某船TBD620V16型柴油機曲軸箱壓力高報警故障原因分析偉

蔣建榮　張華

摘 要：隨著海軍新型艦船的不斷入列服役，TBD620系列柴油機應(yīng)用越來越廣泛。TBD620系列柴油機曲軸箱壓力高報警停車的故障較為頻繁，給艦員使用、艦船修理帶來困擾。本文針對某船TBD620V16型柴油機曲軸箱壓力高報警故障問題分析，并提出了相應(yīng)的預(yù)防和排除措施。

關(guān)鍵詞：曲軸箱壓力；故障；原因分析；排除措施

中圖分類號：U664.121 文獻標識碼：A

A Ship TBD620 Diesel Engine Crankcase High Pressure Alarm Shutdown Cause Analysis And Elimination Measures

JIANG Jianrong， ZHANG Huawei

（ No.4801 factory of PLA， Guangzhou 510715 ）

Abstract： With the continuous fall in naval ship service model， TBD620 series diesel engine is more and more widely used. TBD620 series diesel engine crankcase frequent pressure high alarm shutdown would bring problems to the crew when they use and do the ship repair troubleshooting. In this paper， the reason of the high pressure of the crankcase pressure of TBD620V16 diesel engine is analyzed， and the corresponding preventive measures are put forward.

Key words： Crankcase high pressure； The fault； Cause analysis； Eliminating measures.

1 前言

某船采用兩臺TBD620V16型主推進柴油機，額定轉(zhuǎn)速1800 r/min、額定功率2032 kW；雙離合減速齒輪箱、雙調(diào)距槳推進系統(tǒng)。經(jīng)過修理，系泊試驗完成后進行了航行試驗，當主機轉(zhuǎn)速達到1300 r/min、螺距為70%時，左主機曲軸箱壓力上升至1 kPa（100 mm水柱），壓力波動至設(shè)定停車壓力（1.2 kPa），柴油機報警并停車，此時柴油機航行試驗運行約2小時。

該船TBD620V16型左主機本次修理的主要內(nèi)容為：所有缸頭蓋（共16個）按工藝要求進行拆修；抽檢6套活塞連桿組及相應(yīng)的6個氣缸套，更換了活塞環(huán)、滑油冷卻器、淡水冷卻器、滑油濾器、燃油濾器、增壓器、海淡水泵、高壓泵、噴油器等。

2 故障原因分析

2.1 曲軸箱壓力高報警功能

TBD620V16型柴油機的曲軸箱為密閉裝置，運行時產(chǎn)生的油汽和活塞缸套漏泄的廢氣經(jīng)過油氣分離器接至增壓器的吸入口，工作時曲軸箱的油氣通過柴油機的進氣系統(tǒng)排放使氣壓降低。柴油機監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置有曲軸箱壓力傳感器，當壓力達到1.2 kPa（120 mm水柱）時，監(jiān)測系統(tǒng)自動發(fā)出指令到執(zhí)行機構(gòu)停機，并發(fā)出聲光報警。這種安全保護裝置，對于柴油機活塞、氣缸套輕度的拉傷、活塞環(huán)竄氣過量而引發(fā)曲軸箱壓力高的預(yù)防是有效的，對柴油機的安全運轉(zhuǎn)起到保護作用。

為了實時監(jiān)測柴油機曲軸箱的壓力，更直觀地掌握曲軸箱的壓力，防止曲軸箱壓力高誤報警，工廠維修人員在柴油機曲軸箱的油位檢查孔上裝一條U型透明塑料管，通過測量水柱的液位差可測量出曲軸箱壓力。

2.2 曲軸箱壓力高原因分析

TBD620型柴油機曲軸箱壓力高報警停機的主要原因有：（1）柴油機報警功能誤動作；（2）油氣分離器及附屬連接管路堵塞；（3）曲軸箱滑油液面過高；（4）燃燒室高溫燃氣滲漏至曲軸箱。

2.2.1 柴油機報警功能誤動作

即柴油機曲軸箱壓力沒有達到設(shè)定的動作值1.2 kPa而產(chǎn)生誤報警動作。

2.2.2 油氣分離器及附屬連接管路堵塞

TBD620V16型柴油機運行時產(chǎn)生的油氣和活塞缸套漏泄的廢氣，經(jīng)過油氣分離器接至增壓器的吸入口，曲軸箱的油氣通過柴油機的進氣系統(tǒng)排放。如油氣分離器或附屬軟管臟堵會造成排氣受阻，導(dǎo)致曲軸箱壓力高報警停車。

2.2.3 曲軸箱滑油液面過高

TBD620V16柴油機起動前，需用油尺檢查油底殼的滑油量，滑油油位應(yīng)在MAX與MIN標記之間。如加入的滑油過量，曲軸箱的空間相對變小，在同樣的油氣壓力下升高了曲軸箱壓力，從而增大了曲軸箱壓力高報警停車故障的風(fēng)險。

2.2.4 燃燒室高溫燃氣滲漏至曲軸箱

TBD620 V16柴油機燃燒室高溫燃氣滲漏至曲軸箱的原因有：活塞環(huán)密封不良；氣缸套磨損較大或有貫穿拉痕。

由于柴油機維修作業(yè)中安裝活塞環(huán)時未對各活塞環(huán)進行120°錯口或錯口角度不夠，或活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)運動，發(fā)生圓周位移、軸向運動使活塞環(huán)與環(huán)槽磨損超標等，導(dǎo)致油、氣環(huán)在運動中發(fā)生對口現(xiàn)象，使活塞環(huán)密封效果變差甚至失效，燃氣沿環(huán)槽竄入曲軸箱導(dǎo)致壓力高報警停車的故障。

當氣缸套表面損傷，特別是出現(xiàn)劃痕、拉痕等情況，燃燒室高溫、高壓的燃氣則竄入曲軸箱導(dǎo)致壓力高報警的故障。

3 故障排除措施

（1） 在航行試驗過程中，在曲軸箱油尺口引一根U型水柱，水柱貼著鋼尺，左主機發(fā)生曲軸箱箱壓力高報警停車時，U型管水柱高度差沒有超過120 mm水柱，說明排除了柴油機曲軸箱壓力高報警誤動作故障；

（2） 檢查TBD620V16型柴油機兩個油氣分離器，對濾芯檢查未發(fā)現(xiàn)有臟堵現(xiàn)象，濾器殼體內(nèi)無積油水；對連接曲軸箱至油氣分離器、A1、B1缸缸蓋罩殼與油氣分離器及分離器至增壓器連接的管路進行檢查，未發(fā)現(xiàn)有堵塞現(xiàn)象，排除了油氣分離器及附屬管路堵塞造成的曲軸箱壓力高報警停車的故障；

（3） 柴油機起動前已檢查了滑油油位在MAX與MIN標記之間，排除了曲軸箱滑油液面過高引起的曲軸箱壓力高故障報警停車的故障；

（4） 本次塢修已對TBD620柴油機抽檢的6套活塞連桿組件更換活塞環(huán)，第一次航行試驗失敗后，對柴油機整機16個活塞連桿組拆卸分解修理，檢查活塞環(huán)開口錯開角度普遍在45°～90°之間，部分活塞環(huán)開口間隙偏大但未超過極限值，符合海軍修理標準要求，排除活塞環(huán)開口間隙過大引起高溫燃氣滲漏；

（5） 檢查活塞環(huán)開口錯位情況，錯開角度普遍在45°～90°之間，雖然沒有按標準要求錯開120°，增加了活塞環(huán)對口的風(fēng)險，但也未發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)對口現(xiàn)象，排除活塞環(huán)間隙過大、活塞環(huán)開口對口現(xiàn)象造成的燃氣滲漏的問題；

（6） 活塞環(huán)與環(huán)槽間隙測量檢查符合TBD620柴油機海軍修理標準要求，因此排除活塞環(huán)槽間隙過大引起曲軸箱壓力高報警停車故障；

（7） 拆檢發(fā)現(xiàn)左主機A1、A7、B1、B5缸氣缸套表面有較長拉痕，有的從缸套上部貫穿至缸套下部。其中A7、B1較為嚴重，A7缸進氣側(cè)有數(shù)條貫穿拉痕，寬度約0.1 mm～0.3 mm之間，最大深度約0.1 mm；B1缸排氣側(cè)有片狀拉痕，最大深度約0.08（見圖1、圖2）。氣缸套是燃燒室組成的重要部分，氣缸套如產(chǎn)生貫穿拉痕，柴油機在運行過程中會造成高溫燃氣沿著缸套拉痕竄進曲軸箱。

（8）航行試驗前，調(diào)距槳設(shè)備廠家技術(shù)人員對左、右調(diào)距槳零螺距重新標定后，改變了其聯(lián)控曲線的斜率，導(dǎo)致左主機在低轉(zhuǎn)速時作功比右主機多181 kW（軸功率），即左主機的負荷比右機偏高。柴油機更換活塞環(huán)后還沒有充分磨合，低速時超負荷運行，使得A1、A7、B1、B5氣缸局部過熱，油膜受到局部破壞，缸套與活塞之間的配合面出現(xiàn)密集細小拉痕，缸套與活塞的燃燒室密封受到破壞，燃氣從缸套內(nèi)壁的拉痕滲漏到主機曲軸箱，引起左主機的曲軸箱壓力增高并報警停車。

經(jīng)過上述檢查分析，排除了柴油機報警功能誤報警、油氣分離器及附屬連接管路堵塞、曲軸箱滑油液面過高、活塞環(huán)開口端面間隙過大、活塞環(huán)開口沒有錯開要求的角度等引起曲軸箱壓力高故障報警停車。

針對拆檢修理過程中發(fā)現(xiàn)氣缸套有較深從上部貫穿至缸套下部的拉痕或缸套內(nèi)表面網(wǎng)紋不清晰的缸套，經(jīng)過技術(shù)鑒定，可對其進行珩磨處理，網(wǎng)紋要求如下：（1）網(wǎng)紋粗糙度Ra1.25 μm ～2.5 μm；（2）切邊干凈，邊緣清晰；（3）珩磨夾角45°～60°磨出網(wǎng)紋；（4）珩磨缸套內(nèi)徑尺寸需保證活塞環(huán)開口間隙要求；

柴油機更換新活塞環(huán)、新缸套或缸套重新珩磨后，按照表1磨合表對柴油機進行不少于6 h的磨合試驗。在柴油機磨合過程中密切關(guān)注曲軸箱壓力變化情況，如在磨工況曲軸箱壓力明顯波動，即把柴油機降為上一個工況磨合，并適當延長磨合時間。柴油機充分磨合降低因柴油機活塞環(huán)與氣缸套未充分磨合引起異常磨損或拉缸的事故，降低曲軸箱壓力高報警的故障。

4 航行試驗結(jié)果

柴油機系泊試驗完成后進行航行試驗，主推進柴油機按照表1的工況進行磨合試驗，試驗過程中在曲軸箱油尺口引一根U型水柱，水柱貼著鋼尺（讀數(shù)用），U型管水柱高度差最大值始終沒有超過30 mm水柱0.3 kPa （報警值1.2 kPa），有效的排除了柴油機曲軸箱壓力高的故障。

5 小結(jié)

柴油機在修理過程中，尤其是高速柴油機如更換了活塞、活塞環(huán)、氣缸套等零部件，柴油機應(yīng)嚴格按照技術(shù)要求充分磨合后方可進行高負荷運轉(zhuǎn)。在試航和實際使用時，應(yīng)避免柴油機在低轉(zhuǎn)速大負荷工況下運行。在柴油機和調(diào)距槳聯(lián)控曲線調(diào)整時，應(yīng)綜合考慮到主機轉(zhuǎn)速和螺距之間的匹配，兼顧到兩者的特性要求。

工廠后續(xù)修理的TBD620柴油機，參考表1磨合試驗工況表試驗，該磨合試驗工況表在同類型柴油機試驗得到充分的驗證，值得推廣。柴油機充分磨合后，降低TBD620柴油機曲軸箱壓力高故障停車的故障率，同時有效降低柴油機拉缸的風(fēng)險，減少經(jīng)濟損失，間接帶來良好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]TBD620系列柴油機使用操作說明書.河南柴油機重工有限責(zé)任公

司.

[2]黃少竹.現(xiàn)代船舶柴油機故障分析[M].大連海事大學(xué)出版社， 2005.

[3]史曉敏.船機設(shè)備維修技術(shù)[M].北京大學(xué)出版社，2008.

[4]HJB391-2007 MWMTBD620系列柴油機修理技術(shù)要求.2007.