某船用柴油機(jī)機(jī)組拉缸故障原因分析及解決方案

劉江濤 張鵬 李治明 陳向陽(yáng) 張耀忠 魏仙妹 張青鋒

摘要：針對(duì)某船用柴油機(jī)機(jī)組拉缸故障，采取針對(duì)性的排故修復(fù)措施，二次故障出現(xiàn)后，擴(kuò)大檢查范圍，詳細(xì)的查找真因并進(jìn)行原因分析，總結(jié)第一次排故教訓(xùn)，并提出了有針對(duì)性的改進(jìn)措施和建議，最終使問(wèn)題得到了解決。

Abstract： Aiming at the cylinder pulling fault of a marine diesel engine unit， the paper adopts targeted troubleshooting and repairing measures. After the second fault occurs， the scope of inspection is expanded， the real cause is searched in detail and the causes are analyzed， the lessons of the first troubleshooting are summarized， and the pertinent improvement measures and suggestions are put forward. Finally， the problem is solved.

關(guān)鍵詞：船用柴油機(jī);拉缸;二次故障;原因分析;改進(jìn)措施

Key words： marine diesel engine;cylinder drawing;second failure;cause analysis;improvement measures

0? 引言

2018年7月31日，本廠承接某船用發(fā)電機(jī)組高壓油泵傳動(dòng)機(jī)構(gòu)漏油修復(fù)工程，在機(jī)組恢復(fù)性試驗(yàn)中出現(xiàn)曲軸箱壓力高報(bào)警停機(jī)，經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)（TBD620V12）A2、B1、B2缸氣缸套斷裂，故對(duì)該機(jī)進(jìn)行擴(kuò)大拆檢修復(fù)。柴油機(jī)于2018年9月5日修復(fù)完畢，在恢復(fù)性磨合試驗(yàn)運(yùn)行至80%功率時(shí)突然出現(xiàn)異響，緊急停機(jī)后拆檢發(fā)現(xiàn)A2、B5缸拉缸，其中A2氣缸套斷裂。故障柴油機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間為26751小時(shí)。

1? 柴油機(jī)故障經(jīng)過(guò)及現(xiàn)場(chǎng)拆檢情況

2018年7月31日更換泵傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成后，機(jī)組開(kāi)機(jī)試驗(yàn)出現(xiàn)淡水溫度（78℃且仍有上升趨勢(shì)）較其它機(jī)組偏高問(wèn)題，在采取檢查海水系統(tǒng)、清洗熱交換器，更換節(jié)溫器等措施后再次開(kāi)機(jī)試驗(yàn)，柴油機(jī)淡水溫度仍有繼續(xù)上升趨勢(shì)，在此期間突然出現(xiàn)曲軸箱壓力高報(bào)警自動(dòng)停機(jī)，檢查發(fā)現(xiàn)油底殼油位上漲6cm，進(jìn)氣管有大量水流出，膨脹水箱內(nèi)無(wú)水。拆機(jī)體觀察孔蓋板后發(fā)現(xiàn)A2、B1、B2缸套處向下漏水，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)A2、B1、B2缸氣缸套沿第一道O形圈處斷裂，A6缸輕微拉缸，A3、A4、A5、A6、B4、B6活塞頂部有輕微燒蝕情況。

此次故障修復(fù)、修復(fù)后試驗(yàn)情況如下：

①將各缸連桿返廠檢測(cè)未見(jiàn)異常;

②對(duì)所有氣缸蓋進(jìn)行水壓試驗(yàn)，其中A2、A3、B6缸噴油器護(hù)套漏水;

③所有連桿大端孔裝瓦后測(cè)量尺寸未見(jiàn)異常;

④更換B1、B2、A2、A6缸氣缸套。

⑤更換A2、A3、A4、A5、A6、B1、B2、B4、B6缸活塞和活塞銷，同時(shí)更換12副新活塞環(huán)。

⑥清洗滑油冷卻器芯子、滑油雙聯(lián)濾器、油底殼，清洗全部氣缸蓋并研磨氣門，清洗機(jī)體氣缸孔內(nèi)銹渣;

⑦換新滑油并使用滑油預(yù)供油泵進(jìn)行整機(jī)串油，更換滑油精濾芯，清洗安全濾芯。

⑧開(kāi)車起動(dòng)，空載怠速1000轉(zhuǎn)運(yùn)行20分鐘，額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行30分鐘，柴油機(jī)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)正常。加載200kW功率后柴油機(jī)B列呼吸器冒白煙，曲軸箱壓力高報(bào)警停機(jī)。服務(wù)人員拆下機(jī)體觀察窗蓋板檢查運(yùn)動(dòng)部件可見(jiàn)部位無(wú)異常，使用內(nèi)窺鏡檢查各缸燃燒室未見(jiàn)異常，測(cè)量軸向間隙值在正常范圍內(nèi)。

⑨服務(wù)人員進(jìn)一步檢查柴油機(jī)滑油泵襯套、曲軸止推環(huán)、膨脹水箱及氣缸套活塞連桿組未見(jiàn)異常。檢查滑油濾器殼體內(nèi)有少量金屬屑，A/B列油氣分離器殼體內(nèi)均有大量水，由此推斷曲軸箱呼吸器冒出的白煙主要是水氣導(dǎo)致。后再次開(kāi)機(jī)于200kW負(fù)荷運(yùn)行約30分鐘，觀察呼吸器冒煙正常，兩列水溫73/74℃，油溫86℃，淡水液位正常。停機(jī)后更換滑油、滑油濾芯、滑油安全濾芯。

⑩開(kāi)機(jī)試驗(yàn)，機(jī)組空載無(wú)異常，加載至300kW負(fù)荷左右，淡水溫度80℃（偏高），油溫89℃，更換淡水泵、節(jié)溫器無(wú)效，強(qiáng)制拉開(kāi)節(jié)溫器，機(jī)組在300kW負(fù)荷左右運(yùn)行時(shí)水溫70℃，油溫83℃。

{11}對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行磨合試驗(yàn)，當(dāng)增加功率至800kW左右，功率升至850kW左右，水溫74/73℃，油溫85℃。突然柴油機(jī)突然出現(xiàn)沉悶異響，曲軸箱壓力高報(bào)警停機(jī)，手動(dòng)盤車無(wú)法盤動(dòng)，檢查發(fā)現(xiàn)滑油液位上升，膨脹水箱已無(wú)水。

服務(wù)人員再次對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行全面拆檢，拆噴油器檢查發(fā)現(xiàn)噴油器體銹蝕（見(jiàn)圖1），拆機(jī)體觀察窗檢查機(jī)體內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)兩缸嚴(yán)重拉缸（見(jiàn)圖2），活塞與氣缸套有粘接，局部燒熔情況（見(jiàn)圖3）。將其它缸氣缸蓋全部拆下，發(fā)現(xiàn)活塞頂部有白色痕跡（見(jiàn)圖5），與噴油器霧化孔位置一致，手動(dòng)盤車檢查氣缸套可見(jiàn)部位未見(jiàn)異常。拆下活塞連桿組發(fā)現(xiàn)連桿瓦上有斑痕麻點(diǎn)鍍層脫落現(xiàn)象（見(jiàn)圖6）。檢查機(jī)體氣缸孔發(fā)現(xiàn)缸體水道內(nèi)有較多銹渣（見(jiàn)圖7），A2缸氣缸套沿第一道O形圈槽處斷裂（見(jiàn)圖8）。

2018年9月11日服務(wù)保障中心服務(wù)人員再次登船，對(duì)該機(jī)組開(kāi)展進(jìn)一步拆檢，具體情況如下：

①檢查兩組滑油濾器，殼體內(nèi)有金屬屑，濾前金屬屑稍多一些，濾后金屬屑微小顆粒不多。

②檢查A2故障缸活塞，圓周方向均嚴(yán)重拉傷，活塞體從頭部到裙部拉傷產(chǎn)生的鋁屑粘接在氣缸套內(nèi)壁（見(jiàn)圖9）。使用壓縮空氣檢查活塞進(jìn)出油孔通暢，使用柴油檢查活塞油環(huán)槽中的四個(gè)油孔通暢無(wú)堵塞。氣缸套從第一道O形圈槽處斷裂（見(jiàn)圖10）。

③檢查B5故障缸，活塞分別四個(gè)方向拉缸，拉缸方向均與活塞環(huán)環(huán)槽的四個(gè)油孔基本對(duì)應(yīng)（見(jiàn)圖11）。拆下油環(huán)及彈簧檢查有油漬無(wú)生銹，用柴油倒入活塞檢查活塞油環(huán)槽內(nèi)四個(gè)油孔通暢無(wú)堵塞，活塞進(jìn)出油孔正常無(wú)堵塞;活塞銷油孔位置磨損較嚴(yán)重，手摸襯套表面較粗糙（見(jiàn)圖12）。

④拆下其它10個(gè)缸活塞連桿組，檢查活塞外觀無(wú)明顯異常，檢查活塞環(huán)側(cè)隙及開(kāi)口間隙無(wú)異常，檢查連桿大端軸瓦不同程度的拉痕（見(jiàn)圖13），檢查連桿小端襯套有不同程度的磨損，其中B1、B2、B6拉痕較深（見(jiàn)圖14），襯套表面觸摸粗糙感。B4襯套中間一道漏銅，A1襯套內(nèi)中間一道拉痕較深，A3缸襯套輕微漏銅。

⑤拆下其它10個(gè)缸氣缸套，檢查發(fā)現(xiàn)氣缸套內(nèi)均有縱向拉痕（頭發(fā)絲似得豎紋）其中A1、A4、B3、B4、B6氣缸套內(nèi)縱向拉痕手摸有輕微的刮手感（見(jiàn)圖15）。其它缸套雖有豎紋手摸表面光滑無(wú)感覺(jué)，正常的網(wǎng)紋存在。對(duì)10個(gè)氣缸套進(jìn)行測(cè)量缸徑均在技術(shù)極限范圍內(nèi)，滿足使用要求。另對(duì)B2、B3、B4缸氣缸套O形圈槽位置著色探傷，未見(jiàn)明顯異常（見(jiàn)圖16）。

⑥拆下A1/B1、A2/B2、A5/B5、A6/B6缸活塞冷卻噴嘴蓋板，檢查蓋板內(nèi)有油水混合物油漬非常黑，且內(nèi)部有少量微小顆粒。嘴吹噴嘴孔正常通暢，倒入柴油檢查噴嘴孔出油正常（見(jiàn)圖17）。

⑦分解清洗滑油調(diào)壓閥，閥體內(nèi)部有金屬屑（見(jiàn)圖18）。

⑧拆下機(jī)體挺柱發(fā)現(xiàn)挺柱孔內(nèi)壁有微小顆粒物。

⑨清洗活塞積碳，發(fā)現(xiàn)6個(gè)活塞頂部有不同程度痕跡（見(jiàn)圖19）。

⑩復(fù)查噴油提前角較標(biāo)準(zhǔn)值偏大，復(fù)查聯(lián)軸節(jié)未見(jiàn)異常（圖20）。

2? 故障原因分析

根據(jù)以上拆檢現(xiàn)象，導(dǎo)致柴油機(jī)軸瓦劃傷、拉缸以及活塞頂部痕跡的原因分析如下：

①柴油機(jī)軸瓦劃傷。主要是由于滑油濾器失效使顆粒物進(jìn)入濾器后主油道，進(jìn)而進(jìn)入各運(yùn)動(dòng)摩擦副，導(dǎo)致軸瓦劃傷。

②柴油機(jī)拉缸。根據(jù)拉缸痕跡與活塞油環(huán)槽內(nèi)的四個(gè)出油孔位置一致的現(xiàn)象，推斷由于滑油濾器失效使顆粒物進(jìn)入濾器后主油道，進(jìn)而通過(guò)活塞冷卻噴嘴進(jìn)入活塞潤(rùn)滑油腔，從活塞上油環(huán)槽小孔出來(lái)時(shí)，在油環(huán)與氣缸套接觸表面造成劃傷，進(jìn)而導(dǎo)致拉缸。

③柴油機(jī)活塞頂部痕跡應(yīng)為高溫腐蝕現(xiàn)象，可能由于柴油機(jī)主油道內(nèi)顆粒物通過(guò)活塞冷卻噴嘴進(jìn)入活塞油腔，降低了滑油對(duì)活塞的冷卻效果，使活塞頂溫度未及時(shí)導(dǎo)出而升高。也可能為柴油機(jī)噴油提前角偏大，噴油器過(guò)早噴出燃油未充分燃燒導(dǎo)致，噴油提前角提前，則滯燃期長(zhǎng)，在滯燃期內(nèi)噴入的燃燒室的燃料增多，在著火前形成的可燃混合氣也多，這些預(yù)混合燃料在急燃期幾乎同時(shí)燃燒，使壓力升高率和最高燃燒壓力升高，運(yùn)動(dòng)零件受到強(qiáng)烈的沖擊負(fù)荷，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)粗暴。

3? 修復(fù)方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排查初步判斷的故障原因，后續(xù)計(jì)劃對(duì)該船3#機(jī)組柴油機(jī)進(jìn)行針對(duì)性修復(fù)，主要措施如下：①對(duì)機(jī)體氣缸孔水腔進(jìn)行清理。②對(duì)連桿、連桿瓦進(jìn)行檢查、測(cè)量，不符合技術(shù)要求的進(jìn)行更換。③對(duì)氣缸套進(jìn)行檢查、測(cè)量，不符合技術(shù)要求的進(jìn)行更換。④對(duì)活塞組進(jìn)行檢查，不符合技術(shù)要求的進(jìn)行更換。⑤清洗所有活塞冷卻噴嘴，確保噴油嘴通暢。⑥清洗油底殼。⑦檢查滑油冷卻器，檢查清洗滑油調(diào)壓閥。⑧檢查、清洗滑油雙聯(lián)濾器并更換濾芯。⑨檢查、清洗滑油離心濾器。⑩檢查、清洗氣缸蓋。{11}檢查、霧化噴油器。{12}復(fù)查噴油提前角。{13}換新滑油，采用滑油預(yù)供油泵對(duì)機(jī)體潤(rùn)滑油道進(jìn)行串油，串油后檢查并更換滑油濾芯，根據(jù)濾器內(nèi)金屬屑過(guò)濾的情況，增加串油次數(shù)，確保滑油系統(tǒng)清洗干凈。{14}復(fù)裝柴油機(jī)外圍管路，恢復(fù)后的機(jī)組進(jìn)行試驗(yàn)。

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