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船用柴油機常見故障分析與排除


導讀

柴油機的故障檢修是船舶檢修的重要內容,決定了柴油機使用壽命的長短。

基于此,提出船用柴油機常見故障分析與排除。 

針對柴油機噴油嘴滴油、柴油機氣缸套穴蝕、柴油機突然自行熄火故障進行分析,采取噴油器的密封性檢查、改進冷卻系統、更換氣缸墊3種排除方法。


船用柴油機常見故障分析 

1.噴油嘴滴油

柴油機發生噴油嘴滴油故障的具體表現為由于噴油斷斷續續、噴孔長時間堵塞,使燃油做不到霧化,噴油量減少、啟動性較差、排氣冒煙、積灰加多,導致發動機基本功率持續下降、油耗增多、磨損嚴重。

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關于此種故障原因的分析,主要由以下幾種:

首先是柴油機的針閥和針閥體封閉錐面的磨損情況比較嚴重,出現較大面積的積痕,從而使得錐面封閉環帶的接觸面積加寬,表面出現變形,粗糙度加大,導致噴油嘴出現滴油現象,噴孔周圍極易出現積灰,甚至嚴重堵塞噴孔。

其次,當高壓油管內的剩余壓力(即高壓油管在噴油嘴發生連續噴油間隙的壓力)越高,噴油嘴滴油越嚴重,影響剩余壓力的主要因素是出油閥的偶件。

噴油嘴滴油故障并不單單只是發生在噴油嘴上,而是和出油閥偶件的封閉性有著極為密切的關系。

出油閥的過度磨損,是會導致噴油嘴發生滴油狀況的。

最后,噴油嘴的針閥和針閥體之間的導向面摩擦性較差,或針閥與針閥體導向面發生嚴重磨損、針閥體和噴油嘴體過度接觸,或針閥和針閥體密封錐面含有大量雜質,致使其高度升高,封閉性降低,也會使噴油嘴發生 滴油。

2.柴油機氣缸套穴蝕問題

柴油機處于工作狀態時,濕式氣缸套的外表面冷卻壁上會產生不同于常規腐蝕與機械磨損的局域小孔群聚集腐蝕。

氣缸套穴蝕對柴油機的基本功能和使用壽命產生較大的影響。 

氣缸套穴蝕的形成原因非常復雜。

柴油機若采取開式冷卻的方法,因為冷水溫度比較低,且在柴油機發生高速運轉時,因為受熱不均,導致缸套、活塞等部件間隙熱量不平衡,使得缸套發熱不均,極易造成穴蝕現象。

除此之外,冷卻所用冷水中含有較多的礦物質和其他雜質,這些都會導致冷卻水具備一定的腐蝕性,而腐蝕作用恰恰也是導致柴油機穴蝕的一大原因。

另外,曲柄連桿聯動活塞在發生高速往返運動時,  在往返運動過程中,活塞對氣缸套會產生巨大的沖擊力,引發氣缸套共鳴。

氣缸套共鳴時,缸壁的化學材料在活塞推力的作用下向兩邊發生彈性變形。

當活塞返回時,缸壁的化學材料向兩邊發生凹凸變形。

如此反復變形,會導致缸套外壁金屬材料出現大面積脫落,使得缸壁上出現許多麻點狀的密集空穴群,這就是穴蝕。

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3.柴油機突然自行熄火

柴油機突然發生自行熄火故障的原因及其現象具體包括以下幾種:

柴油燃料的供應發生中止,柴油箱中柴油耗完、柴油過濾器發生堵塞、油路存有一定空氣、柴油中含水等原因,導致曲軸搖轉,雖然沒有發生不正常現象,可卻不能啟動、無油自行熄火、油路受阻、管箱冒白煙并熄火等現象。

另外,由于噴油器偶件咬合不緊,也會出現一定程度的搖轉曲軸,聽不見噴油聲。 


船用柴油機常見故障排除

1.噴油器的密封性檢查 

針對噴油嘴滴油故障的發生,其排除方法是對噴油器進行密封性檢査。

如果單獨檢査調整噴油壓力,將部分不應簡化的項目刪減,這是不合理的。

其調整必須根據國家執行工藝的標準進行,不僅有必要對標準噴油壓力進行調整和檢測,而且還需要按照現實狀況對噴霧錐角、噴油質量等進行進一步的檢查,特別是對噴油器的密封性檢查更應需引起足夠的重視。

假若在噴油器試驗器上完成,以多孔長型噴油器為例,將噴油器試驗器初始壓力設在22~25MPa, 把噴油器噴油壓力調至26?30MPa, 當噴油器試驗器壓力從22MPa降低到15MPa時,噴油器標準歷時是8?15s, 允許時間調整范圍需不小于10S 。

2.改進冷卻系統 

針對柴油機氣缸套穴蝕故障,可以采取閉式冷卻方式排除,可以使冷水溫度處于一個恒定溫度內,保障其機件熱膨脹系數的合理,這在一定程度上能夠降低柴油機發生穴蝕現象的可能性。

然而閉式冷卻相比于開式冷卻的經濟成本要高得多,涉及流程也比較繁瑣。

在冷卻水進入柴油機冷卻腔以前率先進行軟化處理,可以減少其對設備的腐蝕性。

對缸套表面進行單獨處理,指的是在柴油機缸套外表面單獨加蓋一層保護層,目的是為了降低冷水對缸套表面的電化學腐蝕。 

常見的處理方法,如鍍鉻、噴瓷、涂層等均能夠科學有效地降低電化學的腐蝕性。

在冷卻水內添加部分抗腐劑,如乳化油。

抗腐劑在柴油機缸套表面可以形成一層有效的保護膜。

雖然這層保護膜的厚度較小,然而卻能夠在氣泡發生破裂時大大減輕對缸套表面的沖擊力。

合理修改柴油機供油提前角至最佳角度,盡可能讓各缸噴油量保持一致,也可以在一定程度上使柴油機安全運行,減少振鳴,避免發生穴蝕。

理論上來說,還可以利用長活塞,這是因為短活塞在應用時,活塞搖擺的傾斜角比較大,導致活塞的傾斜角力矩過大,活塞和缸壁間的碰觸面積縮減。

縮減后的碰觸面積會加重氣缸套的震蕩,導致穴蝕嚴重。

而長活塞會則會大大增加活塞和缸壁間的碰觸面積,減小氣缸震蕩。

盡可能采取組織緊密、均勻且石墨形態好的制作材料,如含Gr、M o等元素的多元 素鑄鐵或鍛鋼作為氣缸套的鑄造材料。

由于這些材料具備較高的物理性能、穩定性以及抗腐蝕性,可以有效提高氣缸套避免發生穴蝕的能力。

盡可能減小柴油機缸套外壁表面的粗糙程度,進而降低缸壁表面凹凸不平處匯聚的水蒸氣數量,減緩穴蝕的發生進度。

另外還可以改進冷卻水腔設計。

冷卻水在經過設計合理的冷卻水腔時,其流速與水壓的變化會較為緩慢,不會發生劇烈變動。

通常來說,腔內水流涌動速度不會超過3m/s , 且可以保證流速處在一個較為均勻的狀態,不會出現大起大落現象,如此才可以避免因渦流區形成而對缸套造成穴蝕。

3.更換氣缸墊 

有關柴油機突然自行熄火的排除方法就是更換新件,即更換氣缸墊;

正是因為連桿螺栓或曲軸發生斷裂,造成柴油機在熄火前出現較大的嗡鳴響聲,更換新件可以避免發生這種現象;

氣缸墊的更換可以有效避免因活塞與氣缸套咬合過緊,發生主軸燒毀、連桿軸瓦燒毀,進而導致柴油機突然自行媳火。

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本文原創作者系:

煙臺打撈局    劉良睿

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來源:網絡

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