船用柴油機維修的常見故障和對策

劉海冰

摘要：船用柴油機是船舶運行的主要動力中心，船用柴油機常見故障診斷對于保證船舶航行及人員安全至關重要。由于船用柴油機的運行系統(tǒng)由各個零部件及動力結(jié)構(gòu)組成，其系統(tǒng)構(gòu)造較為復雜，因此船用柴油機的維修難度較高，且故障率較大。為了有效確保船用柴油機常見故障的診斷，分析其常見故障及起因，并采用相對應的策略，更好的為船用柴油機安全、經(jīng)濟、高效運行提供基礎保障。

關鍵詞：船用柴油機;維修;常見故障;對策

中圖分類號：U262.11? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）15-0107-02

0? 引言

當前，我國船舶所使用的發(fā)動機類型大多是柴油發(fā)動機。從船用柴油機的基本組成與動力構(gòu)造視角出發(fā)，柴油機的修理不僅僅是簡單的零部件換裝、拆卸組裝，更在于對柴油機內(nèi)部系統(tǒng)的分析。因此，對船用柴油機常見故障的診斷率直接影響著柴油機的維修效果。實際情況中，一方面由于維修人員的技術(shù)有限，另一方面由于柴油機本身系統(tǒng)故障的復雜、隱蔽性強，造成維修成本高及資源浪費。文章結(jié)合著船用柴油機的系統(tǒng)構(gòu)成，分析其常見的故障，并尋找有效診斷故障及維修的對策，從而為船舶航行提供動力基礎。

1? 船用柴油機的基本系統(tǒng)組成

1.1 機體組件與曲柄連桿系統(tǒng)

首先，船用柴油機的基本系統(tǒng)由各個部件與動力結(jié)構(gòu)共同組成，其中機體組件系統(tǒng)是柴油機的基本骨架，是柴油機在船舶上得以運轉(zhuǎn)的骨架基礎。機體組件系統(tǒng)由各個零部件共同組成，是柴油機整體系統(tǒng)的有機統(tǒng)一，如氣缸蓋、氣缸體等部件，均是船用柴油機的機體組件系統(tǒng)的重要部分。其次，曲柄連桿系統(tǒng)是船用柴油機系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的樞紐，在柴油機與船舶其它動力系統(tǒng)之間發(fā)揮著紐帶式的作用[1]。曲柄連桿系統(tǒng)的主要工作是負責將活塞的往復運動轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，對此，曲柄連桿系統(tǒng)的穩(wěn)定性，直接影響著整個船舶運行的穩(wěn)定性。曲柄連桿系統(tǒng)主要由活塞組、連桿組、曲軸飛輪組等部件共同構(gòu)成。

1.2 進排氣與燃油供給系統(tǒng)

首先，進排氣系統(tǒng)是船用柴油機的呼吸系統(tǒng)，其主要功能機制是為船用柴油機提供充足、干凈的新鮮空氣，為柴油機內(nèi)部的動力燃燒提供新鮮的氧氣，保證柴油機的基本工作。同時，進排氣系統(tǒng)也負責著將柴油機燃燒后的廢氣排出，保證柴油機內(nèi)部系統(tǒng)安全運轉(zhuǎn)。對此，進排氣系統(tǒng)是柴油機經(jīng)濟、高效運行的重要保障，其主要由進排氣門等部件構(gòu)成。其次，燃油供給系統(tǒng)是船用柴油機的主要內(nèi)部系統(tǒng)組成，其主要由高壓油泵、噴油器等部件組成。燃油供給系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接關系著柴油機的整體運轉(zhuǎn)，更決定著整個船舶的有效運行。燃油供給系統(tǒng)的主要作用機制是按照船用柴油機一定的負荷，為船用柴油機提供燃料供給，向柴油機氣缸內(nèi)噴入適當?shù)娜剂?，從而保證整個柴油機系統(tǒng)的工作。

1.3 潤滑與冷卻、啟動系統(tǒng)

首先，潤滑系統(tǒng)是船用柴油機的運行的系統(tǒng)保障，其主要目的是以一定壓力不斷的為柴油機各個零部件及系統(tǒng)輸送清潔的潤滑油，保證柴油機各個部件的動力輸出，減少各個部件之間因摩擦帶來的材料損耗，同時減少摩擦阻力，確保機器設備的高效運行。潤滑系統(tǒng)主要由滑油泵、滑油管等部件構(gòu)成。其次，冷卻系統(tǒng)是保證柴油機能夠在正常溫度下工作，避免因柴油機長時間運行帶來的高溫損耗，其主要由水泵、水箱等部件組成。最后，啟動系統(tǒng)方面，其主要動力機制是提供外部動力供船用柴油機的安全可靠啟動[2]。關于船用柴油機的基本系統(tǒng)組成如圖1所示。

2? 船用柴油機維修的常見故障

2.1 氣缸套故障

氣缸套一般是在主機的氣缸體孔中發(fā)揮作用，是一個像杯子一樣的圓筒形器件。氣缸套根據(jù)作用其形式不同，一般分為干式缸套式、濕式缸套式和無氣缸套式三種。由于氣缸套與缸蓋、活塞形成密閉的氣缸套工作的空間?；钊ㄟ^氣壓的作用在氣缸內(nèi)不斷進行往復運動發(fā)揮氣缸的作用。其工作過程中涉及到大量的系統(tǒng)參與，因此是船用柴油機最容易發(fā)生故障點之一。最常見的故障就是氣缸套穴蝕。由于船舶柴油機在運行的當中，活塞要進行不斷的反復運動，造成汽缸內(nèi)部的溫度持續(xù)升高，氣缸套內(nèi)部與外部壓力不均衡，一旦活塞在運動的過程中容易發(fā)生持續(xù)沖擊缸套外表的現(xiàn)象，造成氣缸套外部金屬脫落，發(fā)生氣缸套穴蝕的現(xiàn)象[3]。一旦氣缸套穴蝕，整個氣缸套系統(tǒng)將發(fā)生變化，柴油機將出現(xiàn)運轉(zhuǎn)故障甚至停止運轉(zhuǎn)。

2.2 滑動軸承故障

滑動軸承作為船用柴油機主要系統(tǒng)構(gòu)成之一，是柴油機系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的物件。一方面，滑動軸承始終在柴油機中發(fā)揮著樞紐溝通式的作用，只要柴油機運轉(zhuǎn)，滑動軸承就無時無刻不在運動著，由于滑動軸承的持續(xù)運轉(zhuǎn)，需要干凈的潤滑油加入，一旦潤滑油中含有異物，直接導致滑動軸承的軸瓦表面有凹槽產(chǎn)生，滑動軸承的壽命將大大降低，極其容易出現(xiàn)運轉(zhuǎn)終止的情況。另一方面，滑動軸承在運轉(zhuǎn)過程中，將持續(xù)的對軸承部件進行損耗，此類損耗是不可挽回的損耗，一旦滑動軸承的損耗過于嚴重，檢修人員在沒有識別出故障問題或及時更換部件的前提下，滑動軸承容易發(fā)生運轉(zhuǎn)偏向，甚至出現(xiàn)龜裂、斷軸等現(xiàn)象，對整個船舶運行的安全性及柴油機穩(wěn)定性直接造成嚴重影響。

2.3 柴油機“三濾”故障

柴油機運轉(zhuǎn)過程中涉及到空氣清濾、柴油清濾、機油清濾，在此基礎上需要安裝空氣濾清器、柴油濾清器、機油濾清器，簡單稱之為“三濾”。首先，空氣清濾方面，柴油機每天運行中，需要大量的空氣進入及氣體排出，在氣體進出的過程中，極其容易造成含有雜質(zhì)空氣物質(zhì)進入，如塵土、沙粒、污染物等等，一旦含有雜質(zhì)的空氣進入到柴油機系統(tǒng)內(nèi)部，將直接對柴油機系統(tǒng)運行造成嚴重影響，其次，柴油機工作運轉(zhuǎn)需要柴油的加入，柴油中含有不同程度的雜質(zhì)，長期下來對柴油機系統(tǒng)造成侵蝕與破話，是最容易引起柴油機故障的因素之一[4]。機油清濾方面與柴油清濾類似，需要對機油中的雜質(zhì)進行剔除，否則將影響柴油機的壽命。

2.4 安全閥與燃燒室故障

首先，安全閥在柴油機的系統(tǒng)運轉(zhuǎn)中發(fā)揮著基礎保障性作用，同時也是柴油機最容易發(fā)生故障的部位。實際情況中，安全閥發(fā)生故障大多是由于柴油機進行連續(xù)的高強度工作，超過一定的額定功率時，氣缸內(nèi)部的壓力開始升高，此時安全閥就會發(fā)生起跳的現(xiàn)象。一旦安全閥發(fā)生起跳，倘若不及時的進行處理，將會導致船舶運行整體故障的出現(xiàn)。此外，安全閥發(fā)生故障也多由安全閥本身質(zhì)量不高所引起，一些維修人員進行檢修的過程中，沒有對安全閥的合格指標進行分析，造成安全閥運轉(zhuǎn)過程中因質(zhì)量問題發(fā)生故障。其次，柴油機的燃燒室是柴油機工作的主要空間，燃燒室在每次維修后期容積會發(fā)生變化，長期以往將造成各種問題的發(fā)生。

3? 船用柴油機維修的有效對策

3.1 氣缸套故障的維修

通過對船用柴油機常見故障的分析可知，氣缸套穴蝕是常見的故障源之一。通過氣缸套故障的診斷，在其維修中主要采用幾個方面：其一，采用封閉式冷卻方法使冷水溫度保持相對的恒定范圍值內(nèi)，從而確保機械零部件的適當熱膨脹系數(shù)，從而實現(xiàn)避免氣缸套穴蝕現(xiàn)象發(fā)生。其二，在冷卻液中添加乳化油等防腐蝕劑，通過抗腐蝕劑的加入，在氣缸套表面形成保護膜，從而減少氣缸套穴蝕現(xiàn)象發(fā)生。其三，在故障維修中可以考慮將冷熱交雜的溫度差反應更換為冷水與冷水之間的物理反應，從而避免氣缸套故障的發(fā)生。

3.2 滑動軸承故障的維修

針對滑動軸承故障所出現(xiàn)的問題，在故障維修中要保證柴油機潤滑油的供給狀況良好。首先，對于滑動軸承出現(xiàn)的問題比較大的情況下，可以直接考慮更換新的軸承。在更換新的軸承過程中，維修人員要對潤滑油進行全面的分析與考量，保證潤滑油的干凈、無污染。在發(fā)現(xiàn)有污染物的潤滑油時，要直接丟棄，避免因潤滑油問題給新的軸承帶來的損壞。其次，通過計算機檢測、實際物理實驗、動態(tài)觀察等方法診斷出滑動軸承故障在維修的范圍之內(nèi)情況下，采用維修、焊接維修、重新填充軸承襯套與噴涂等方法對故障軸承進行維修，從而避免材料資源的浪費。

3.3 “三濾”故障的維修

針對空氣污染物、柴油雜質(zhì)、機油雜質(zhì)對船用柴油機帶來故障現(xiàn)象，需要通過安裝空氣濾清器、柴油濾清器、機油濾清器的方法給予解決。首先，空氣濾清器、柴油濾清器、機油濾清器的安裝過程中，需要注意其安裝位置。空氣濾清器安裝的過程中，需要將各個零部件的位置一一對應，避免安裝位置錯位的現(xiàn)象。紙濾芯兩端需要安裝上橡膠圈，固定的空氣濾清器螺絲切勿擰的太近，以免螺絲太近造成對濾清器表面壓力過大而造成變形。其次，在空氣濾清器、柴油濾清器、機油濾清器的維修過程中，需要對濾清器的濾芯進行清洗，同時清理橡膠物圈上的贓物，安裝過程中保證濾芯與物件的密封性良好。

3.4 安全閥與燃燒室故障維修

針對安全閥、燃燒室的維修，首先要對安全閥與燃燒室的故障進行診斷。其故障診斷方法往往采用直接觀察法，傳統(tǒng)的診斷方法并不容易全面發(fā)現(xiàn)安全閥、燃燒室所出現(xiàn)的問題，不能夠?qū)ζ渌霈F(xiàn)的問題進行全面深入的分析。因此，需要采用熱力參數(shù)分析法、振動分析法、瞬時轉(zhuǎn)速法等方法對安全閥與燃燒室故障進行診斷，同時配合著傳統(tǒng)的檢測方法，提高故障診斷效果。通過對安全閥與燃燒室的故障診斷，在此基礎上采用安全閥更換、主機重新啟動的方式讓起跳的安全閥恢復常態(tài)。其中，安全閥的更換上，尤其注重安全閥的質(zhì)量，確保安全閥產(chǎn)品的合格。燃燒室發(fā)生的故障大多由積碳而引起，由于積碳長時間未清理或清理不干凈，導致燃燒室內(nèi)腐蝕。對燃燒室的焊接治標不治本，關鍵在于積碳的清潔。針對于柴油機燃燒室的積碳，可以采用機械法進行剔除，如采用鋼絲刷、刮刀、竹片等工具。同時，也可以使用化學法，將退炭劑作用于燃燒室金屬表面，將軟化的積碳進行清理，此種方法除積碳效果好，能夠保證燃燒室內(nèi)的清潔，從而保障燃燒室的正常工作與運轉(zhuǎn)。

4? 結(jié)束語

綜上所述，船舶柴油機的安全性是船舶安全、高效運行的基礎保障，更是船舶操控人員生命安全的根本。船用柴油機的日常使用中，其氣缸套、滑動軸承、柴油機“三濾”系統(tǒng)、安全閥與燃燒室方面是常見的故障源之一。對常見故障的維修，需要采用復合診斷法與對應維修法綜合的手段對每一個故障點進行維修與預防，從而保障船用柴油機的穩(wěn)定性、安全性。

參考文獻：

[1]李文龍.船舶柴油機維修應注意的問題及對策分析[J].內(nèi)燃機與配件，2021（6）：155-156.

[2]陸水寶.船舶柴油機維修應注意的問題及對策分析[J].內(nèi)燃機與配件，2020（12）：192-193.

[3]俞偉強.基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的船用柴油機故障診斷系統(tǒng)應用探究[J].中國水運（上半月），2021（1）：58-60.

[4]柯赟，宋恩哲，姚崇，等.船舶柴油機故障預測與健康管理技術(shù)綜述[J].哈爾濱工程大學學報，2020，41（1）：125-131.