船用柴油機(jī)故障的傳統(tǒng)判斷方法

祝建虢

摘 要：本文結(jié)合理論和實(shí)踐，總結(jié)排除船舶輪機(jī)設(shè)備故障的思路和具體判斷方法。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)故障;故障征兆;判斷原則;判斷方法

中圖分類號(hào)：U664.121? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2020）09-0147-03

任何一臺(tái)柴油機(jī)使用一定時(shí)間后都會(huì)出現(xiàn)或大或小的故障，柴油機(jī)一旦出現(xiàn)故障，輕者使機(jī)器停轉(zhuǎn);重者，機(jī)器局部打壞或燒損，甚至零部件飛出擊傷人員，造成人身傷亡的惡性事故。更有甚者，使整臺(tái)機(jī)器損壞，影響船舶的安全航行，所以柴油機(jī)的故障對(duì)輪機(jī)管理人員來(lái)說(shuō)是十分頭痛的事。但是，柴油機(jī)的任何故障都遵循著一個(gè)形成、發(fā)展，直到發(fā)生的規(guī)律，而且都有其一定的原因和前兆。因此，研究分析柴油機(jī)故障的發(fā)生規(guī)律，掌握故障的前兆表現(xiàn)，及時(shí)采取有力措施制止故障的發(fā)展和發(fā)生，對(duì)減少柴油機(jī)故障的發(fā)生機(jī)率，防止形成惡性事故，保證船舶安全航行和人身安全，減少損失，有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1柴油機(jī)發(fā)生故障的征兆

一臺(tái)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的柴油機(jī)發(fā)生故障前都會(huì)出現(xiàn)一些特有的征象，這些征象預(yù)示著柴油機(jī)的某個(gè)部分或某個(gè)系統(tǒng)、某個(gè)零件將發(fā)生故障。如果輪機(jī)管理人員能在此時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些征兆，采取正確的方法排除，有些故障是能得到制止或能減輕故障的破壞程度的。

柴油機(jī)發(fā)生故障前一般有以下幾種征兆：

（1）動(dòng)作異常。柴油機(jī)的各運(yùn)轉(zhuǎn)零部件或整臺(tái)柴油機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)速忽高忽低、運(yùn)動(dòng)阻滯、劇烈震動(dòng)、碰擊等等都叫爆油機(jī)或零部件的動(dòng)作異常。一旦出現(xiàn)動(dòng)作異常就預(yù)示著某個(gè)零部件將發(fā)生故障，必須及時(shí)查找原因進(jìn)行排除，決不能勉強(qiáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，否則將會(huì)釀成大的事故。如柴油機(jī)某缸活塞下行有阻滯，并伴有“咕咕”聲音發(fā)出，表示某缸活塞有拉缸的故障出現(xiàn);增壓器轉(zhuǎn)子發(fā)生劇烈震動(dòng)或有摩擦聲，表示葉輪葉片斷裂或軸承過(guò)度磨損;柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，表示供燃系統(tǒng)有問(wèn)題;柴油機(jī)缸內(nèi)有敲擊聲，表示缸內(nèi)有異物或氣門與活塞有撞擊等故障。

（2）聲音異常。柴油機(jī)各運(yùn)動(dòng)部件發(fā)出不正常的敲擊聲、噪音、哨聲、摩擦聲、尖叫聲等都叫聲音異常，這也是許多故障的表現(xiàn)之一。如水泵、增壓器軸的“吱吱”尖叫聲表示軸承缺油;水泵葉輪和殼體的摩擦聲表示裝配間隙異常或軸承損壞;柴油機(jī)排氣管排氣異常聲表示燃燒系統(tǒng)有問(wèn)題等等。

（3）溫度異常。如水泵、機(jī)油泵、增壓器軸承處溫度很高表示軸承缺油將要出現(xiàn)咬軸故障;機(jī)體主軸承處溫度過(guò)高表示將發(fā)生燒瓦事故;某缸排溫過(guò)高則表示某缸燃燒不良;機(jī)油或冷卻水溫過(guò)高則表示冷卻器出現(xiàn)故障等等。

（4）壓力異常。機(jī)油壓力太低或驟降，表示機(jī)油泵損壞或油路有阻塞;冷卻水壓迅降，表示水泵損壞、傳動(dòng)皮帶斷裂、水管破裂等故障。

（5）氣味異常。機(jī)艙有嚴(yán)重油煙味表示柴油機(jī)的缸墊或排氣管墊燒損;嚴(yán)重橡膠味表示橡膠件燒損等等。

（6）外觀異常。觀察柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，往往能看出許多故障現(xiàn)象。如排氣冒濃黑煙，表示供燃系統(tǒng)有問(wèn)題;排氣冒藍(lán)煙表示缸內(nèi)大量燒機(jī)油;排氣冒白煙表示某缸不著火或缸套穿孔、缸墊損壞、水排氣管漏水等缸內(nèi)進(jìn)入冷卻水;又如曲軸箱透氣孔大量冒煙，表示出現(xiàn)活塞環(huán)斷裂、缸套過(guò)度磨損、活塞穿孔等故障引起燃?xì)獯罅肯滦?膨脹水箱中冒氣泡，表示缸墊損壞，燃?xì)膺M(jìn)入冷卻水道;冷卻水中有機(jī)油表示機(jī)油冷卻器芯子損壞或密封墊損壞等等。

2 柴油機(jī)故障判斷的原則

柴油機(jī)一旦出現(xiàn)故障必須迅速、正確地判斷，并采取正確的措施制止。才能取得時(shí)間，防止惡性故障的發(fā)生。因此，必須非常熟悉柴油機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)、工作原理、相互關(guān)系和工作要求;掌握各種故障的規(guī)律、成因，并從實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)。此外，柴油機(jī)故障的判斷還得遵循以下幾個(gè)原則;

（1）先外觀，后內(nèi)部。分析判斷故障一般先從外觀開(kāi)始，通過(guò)外觀的觀察和分析，可以找出某些故障產(chǎn)生的原因和故障的所在。例如機(jī)油壓力驟降故障，通過(guò)觀察外部油管有破損引起大量漏油是機(jī)油壓力驟降的原因;看到冷卻水中有機(jī)油，就能判斷機(jī)油冷卻器內(nèi)部芯子有損壞，或墊子損壞的故障。

（2）先簡(jiǎn)后繁、逐步深入。判斷故障產(chǎn)生的原因，尋找其部位應(yīng)從簡(jiǎn)單分析入手，逐步向縱深發(fā)展。許多故障都是由一個(gè)簡(jiǎn)單原因引起的，故障的部位也很容易查到。如柴油機(jī)起動(dòng)不出是個(gè)常見(jiàn)的故障，其發(fā)生的原因也很多，首先要檢查燃油系統(tǒng)，如燃油濾清器阻塞或管路中有空氣，噴油泵壓力過(guò)低，噴油時(shí)間不對(duì)，噴油器霧化不良，噴油泵油門手柄不在起動(dòng)位置，噴油泵油量傳動(dòng)機(jī)構(gòu)失靈等原因。如果這個(gè)原因排除了，柴油機(jī)還是不能起動(dòng)，那么再仔細(xì)檢查供油系統(tǒng)、配氣機(jī)構(gòu)等較復(fù)雜的部分，逐個(gè)分析查找，逐個(gè)排除。

（3）按工作系統(tǒng)分析查找。柴油機(jī)的某個(gè)故障有可能是一個(gè)簡(jiǎn)單原因造成的，也可能是多個(gè)原因造成的。這些原因有的隱藏于柴油機(jī)的一個(gè)工作系統(tǒng)中，也可能隱藏于幾個(gè)系統(tǒng)中。因此在分析查找原因時(shí)須按各工作系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行。例如柴油機(jī)某缸排溫過(guò)高這一故障，所產(chǎn)生的原因有供燃系統(tǒng)的各缸油量不均、油頭滴油、二次噴射或噴油過(guò)遲后燃嚴(yán)重等原因;也有配氣機(jī)構(gòu)中氣門燒損引起高溫燃?xì)獾男孤┰?，還有增壓壓力不足的原因。因此在查找這個(gè)故障原因時(shí)應(yīng)該先從增壓器檢查起（因?yàn)榇蠖鄶?shù)增壓器都有增壓壓力讀數(shù)表，容易看到），再檢查供燃系統(tǒng)（供燃系統(tǒng)的零部件大多在外部容易檢查），最后檢查配氣機(jī)構(gòu)氣門的密封情況。

（4）先運(yùn)動(dòng)部件后固定部件。運(yùn)動(dòng)部件的受力比固定部件復(fù)雜得多，它的工作條件也比固定部件惡劣得多，發(fā)生故障的可能性也就大得多，所以在查找故障原因和判斷故障發(fā)生的部位時(shí)應(yīng)先注意分析運(yùn)動(dòng)件，然后才注意固定件。例如對(duì)大量燃?xì)庀滦骨S箱這個(gè)故障現(xiàn)象，有可能是因活塞件的卡住、咬死、斷裂、磨損過(guò)度而引起;也可能因缸套過(guò)度磨損所致。但是由于活塞環(huán)屬運(yùn)動(dòng)件，工作中它在環(huán)槽中不斷變換著位置，在變位中受到較大的沖擊力。同時(shí)它還受到高溫燃?xì)獾臎_刷、殘?jiān)哪p和受機(jī)油高溫裂變產(chǎn)物的粘連作用，故極易產(chǎn)生枯結(jié)、卡住、斷裂和磨損、失去彈性等情況，這些是造成高溫燃?xì)獯罅肯滦沟闹饕?。而缸套是固定件，受力情況比活塞環(huán)好得多，機(jī)械強(qiáng)度也比活塞環(huán)高得多，背面還有冷卻水冷卻，工作條件就比活塞環(huán)優(yōu)越得多，因此磨損、損壞就比活塞環(huán)少得多。只有在極度磨損情況下才會(huì)引起高溫燃?xì)獾拇罅肯滦?。在大量高溫燃?xì)庀滦构收现兄粚俅我?。因此在分析查找這些故障原因和部位時(shí)必須先考慮運(yùn)動(dòng)件活塞環(huán)，然后再考慮固定件—— 缸套。

（5）結(jié)合使用、維修查找。柴油機(jī)的任何一個(gè)故障與環(huán)境、管理、負(fù)荷和轉(zhuǎn)速有關(guān)，也與柴油機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)、修理質(zhì)量有極大關(guān)系。例如：柴油機(jī)功率不足這個(gè)故障，一般都認(rèn)為是供燃和配氣系統(tǒng)的問(wèn)題，往往忽略高溫環(huán)境的影響。眾所周知，柴油機(jī)在高溫環(huán)境中工作往往會(huì)達(dá)不到額定功率，這顯然是高溫環(huán)境所引起的。還有活塞環(huán)的磨損、粘結(jié)、斷裂和使用環(huán)境中的灰塵也有極大關(guān)系。又如，對(duì)于柴油機(jī)燒瓦這個(gè)常見(jiàn)故障，許多人往往只從潤(rùn)滑系統(tǒng)去查找原因，而忽略了軸承間隙、軸承同軸度等維修質(zhì)量問(wèn)題，同樣極易引起燒瓦的故障。

（6）嚴(yán)禁亂拆機(jī)器。柴油機(jī)的任何一個(gè)故障都有一定的特征，但同一特征可能有多個(gè)原因。如柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，其引起原因有供燃系統(tǒng)中的各缸供油不均，供油提前角不統(tǒng)一，噴油嘴的問(wèn)題等;也可能是調(diào)速器中兩塊飛鐵卡住、飛鐵銷磨損不一或調(diào)速?gòu)椈墒椥缘仍蛞稹Ｒ粋€(gè)故障有其主要原因和次要原因，主要原因找到了，解決了，一般的故障是能排除的。故在判斷查找故障原因時(shí)必須找出主要原因，在其主要原因未找到之前，嚴(yán)禁亂拆機(jī)器。因?yàn)樵谖磁?、找到故障的主要原因之前就亂拆機(jī)器，非但原有故障不能排除、浪費(fèi)人力和時(shí)間，拖延故障的排除時(shí)間，有的還會(huì)因裝拆方法不妥，弄出新的問(wèn)題，或把故障擴(kuò)大，給故障的判斷和排除增加困難。

3 柴油機(jī)故障的判斷方法

對(duì)于柴油機(jī)發(fā)生的任何一個(gè)故障，必須根據(jù)故障判斷原則，依照一定的判斷方法，迅速區(qū)分故障的類別，找到故障發(fā)生的原因和部位，并采取有效的措施排除。故障判斷方法正確與否，對(duì)于排除故障，減少損失是極為重要的。故障的一般判斷方法有：經(jīng)驗(yàn)法、儀表法、物理化學(xué)分析法、 傳感器法和微機(jī)監(jiān)控法等。

3.1經(jīng)驗(yàn)法

在輪機(jī)管理人員對(duì)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理、各零部件工作過(guò)程有深刻理解的基礎(chǔ)上，結(jié)合個(gè)人的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)柴油機(jī)發(fā)生的故障進(jìn)行分析判斷的方法，這種方法雖然對(duì)故障的判斷程度會(huì)因人而異，不一定完全準(zhǔn)確， 但這種方法對(duì)故障的判斷比較直觀、有效和及時(shí)，因此是一般輪機(jī)人員，尤其是我公司的輪機(jī)管理人員最常用的方法。經(jīng)驗(yàn)法判斷故障常用的方法是看、聽(tīng)、聞、摸等幾種。

（1）聽(tīng)。用耳聽(tīng)柴油機(jī)各零部件或整機(jī)所發(fā)出的聲音正常與否，根據(jù)各種異聲來(lái)判斷故障的部位和區(qū)分故障的大小、再查找故障的原因，決定排除方法。有時(shí)還借助起子、棍棒等輔助工具來(lái)診聽(tīng)柴油機(jī)內(nèi)部零件的工作狀況。例如：聽(tīng)到氣缸內(nèi)有沉重的敲擊聲，當(dāng)停止供油后敲擊聲又消失， 可以判斷此缸供油時(shí)間過(guò)早;假使聲音尖銳而輕微，怠速時(shí)特別明顯，可判斷有連桿小頭銅套磨損過(guò)度;如果在柴油機(jī)加速時(shí)缸內(nèi)發(fā)出沉重的敲擊聲，說(shuō)明活塞缸套磨損嚴(yán)重;如果缸套上部活塞上死點(diǎn)附近有敲擊聲，說(shuō)明有活塞撞擊氣門現(xiàn)象，必須停車排除，否則會(huì)釀成大事故?？傊?，一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的輪機(jī)管理人員能從許多異常聲音中判斷出多種故障。

（2）看。用眼睛來(lái)判斷故障的方法。如根據(jù)看到的排氣煙色可以判斷缸內(nèi)是否燒機(jī)油、有水或燃燒是否正常等。還有根據(jù)氣門導(dǎo)管處的冒煙程度可以判斷氣門導(dǎo)管的磨損情況等。

（3）聞。用鼻子對(duì)不同氣味的分辨能力來(lái)判斷故障的方法。如機(jī)艙內(nèi)有嚴(yán)重的辛辣昧，可判斷缸墊燒損;有嚴(yán)重橡膠味說(shuō)明橡膠件燒損等。

（4）摸。利用人手對(duì)溫度的感覺(jué)來(lái)判斷故障的方法。如若手摸機(jī)體主軸承部位溫度很高，可知道有燒瓦現(xiàn)象;手摸各種泵軸、增壓器軸承有溫度異常，則可知軸承缺油，將出現(xiàn)咬軸現(xiàn)象等等。

3.2儀表判別法

利用柴油機(jī)上的儀表或其他輔助儀表來(lái)判別零部件故障的方法。其主要監(jiān)測(cè)儀表有：溫度表、壓力表、轉(zhuǎn)速表、爆壓表。

（1）溫度表。它是判斷冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)及零部件工作是否正常的主要儀表。從排溫表還能看出各缸的燃燒情況、氣門密封程度和各缸的負(fù)荷，從而來(lái)確定供燃、配氣、冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)有無(wú)故障及故障部位。

（2）壓力表。它是判斷機(jī)油泵、水泵、增壓器等流體壓力類設(shè)備工作是否正常的儀表。從表面壓力變化的數(shù)值可以判別以上設(shè)備是否發(fā)生故障和故障的大小，還能看出燃油、機(jī)油濾清器有無(wú)堵塞等等。

（3）轉(zhuǎn)速表。它是判別整臺(tái)機(jī)組工作狀況的儀表。由表可以看出各缸工作是否均勻和調(diào)速器工作狀況。轉(zhuǎn)速表還測(cè)量柴油機(jī)外部件如水泵、增壓器、各種油類輸送泵的轉(zhuǎn)速。

（4）爆壓表。它是測(cè)量各缸工作好壞的主要儀表，斷油后還能測(cè)量各缸的密封狀況，是判斷供燃、配氣系統(tǒng)、活塞、缸套磨損的主要儀表。

以上各種儀表除用來(lái)判斷各零部件、整機(jī)的工作情況外，與其他儀表配合還能有報(bào)警作用。

3.3物理化學(xué)分析法

利用儀器分析某些特定物質(zhì)如磨屑、機(jī)油、煙粒等的物理化學(xué)性能來(lái)判斷柴油機(jī)零部件和各系統(tǒng)工作狀況和磨損程度的方法。最常用的是機(jī)油中磨屑的光譜、鐵譜分析法、機(jī)油濾紙法和煙度分析法等。利用機(jī)油中磨屑的光譜和鐵譜狀況可以確定運(yùn)動(dòng)件——缸套、活塞環(huán)、軸瓦、曲軸的磨損程度，從而較精確地確定這些零部件需更換與否，可以避免拆開(kāi)柴油機(jī)測(cè)量的麻煩。

機(jī)油濾紙分析可確定機(jī)油的污染程度，以及根據(jù)濾紙上的磨屑大致確定機(jī)件的磨損程度。煙度分析用來(lái)確定氣缸內(nèi)的燃燒狀況，判斷供燃系統(tǒng)的零部件有無(wú)故障。

3.4傳感器法

利用安裝于柴油機(jī)各零部件上的傳感裝置來(lái)分析判斷柴油機(jī)故障的方法。它能及時(shí)、精確地反映柴油機(jī)各零部件的運(yùn)轉(zhuǎn)工況。

主要傳感器有：活塞環(huán)工況傳感器、缸套、缸頭溫度傳感器、缸套磨損傳感器、高壓油泵、噴油嘴壓力傳感器、曲軸箱正壓傳感器等。各種傳感器的使用為機(jī)艙自動(dòng)化管理打下了基礎(chǔ)。

3.5微機(jī)監(jiān)控

隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 電子計(jì)算機(jī)已逐步用到柴油機(jī)運(yùn)行的管理中去了，使柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的各種數(shù)據(jù)、技術(shù)狀況都得到了一定的監(jiān)督和控制，這就是微機(jī)監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用。微機(jī)監(jiān)控是把各類傳感器、顯示裝置、記錄裝置和電子計(jì)算機(jī)相結(jié)合，組成一個(gè)完整的監(jiān)控系統(tǒng) 這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)能把柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的各種信息、信號(hào)通過(guò)傳感器收集和輸入電子計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理、并從顯示器里顯示出來(lái)，還能與正常的信號(hào)進(jìn)行比較，從而判斷出是否有故障，是什么樣的故障，大約什么時(shí)候會(huì)發(fā)生等，以便預(yù)先采取措施進(jìn)行預(yù)防和排除。它還可以按編制好的程序，對(duì)規(guī)定的監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行定期或連續(xù)的監(jiān)控。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，使柴油機(jī)故障判斷技術(shù)無(wú)論在精度、廣度、深度和速度方面都有了飛躍的發(fā)展。柴油機(jī)故障判斷技術(shù)也從單憑經(jīng)驗(yàn)逐步走上了自動(dòng)化的程度，這樣避免了因經(jīng)驗(yàn)不足而引起的故障判斷錯(cuò)誤，爭(zhēng)取了時(shí)間，避免了人力、物力、時(shí)間的浪費(fèi)，并能及時(shí)制止大事故的發(fā)生，減少了損失。

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