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TBD604BL6型柴油機噴油器冷卻水套漏水故障分析


導讀

某公司多船發電機組原動機使用了河南柴油機重工所生產的TBD604BL6 柴油機,為六缸直列四沖程,怠速 750RPM,額定轉速1500RPM,額定功率350KW。

在運行過程中該型柴油機多次出現噴油器冷卻水套漏水進入氣缸問題,給輪機管理人員和船舶的正常營運帶來很大困擾。

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故障現象

柴油機在運行過程中多次出現膨脹水箱冒泡,冷卻水變渾。

輪機管理人員停車后打開曲軸箱道門盤車檢查(缸頭未設示功考克),發現有個別缸的活塞和缸套之間有水珠流出,隨后將缸頭吊出檢查試壓,發現噴油器冷卻水套處漏水,總結多次漏水情況具體有以下三種表現:

(1)噴油器冷卻水套穿孔泄漏。

(2)噴油器冷卻水套裂紋滲漏。 

(3)噴油器冷卻水套密封膠圈老化漏水。

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故障原因分析

該型柴油機噴油器冷卻水套采用了銅制材料,以更好地在缸頭和水套之間形成良好的環面氣封,防止氣缸內的燃氣進入水側。

分析噴油器冷卻水套漏水有如下原因: 

1.氣缸內溫度過高,熱應力過大導致噴油器冷卻水套疲勞裂紋

噴油器冷卻水套密封環面下面的部分和噴油器的油嘴部分與燃燒室接觸,因此噴油器冷卻水套除了承受鎖緊螺母的安裝預緊力所帶來的機械負荷外,還承受很大的熱負荷。

如果燃燒不良或柴油機負荷過高會使得氣缸內熱負荷過大,從而導致噴油器冷卻水套的機械性能降低,承載能力下降,產生膨脹變形和疲勞裂紋。

2.噴油器冷卻水套與噴油器接觸環面密封不良

如果噴油器與水套間環面密封不良,燃氣就會穿過密封面與冷卻水套直接接觸,就會造成其兩側的溫差加大,所受的熱應力隨之增加,容易導致噴油器冷卻水套變形損壞。

3.噴油器冷卻水套安裝預緊力過大

安裝預緊力過大會導致噴油器冷卻水套在受熱膨脹時受到更大的約束力,當超出其屈服極限時會導致塑性變形,長時間多次數的溫度變化就會使噴油器冷卻水套產生疲勞裂紋。

尤其噴油器冷卻水套材質為銅質,熱膨脹系數較高,本身抗塑性變形的能力較差,如果預緊力過大,再加上熱應力的共同作用就會導致冷卻水套加速變形、損壞。 

4.穴蝕 

該型柴油機是高速機,在缸頭冷卻水腔易產生穴蝕,銅質噴油器冷卻水套抵抗穴蝕能力較差,嚴重時會導致穿孔,如果氣缸內燃氣經噴油器冷卻水套與缸頭密封環面進入水腔,就會加快加重穴蝕。 

5.噴油器冷卻水套與缸頭密封環面密封不嚴

冷卻水要從噴油器冷卻水套下端漏入氣缸就必須通過兩道防線

一道是密封膠圈,另一道就是噴油器冷卻水套與缸頭密封環面。

噴油器冷卻水套的密封圈只能保證冷卻水不漏入氣缸,但不能保證氣缸內的燃氣不進入水腔。

如果噴油器冷卻水套與缸頭密封環面密封不嚴,氣缸內的高壓燃氣就會穿過此環面,再通過噴油器冷卻水套與缸頭間的密封圈進入水腔,一方面導致冷卻水的污染并加重穴蝕;另一方面使得密封膠圈逐漸老化漏水。

密封環面清潔度不夠,以及噴油器冷卻水套或噴油器安裝預緊力偏小都會造成噴油器冷卻水套與缸頭密封環面密封不嚴。


故障解決措施

1.噴油器與噴油器冷卻水套間及噴油器冷卻水套與缸頭間的氣封環面的修復與安裝

(1)清潔

清潔可以使用銅絲刷或細砂紙,不可使用鋼絲刷,更不可使用銼刀、螺絲刀等敲擊密封面,以免損壞表面,造成修復工作量加大。

清潔工作一定要仔細徹底,以免有灰塵積碳或劃痕影響密封。

在清潔過程中不僅要注意該兩個氣封環面的清潔,還要注意噴油器冷卻水套與缸頭間水封面的清潔。

水封面清潔不良會造成噴油器冷卻水套位置安裝不正,導致噴油器冷卻水套與缸頭無法進行良好的接觸,也就無法建立氣封。

(2) 研磨

首先對噴油器冷卻水套與缸頭間的密封面分別進行研磨。 

研磨時要使用專用磨具,首先使用較細的研磨砂,逐步換用更細的研磨砂,直至使用研磨膏,最后用滑油精磨。

其次對噴油器冷卻水套與噴油器間的密封面進行研磨,過程同上。

(3) 密封環面密封檢查與試驗

密封面的良好程度及研磨效果除了用專用儀表可以檢測外,還可用常規的著色法來檢驗研磨效果。

按照說明書規定的預緊力分別鎖緊噴油器冷卻水套和噴油器,然后取出檢查密封環面著色是否連續,如不連續,繼續研磨。

(4) 安裝

安裝時在噴油器冷卻水套的密封膠圈上涂抹少量軟肥皂來增加潤滑,一方面可減小安裝阻力,另一方面還可以防止密封膠圈受到損壞。

在噴油器冷卻水套的氣封環面上可以涂抹少量的耐高溫密封膠來保證氣封。

在安裝過程中一定要使用專用工具均勻地將噴油器冷卻水套壓入,切不可將其敲入。 

在噴油器安裝時通常在下部接觸面涂抹一些格蘭粉以防止噴油器燒死在噴油器冷卻水套上,便于以后的拆裝,但這也會影響氣封環面的密封,因此格蘭粉涂抹不要過多并且要均勻。

2.噴油器冷卻水套與噴油器的安裝預緊力要準確

噴油器冷卻水套與噴油器安裝時要嚴格按照說明書規定的扭矩值來鎖緊。

該型噴油器冷卻水套的鎖緊扭矩值為40NM,噴油器的鎖緊扭矩值為120+20NM。

只有按照說明書的規定值來安裝,才能即避免噴油器冷卻水套受熱膨脹時預緊力過大,保證材料性能,防止熱膨脹造成的塑形變形及疲勞,又能保證密封環面有足夠預緊力,達到環面密封的目的。

3.加強柴油機燃燒工況的管理

如果柴油機燃燒不良,不僅會造成氣缸內溫度高,增大熱負荷,還會產生過多積碳,影響缸頭的冷卻,噴油器冷卻水套的密封膠圈就容易老化漏水。 

因為該型柴油機只有排氣總管溫度表和冷卻水總管溫度表,監測單缸燃燒工況沒有直接的方法。

輪機管理人員除了對高壓油泵,噴油正時,噴油器及氣閥間隙定期檢查調整外,還可以在柴油機運行過程中,經常用點溫計檢測缸頭冷卻水出口和排氣管出口處溫度并做好相關記錄,通過這些數據就能發現各缸燃燒情況的變化,以便對有問題的缸做出檢查和修理。

4.冷卻水添加處理劑

在冷卻水中添加處理劑能夠有效地防止腐蝕和穴蝕,乳化油緩蝕劑或背膜緩蝕劑可以在零件金屬表面上形成一層較薄的連續保護膜,不僅可以防止電化學腐蝕,還可以減弱空泡破裂時的沖擊波對金屬零件的沖擊作用,從而減輕穴蝕。

該柴油機說明書明確指出水處理劑應采用乳化油緩蝕劑,在寒冷地區使用時可用乳化油緩蝕劑和防凍液一體的處理劑,并且這種冷卻混合液的使用壽命為一年。

綜合以上四個方面的論述,在柴油機修理過程中注意了對噴油器與噴油器冷卻水套間及噴油器冷卻水套與缸頭間的氣封環面的清潔與修復,嚴格按照說明書規定的預緊力矩來鎖緊噴油器冷卻水套及噴油器,并輔之以良好的柴油機燃燒工況管理和冷卻水處理,事實證明柴油機極少出現噴油器冷卻水套漏水的現象。


維護管理建議

1.建議柴油機大修時由廠家專門的服務人員進行修理

事實證明由廠家服務人員修理過的柴油機很少出現噴油器冷卻水套漏水問題,而由非專業修理隊或輪機管理人員修理安裝過的噴油器冷卻水套出現問題較多。 

2.提高輪機管理人員責任心及專業水平

從實際工作中了解到,一方面因為搶修時間不夠,另一方面因為責任心不足和業務素質不夠,輪機管理人員對噴油器和噴油器冷卻水套的密封環面的清潔不夠仔細徹底,鎖緊的預緊力更是憑感覺,甚至是盡量地鎖緊,這些雖然當時能解決問題,但會留下很大的隱患,導致噴油器冷卻水套可靠性下降,使用壽命不長。 

對于輪機管理人員來說,一定要提高責任心和業務水平,嚴格按照說明書的要求進行清潔研磨后,再用規定的預緊力來安裝噴油器冷卻水套和噴油器。

3.加強日常維護保養

要按照維護保養周期對影響柴油機燃燒的部件進行維護保養,除對高壓油泵校驗外,噴油定時和氣閥間隙也要檢查調整,尤其要對噴油器進行泵壓霧化試驗,保證柴油機燃燒工況良好。

在柴油機運行過程中一旦發現燃燒不良,及時查找原因并修復。

4.添加乳化防銹油處理劑

該公司各船舶該型柴油機添加了無機鹽式處理劑,這些對穴蝕起不到作用,應按照說明書要求添加乳化防銹油處理劑,減輕穴蝕損壞。 

5.柴油機負荷管理

柴油機停車期間應將膨脹水箱加熱器打開,冷車啟動后應怠速和高速分別運轉幾分鐘,待油水溫度正常后再上網使用。

溫度正常后,銅制噴油器冷卻水套才能充分膨脹使密封面密封良好。

停車前也應在怠速和高速分別運轉幾分鐘,逐步降低熱應力,延長部件的使用壽命,說明書上這個時間是5分鐘。

另外要避免過高負荷的使用,負荷過高時缸內燃氣壓力過大,尤其是大功率設備的突變使用,會對噴油器冷卻水套和噴油器的密封環面造成明顯侵蝕。

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本文原創作者系:

煙臺打撈局   劉殿智

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來源:網絡

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