16V240ZJB型柴油機(jī)“水錘”的 危害分析及防控措施

謝曉虎 張磊

摘 要：內(nèi)燃機(jī)車的原動力是柴油機(jī)，柴油機(jī)發(fā)生“水錘”將會造成嚴(yán)重的機(jī)械事故，嚴(yán)重時會造成柴油機(jī)報廢，給機(jī)車安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。本文對引起16V240ZJB型柴油機(jī)“水錘”原因進(jìn)行了介紹，結(jié)合實(shí)際案例對“水錘”造成的危害進(jìn)行了分析，提出了預(yù)防“水錘”危害的防控措施。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車;柴油機(jī);水錘;原因;危害;防控措施

一、“水錘”的基本概念

通常情況下，將柴油機(jī)處于開始運(yùn)動或運(yùn)動狀態(tài)下，異常進(jìn)入變化著的氣缸容積內(nèi)的液體受活塞上行運(yùn)動壓縮而傳遞壓強(qiáng)，并破壞運(yùn)動部件沿正常配氣相位規(guī)律運(yùn)動位移所造成的動力機(jī)械破損事故，稱為液體錘擊事故。

“水錘”是內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)在啟機(jī)或機(jī)車運(yùn)行中，當(dāng)漏入燃燒室的水量達(dá)到一定程度時會發(fā)生。因水的不可壓縮性產(chǎn)生巨大的沖擊力作用在活塞頂和汽缸蓋，會造成氣缸蓋碎裂、連桿彎曲等機(jī)械事故;同時也會造成機(jī)油乳化，給機(jī)車運(yùn)行造成影響。

二、引起柴油機(jī)“水錘”的原因

在內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)用及檢修過程中，通常以下四種原因會導(dǎo)致水進(jìn)入柴油機(jī)燃燒室;當(dāng)水量達(dá)到一定數(shù)量時，伴隨著機(jī)車乘務(wù)員或檢修人員不當(dāng)?shù)牟僮鳎陀锌赡馨l(fā)生柴油機(jī)“水錘”。

1.氣缸蓋鑄造缺陷、水腔裂漏，氣門折斷打壞汽缸蓋水腔，水進(jìn)入燃燒室。

2.氣缸套鑄造缺陷、穴蝕穿孔，水進(jìn)入燃燒室。

3.中冷器冷卻水管裂漏，水隨增壓后的空氣進(jìn)入穩(wěn)壓箱，經(jīng)過進(jìn)氣支管進(jìn)入燃燒室。

4.室外下雨，雨水經(jīng)排煙管、增壓器渦輪端、排氣總管、支管進(jìn)入燃燒室。

三、“水錘”實(shí)例

2020年3月8日，獨(dú)石化鐵路運(yùn)輸公司配屬的一臺DF4B型在用機(jī)車（9495號）柴油機(jī)（16V240ZJB型）發(fā)生“水錘”。當(dāng)日，夜班接班后，乘務(wù)員檢查完機(jī)車，按程序啟動柴油機(jī);按下啟機(jī)按鈕后，柴油機(jī)啟動不起來。打開示功閥甩車，發(fā)現(xiàn)9缸有水噴出。檢修人員檢查發(fā)現(xiàn)9缸連桿彎曲，缸套有碎片掉落，柴油機(jī)發(fā)生“水錘”。經(jīng)過分析判斷，確認(rèn)為9缸氣缸蓋水腔裂漏導(dǎo)致冷卻水進(jìn)入燃燒室，從而引發(fā)“水錘”。

四、“水錘”的危害

柴油機(jī)發(fā)生“水錘”后，會導(dǎo)致氣缸內(nèi)液體壓強(qiáng)大于燃燒室組成部件的強(qiáng)度極限，通過材料彈性變形極限范圍得不到釋放，造成相關(guān)零部件發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致錘擊事故的形成，造成嚴(yán)重的機(jī)械破損。含有液體的部件破損后，液體無規(guī)律的大量泄漏，通過柴油機(jī)進(jìn)、排氣系統(tǒng)和氣門重疊角，將其輸入其余工作良好的氣缸內(nèi)，從而會造成多缸柴油機(jī)的重大機(jī)械破損。機(jī)械破損的后果如：氣缸蓋錘裂、氣門彎曲或斷裂、搖臂軸座斷裂、活塞銷變形、活塞銷座斷裂、連桿彎曲、氣缸套嚴(yán)重拉傷及下邊緣被彎曲的連桿打碎、主軸承和連桿軸承碾片、曲軸連桿徑拉傷或斷裂、機(jī)體主軸承孔變形或打壞機(jī)體、廢氣渦輪增壓器被打壞、潤滑油和冷卻水報廢等一系列嚴(yán)重后果，而使機(jī)車失去原動力。

五、防范控制措施

1.加強(qiáng)機(jī)車運(yùn)用和檢修人員防止柴油機(jī)水錘事故的技術(shù)教育，使他們熟悉水錘事故發(fā)生前的故障現(xiàn)象、產(chǎn)生原因和具體檢查步驟，并要掌握有關(guān)應(yīng)急處理的方法。

2.柴油機(jī)啟動前，將打開空氣穩(wěn)壓箱排污閥作為檢車的必檢項(xiàng)目，必須進(jìn)行空氣穩(wěn)壓箱積水狀態(tài)檢查，確認(rèn)無誤后方可啟動，否則不準(zhǔn)啟機(jī)。

3.對于長時間停留、空氣系統(tǒng)部件故障經(jīng)過檢修后的第一次啟動、冷卻水位異常下降原因不詳?shù)牟裼蜋C(jī)，首次啟動前不僅要打開空氣穩(wěn)壓箱的排污閥，而且必須要打開示功閥進(jìn)行甩車檢查，確認(rèn)是否有積水后方可啟動。

4.柴油機(jī)啟動過程中，如若出現(xiàn)啟動困難或者產(chǎn)生憋車的抖動狀態(tài)，應(yīng)立即停止啟動行為，并要分別打開空氣穩(wěn)壓箱排污閥、示功閥，進(jìn)行各部件泄漏情況的檢查，此時切不可盲目重復(fù)啟動，更不準(zhǔn)采用搬齒條拉桿的辦法強(qiáng)迫啟動柴油機(jī)。

5.運(yùn)用中，發(fā)現(xiàn)水箱水位變化較大時，首先判斷是內(nèi)漏還是外漏，如外漏及時處理，如內(nèi)漏必須停機(jī)。

6.停車時，檢查柴油機(jī)發(fā)現(xiàn)各缸有水泄漏時，必須停機(jī)打開示功閥，盤車檢查，不準(zhǔn)用甩車的方法檢查。

7.甩車過程中示功閥有水噴出時的判斷。（1）甩車時左右兩排各缸示功閥均有水噴出，原因應(yīng)是中冷器漏或下大雨造成的。（2）甩車時只有1個或幾個缸示功閥噴水，原因可能是汽缸蓋裂損或汽缸蓋穿漏造成的。（3）如果停機(jī)狀態(tài)下機(jī)車受大雨淋后，甩車時左右兩排各缸示功閥均有水噴出，甩完車后啟機(jī)未見異常，可確認(rèn)燃燒室內(nèi)的水是由于大雨漏進(jìn)的，水甩凈后機(jī)車可正常運(yùn)用。發(fā)現(xiàn)個別示功閥有水噴出時，在未判明原因前不得再啟機(jī)。

8.柴油機(jī)啟機(jī)后膨脹水箱水位出現(xiàn)異常時的判斷。（1）水位不正常升高，是由于氣缸工作后高壓的燃?xì)馔ㄟ^汽缸蓋、汽缸套的裂紋竄入冷卻水腔，使膨脹水箱水位上升。未發(fā)生水錘時，可逐個停缸觀察膨脹水箱水位;如水位回落則表明該缸汽缸蓋、汽缸套裂漏或穿孔，此時不再啟機(jī)。（2）膨水箱水位有下降趨勢，說明冷卻水系統(tǒng)的水在流向燃燒室。如此時柴油機(jī)排氣煙色也不正常，應(yīng)分析為中冷器的水管裂漏。因中冷器水壓大于增壓空氣壓力，因此，啟機(jī)后水泵的工作壓力使冷卻水經(jīng)中冷器水管裂漏處進(jìn)入空氣腔內(nèi)，隨增壓空氣進(jìn)入穩(wěn)壓箱、進(jìn)氣支管至氣缸內(nèi)，進(jìn)入缸內(nèi)的水達(dá)到一定量時，柴油機(jī)將會發(fā)生“水錘”。

六、結(jié)束語

綜上所述，16V240ZJB型柴油機(jī)“水錘”是因某種原因?qū)е麓罅康乃M(jìn)入柴油機(jī)燃燒室而引起的對柴油機(jī)危害較大的病害。通過對諸多“水錘”事故案例的分析可以看出，柴油機(jī)發(fā)生“水錘”有相當(dāng)一部分原因是人為因素造成的。如果大家對防止“水錘”工作高度重視，防控措施落實(shí)到位，乘務(wù)及檢修人員能充分掌握防止“水錘”發(fā)生的業(yè)務(wù)技能，將會對機(jī)車運(yùn)用安全提供更有力的保障。

（作者單位：新疆獨(dú)山子石化公司鐵路運(yùn)輸公司）

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