船舶輪機(jī)主要設(shè)備故障現(xiàn)象分析及處理研究

陳峰 閆城 楊強(qiáng)

摘要：輪機(jī)是船舶系統(tǒng)核心構(gòu)成之一，受長期連續(xù)運(yùn)行及外部環(huán)境的影響，輪機(jī)設(shè)備故障不可避免。本文總結(jié)船舶輪機(jī)設(shè)備常見故障，分析故障產(chǎn)生原因并給出對應(yīng)的處理措施，提高輪機(jī)設(shè)備故障挖掘、排除能力，確保輪機(jī)系統(tǒng)高質(zhì)量運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：輪機(jī)設(shè)備;故障排除;爆缸故障

0 ?引言

船舶輪機(jī)主要設(shè)備故障的排除需遵循一定流程，即根據(jù)故障表現(xiàn)判斷其來源，分析為單一故障或多個故障疊加，然后推測故障所在位置，并結(jié)合以往維修經(jīng)驗(yàn)及一定技術(shù)手段驗(yàn)證推測結(jié)果。采取科學(xué)的故障排查、檢修流程，適當(dāng)選擇檢修技術(shù)，可在短時內(nèi)將故障有效排除，有必要對輪機(jī)設(shè)備故障現(xiàn)象的分析、處理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。

1 ?輪機(jī)設(shè)備故障現(xiàn)象及原因分析

1.1 柴油機(jī)故障

1.1.1 拉缸故障

拉缸故障常發(fā)于船舶輪機(jī)柴油機(jī)位置，直接表現(xiàn)為運(yùn)行摩擦，伴隨聲響產(chǎn)生并導(dǎo)致柴油機(jī)轉(zhuǎn)速降低甚至停轉(zhuǎn)。另外，拉缸故障還伴隨油溫升高現(xiàn)象，油箱位置有煙氣冒出，排氣系統(tǒng)異常。

導(dǎo)致拉缸故障的原因比較復(fù)雜，但多與潤滑油潤滑效果不足有關(guān)。例如，潤滑油油膜破壞，導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)間發(fā)生干磨，長時間摩擦使柴油機(jī)溫度上升、金屬構(gòu)件受熱變形，引發(fā)拉缸故障。另外，潤滑油質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或變質(zhì)也是導(dǎo)致拉桿故障的基本原因。

1.1.2 爆缸故障

爆缸故障多發(fā)于異常天氣或柴油機(jī)長時間運(yùn)行的情況下，該故障對船舶運(yùn)行安全有較大影響。故障發(fā)生后，柴油機(jī)無法正常運(yùn)行，導(dǎo)致輪機(jī)設(shè)備停運(yùn)，其直接表現(xiàn)包括突然停運(yùn)、飛輪卡死、循環(huán)水溫度突增等。

爆缸故障一般由潤滑油路異常導(dǎo)致。例如，油路被泥沙等雜質(zhì)堵塞，影響潤滑程度而引發(fā)爆缸，或因柴油機(jī)運(yùn)行過程中受較大阻力限制而超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2 油泵故障

油泵故障通常表現(xiàn)為輪機(jī)振動幅度增加、油泵輸出異常、主油泵馬達(dá)轉(zhuǎn)速降低、輪機(jī)間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)等。

油泵內(nèi)出現(xiàn)裂縫，或循環(huán)系統(tǒng)被泥沙等雜質(zhì)堵塞是引發(fā)油泵運(yùn)行失穩(wěn)的關(guān)鍵原因。另外，輪機(jī)內(nèi)球頭與滑履相撞擊也可能導(dǎo)致油泵故障。嚴(yán)重的主油泵故障會迫使船舶停運(yùn)，因此該故障發(fā)生后必須第一時間進(jìn)行處理，及時更換破損設(shè)備，以將故障帶來的不利影響控制在最小范圍。

1.3 油水分離器故障

油水分離器故障可被故障報警系統(tǒng)監(jiān)測，出現(xiàn)異常后，報警器給出報警信號，提示管理人員進(jìn)行檢查。另外在某些特殊檢測過程中，也容易觸發(fā)油水分期器故障報警系統(tǒng)。

油水分離器被安裝在船舶輪機(jī)靠外側(cè)的位置，易受到外部環(huán)境的干擾，或因密封不佳而導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)受損。船舶航行過程中，海水不斷腐蝕輪機(jī)設(shè)備，也會導(dǎo)致油水分離器損壞而無法正常運(yùn)行。

1.4 交匯點(diǎn)故障

交匯點(diǎn)即船舶輪機(jī)不同設(shè)備、體系間的銜接處，該部位也是故障高發(fā)區(qū)，易導(dǎo)致輪機(jī)主要設(shè)備運(yùn)行異常。輪機(jī)交匯點(diǎn)可分為旁通、隔離和共用三類。

①液壓舵安全閥、柴油機(jī)節(jié)溫器等結(jié)構(gòu)均屬于旁通交匯點(diǎn)，其核心功能為隨參數(shù)變化而控制目標(biāo)物的轉(zhuǎn)移[1]。旁通交匯點(diǎn)常見故障為流量不足和運(yùn)行異常，例如因安全閥旁通導(dǎo)致舵油缸無法正常運(yùn)行。

②隔離交匯點(diǎn)指柴油機(jī)氣缸、冷卻器等，常見故障多為壓力值異常升降。例如，氣缸蓋無法正常發(fā)揮阻隔高壓燃?xì)馀c冷卻系統(tǒng)的作用，導(dǎo)致柴油機(jī)水箱升溫膨脹，并產(chǎn)生氣泡和油花。

③共用交匯點(diǎn)中，單個設(shè)備可同時控制兩個及以上系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，其中某一系統(tǒng)故障可能連帶其他系統(tǒng)出現(xiàn)故障。例如，五點(diǎn)式追隨系統(tǒng)同時控制兩個軸向柱塞式泵，其中一個出現(xiàn)卡頓后，另外一個也無法正常運(yùn)行。

2 ?輪機(jī)設(shè)備故障分析及處理流程

2.1 現(xiàn)象發(fā)覺

船舶輪機(jī)設(shè)備故障發(fā)生后常伴隨一些可被直觀觀察的現(xiàn)象，實(shí)時觀測輪機(jī)主要設(shè)備運(yùn)行情況，即可有效、及時發(fā)現(xiàn)故障問題。對比設(shè)備故障前后的運(yùn)行狀態(tài)，如功能性發(fā)揮、參數(shù)變化、有無異?，F(xiàn)象（聲音、氣味、振動），可判斷設(shè)備是否出現(xiàn)異常。確定故障現(xiàn)象后，可結(jié)合以往故障處理經(jīng)驗(yàn)，初步判斷故障可能發(fā)生的位置、發(fā)生原因等，預(yù)估處理措施，并進(jìn)行進(jìn)一步分析驗(yàn)證。

2.2 故障分析

故障分析可準(zhǔn)確了解故障發(fā)生位置及誘發(fā)原因。船舶輪機(jī)系統(tǒng)中，各設(shè)備、構(gòu)件之間聯(lián)系密切，任何一個設(shè)備或部件發(fā)生故障后，都可能影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。因此在故障分析時，要從整體上進(jìn)行觀察和判斷，結(jié)合故障表現(xiàn)、維修保養(yǎng)歷史信息、專業(yè)知識及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對輪機(jī)設(shè)備故障做綜合、客觀的分析，將與故障有關(guān)的因素相聯(lián)系，準(zhǔn)確定位故障目標(biāo)。另外，考慮到故障排除效率，在分析時應(yīng)具備一定側(cè)重點(diǎn)，從故障現(xiàn)象的差異入手，提高故障分析速度。

2.3 初步判斷

結(jié)合故障分析結(jié)果及現(xiàn)有理論，初步判斷故障位置、屬性和原因，并設(shè)計相應(yīng)的處理方案及處理步驟。

2.4 假設(shè)證實(shí)

初步判斷中作出的假設(shè)需得到進(jìn)一步證實(shí)，通過拆解、觀察、檢測、試驗(yàn)等手段，確定故障真實(shí)位置及原因，并采取對應(yīng)的措施進(jìn)行處理。每一處理步驟之后，對其準(zhǔn)確性進(jìn)行檢測。

3 ?輪機(jī)設(shè)備常見故障的處理措施

3.1 柴油機(jī)故障處理措施

3.1.1 拉缸故障

柴油機(jī)拉缸故障處理要點(diǎn)有三：第一，結(jié)合柴油機(jī)類型及運(yùn)行條件，合理選擇潤滑油，確保其發(fā)揮足夠的潤滑作用。第二，定期進(jìn)行潤滑油更換，避免其發(fā)生變質(zhì)或被污染。船舶長時間運(yùn)行狀態(tài)下，柴油機(jī)潤滑油混入雜質(zhì)或發(fā)生變性的概率顯著提高，能夠提供的潤滑作用也大打折扣，此時需要及時更換新的潤滑油，避免潤滑不足發(fā)生拉缸故障[2]。第三，定期檢查船舶輪機(jī)柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，例如，檢測柴油機(jī)溫度情況，發(fā)現(xiàn)異常及時進(jìn)行原因查找，防止因溫度升高引發(fā)拉缸。

3.1.2 爆缸故障

由于爆缸故障對輪機(jī)及船舶運(yùn)行狀態(tài)的影響較大，因此發(fā)生該故障后需立即進(jìn)行停機(jī)檢查，將柴油機(jī)拆解，更換粘連部件。故障排除過程中，還需查看其出水口、入水口、聯(lián)動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)運(yùn)行情況，進(jìn)行雜質(zhì)清理，確保柴油機(jī)內(nèi)循環(huán)順暢。冷卻器的工作狀態(tài)需根據(jù)柴油機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以最大化發(fā)揮冷卻器功能，防范爆缸故障。

3.2 油泵故障處理措施

若現(xiàn)場條件允許，油泵故障檢修應(yīng)徹底進(jìn)行，清除主油泵系統(tǒng)中泥沙等雜質(zhì)，準(zhǔn)確定位故障產(chǎn)生原因，并對油泵空隙做適當(dāng)調(diào)節(jié)。檢查完畢后，檢驗(yàn)馬達(dá)工作環(huán)境，逐個零部件進(jìn)行排查，以確保一次性將油泵檢修至正常狀態(tài)。

3.3 油水分離器故障處理措施

油水分離器故障處理措施主要有三：一是更換油水分離器;二是結(jié)合相關(guān)要求更換排放接頭;三是重新安裝油污管。吸入管是油水分離器的核心構(gòu)成，其長度應(yīng)在滿足使用需求的前提下盡量縮短，且要求吸入管單獨(dú)使用，確保油水分離器穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 其他故障處理措施

3.4.1 邏輯推理

邏輯推理故障排除的原理為：

①從常見故障類型及原因入手進(jìn)行邏輯分析，逐漸過渡至少見、特殊類型及原因。例如，當(dāng)發(fā)生輪機(jī)斜盤式柱塞泵流量異?；驂毫Ξ惓，F(xiàn)象后，可依次判斷是否為油溫異常、轉(zhuǎn)速異常、系統(tǒng)堵塞、安全閥閉合程度不足、定心彈簧斷裂等原因?qū)е?，若以上均不被作為引發(fā)斜盤式柱塞泵故障的原因，再分析是否為配油盤定位銷丟失引起。以上邏輯判斷過程從大量船舶輪機(jī)故障處理經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)得出，按照原因出現(xiàn)概率的高低進(jìn)行排列，可最大限度提高輪機(jī)設(shè)備故障排除速度。

②從外部因素入手，逐漸向內(nèi)部因素過渡。如前文案例中定心彈簧斷裂及配油盤定位銷丟失，均屬于內(nèi)部因素，因此放在最后分析。

③從簡單因素入手，逐漸向復(fù)雜、組合因素過渡。輪機(jī)設(shè)備同時發(fā)生多處故障，會嚴(yán)重干擾故障原因分析及排除思路，此時可從最簡單的原因入手，進(jìn)行逐一驗(yàn)證、逐一排查。

3.4.2 范圍排查

范圍排查主要針對輪機(jī)設(shè)備的隱蔽性故障，將其轉(zhuǎn)化為顯性故障后再進(jìn)行分析和處理，降低故障排除工作難度。例如當(dāng)發(fā)現(xiàn)往復(fù)泵供液流量減少或停止供液現(xiàn)象后，可借助運(yùn)泵吸排壓力表進(jìn)行故障排查。注意排查過程中了解相關(guān)設(shè)備前一次故障處理的時間和方式，以便找出最佳處理方案。例如，某船舶運(yùn)行過程中突發(fā)控制液壓系統(tǒng)壓力值降低的問題，經(jīng)排查判斷為比例式溢流閥先導(dǎo)針閥故障引起，處理過程中發(fā)現(xiàn)雙聯(lián)式濾油器之前未經(jīng)過任何維護(hù)，因此斷定液壓系統(tǒng)壓力異常還可能與雙聯(lián)式濾油器有關(guān)，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)噪聲[3]。經(jīng)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)漏油器蓋密封性嚴(yán)重不足，對以上問題進(jìn)行同時處理，排除隱蔽性故障。

3.4.3 故障排除系統(tǒng)

從排除方式上劃分，船舶輪機(jī)故障可分為邏輯故障和物理故障兩類，傳統(tǒng)故障分析、處理方式依靠人工進(jìn)行，故障排除需消耗較高的人力及時間成本，且故障診斷精度不高。故障排除系統(tǒng)的應(yīng)用，將信息化手段引入到輪機(jī)設(shè)備故障處理工作中，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)自動化監(jiān)管及故障自動診斷。

故障排除系統(tǒng)分硬件和軟件兩部分。其中，硬件系統(tǒng)主要元件為數(shù)據(jù)采集器、分析器和處理器，實(shí)時采集輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，對比正常參數(shù)即可對故障或異常現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)管。軟件系統(tǒng)配合數(shù)據(jù)庫，可對故障原因做進(jìn)一步推理。例如，在系統(tǒng)故障診斷界面查詢對話框輸入故障現(xiàn)象關(guān)鍵詞，系統(tǒng)自動調(diào)出對應(yīng)數(shù)據(jù)集，給出判斷結(jié)果并在人機(jī)交互界面進(jìn)行顯示。通過實(shí)踐驗(yàn)證，該系統(tǒng)在船舶輪機(jī)故障診斷精度上要明顯高于傳統(tǒng)診斷方式。

4 ?結(jié)論

船舶輪機(jī)設(shè)備常見故障包括柴油機(jī)拉缸及爆缸故障、油泵故障、油水分離器故障、交匯點(diǎn)故障等。發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象后，依照科學(xué)流程進(jìn)行故障分析與診斷，可在最短時間內(nèi)找出故障發(fā)生原因，并對隱蔽性故障進(jìn)行排查。建議相關(guān)人員不斷總結(jié)輪機(jī)設(shè)備故障分析處理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合故障排除系統(tǒng)，保障輪機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡介：陳峰（1992-），男，山西霍州人，助理工程師，學(xué)士，主要從事船舶輪機(jī)設(shè)備及管路調(diào)試。