際情況針對各閥件確定合理的保養(yǎng)檢查周期并落實到位。