某船發(fā)電柴油機(jī)排氣閥故障實(shí)例分析

王志浩 王洪發(fā) 李懷元 黃良云

摘 要：船舶發(fā)電機(jī)是船舶電力系統(tǒng)最重要的組成部分，也是使用頻率最高的設(shè)備之一。快速準(zhǔn)確排除船舶發(fā)電機(jī)故障，對保障各種設(shè)備的正常運(yùn)行以及船舶安全航行具有重要意義。現(xiàn)介紹某船發(fā)電柴油機(jī)突發(fā)增壓器嘯叫、喘振、補(bǔ)氣電磁閥報(bào)警、功率報(bào)警、氣缸排溫異常低的故障實(shí)例，并結(jié)合故障現(xiàn)象進(jìn)行分析定位，總結(jié)了導(dǎo)致排氣閥閥桿斷裂的原因和設(shè)備維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)方法，對類似故障的分析研判和后續(xù)處置具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī);增壓器;排氣閥;喘振;故障

1 故障現(xiàn)象及定位

某船在航行期間，崗位人員突然聽到機(jī)艙傳出發(fā)電柴油機(jī)增壓器短暫的嘯叫異響，同時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)功率從原始55%負(fù)載不斷下降，還出現(xiàn)補(bǔ)氣電磁閥報(bào)警、功率報(bào)警。為全力保障電力暢通穩(wěn)定，崗位人員迅速遙控啟動備用發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)并對故障發(fā)電機(jī)解列，在前往現(xiàn)場進(jìn)行應(yīng)急處置和故障排除時(shí)未聽到異響，檢查各參數(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)掃氣箱溫度上升至90 ℃（正常為40 ℃左右），且1#缸排溫為160 ℃，與其余各缸排溫存在較大偏差，崗位人員迅速對故障發(fā)電機(jī)組進(jìn)行停機(jī)檢查。

崗位人員根據(jù)故障現(xiàn)象對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行故障排查：

（1）對增壓器空氣系統(tǒng)進(jìn)行檢查，重點(diǎn)試驗(yàn)了補(bǔ)氣電磁閥的功能是否完好，檢查增壓器氣路是否通暢，結(jié)果表明增壓器氣路通暢并無堵塞，且調(diào)閱故障機(jī)組增壓空氣轉(zhuǎn)速、原動機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)頻率曲線圖，如圖1所示，發(fā)現(xiàn)故障時(shí)增壓器轉(zhuǎn)速確實(shí)下降，且隨后出現(xiàn)短暫的轉(zhuǎn)速及頻率上升，說明故障時(shí)增壓器轉(zhuǎn)速下降引起增壓空氣壓力不足，導(dǎo)致機(jī)組功率下降和調(diào)速器自動調(diào)整，引起轉(zhuǎn)速和頻率短暫上升，整個(gè)過程確需補(bǔ)氣電磁閥動作補(bǔ)氣，因此排除了補(bǔ)氣電磁閥故障導(dǎo)致的誤報(bào)警可能。

（2）對空冷器進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)凝水及臟堵情況，排除了空冷器不暢導(dǎo)致增壓空氣壓力低報(bào)警的可能。

（3）對增壓器淡水溫度進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)增壓器淡水進(jìn)出機(jī)溫度正常，排除了淡水系統(tǒng)故障引起掃氣箱溫度異常的可能。

（4）對排溫異常的1#缸進(jìn)行檢查，首先檢查排氣閥間隙，發(fā)現(xiàn)排氣閥間隙較小，隨后拆除搖臂機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)排氣閥閥桿斷裂（圖2）。崗位人員隨即拆除1#缸搖臂機(jī)構(gòu)并進(jìn)行吊缸檢查，發(fā)現(xiàn)其余進(jìn)排氣閥閥盤不同程度變形，其中一個(gè)排氣閥閥盤下端碎裂，底部貫穿活塞并斜插于活塞頂部。

正是由于1#缸排氣閥閥桿斷裂，燃燒后部分廢氣隨進(jìn)氣閥倒灌至掃氣箱，引起掃氣箱里增壓空氣溫度異常升高，同時(shí)排煙總管廢氣量下降，導(dǎo)致增壓器轉(zhuǎn)速下降，增壓空氣壓力與機(jī)組運(yùn)行工況嚴(yán)重不匹配，Lambda氣缸底部補(bǔ)氣電磁閥信號觸點(diǎn)接通，且超過設(shè)定的10 s延時(shí)報(bào)警值，在增壓器轉(zhuǎn)速下降初期，調(diào)速器自動調(diào)整出現(xiàn)短時(shí)突加負(fù)荷引起原動機(jī)轉(zhuǎn)速及發(fā)電機(jī)頻率上升，因而產(chǎn)生增壓器嘯叫、喘振、補(bǔ)氣電磁閥報(bào)警、功率報(bào)警、1#缸排溫異常等現(xiàn)象。至此，故障得以定位。

2 故障原因分析

造成閥桿斷裂的原因通常包括：

（1）油料品質(zhì)問題。油料品質(zhì)差易導(dǎo)致積垢和結(jié)炭現(xiàn)象的出現(xiàn)，附著在氣閥與閥座接觸面，導(dǎo)致氣閥偏心，不規(guī)整運(yùn)動，最終造成閥桿疲勞斷裂。

（2）氣閥間隙不當(dāng)。間隙過大，閥桿溫度升高，導(dǎo)管內(nèi)滑油因高溫結(jié)炭，燃燒物在間隙中沉積;間隙過小，氣閥工作熱膨脹后也易與導(dǎo)管產(chǎn)生磨損，兩者都會造成閥桿斷裂。

（3）閥桿質(zhì)量問題。閥桿本身質(zhì)量存在問題，在頻繁撞擊和高溫環(huán)境的雙重影響下機(jī)械強(qiáng)度降低，最終發(fā)生斷裂。

（4）長期運(yùn)行磨損腐蝕。氣閥閥盤長期在高溫高壓運(yùn)行中與閥座撞擊易產(chǎn)生變形，如受到燃?xì)庵械奶苛＜捌渌s質(zhì)沖刷，長期累積產(chǎn)生傷痕，均會造成閥盤落座不平穩(wěn)，閥桿受力不平衡。且氣閥閥桿與導(dǎo)管長期在高溫環(huán)境下往復(fù)運(yùn)動易產(chǎn)生摩擦磨損，導(dǎo)致閥桿偏心，產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，同樣易引起閥桿受力不平衡，造成閥桿斷裂。

該船發(fā)電柴油機(jī)組使用-10號柴油，進(jìn)入噴射系統(tǒng)前需經(jīng)過油柜粗濾器及機(jī)體精濾器兩道過濾，崗位人員定期組織油柜放殘及濾器清潔，近幾次濾器清潔均未發(fā)現(xiàn)異常，且查閱故障機(jī)組值班本燃油壓力無異常，其余4臺機(jī)組燃油壓力也正常，因此可排除油料品質(zhì)的問題;船舶航行前，崗位人員對5臺發(fā)電機(jī)組氣閥間隙進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)異常，查閱近半個(gè)月以來機(jī)組運(yùn)行排溫?cái)?shù)據(jù)均正常，因此可排除氣閥間隙不當(dāng)因素;經(jīng)調(diào)閱維護(hù)保養(yǎng)記錄，本批次排氣閥為2015年發(fā)電機(jī)運(yùn)行16 000 h原廠家保養(yǎng)時(shí)進(jìn)行的統(tǒng)一更換，近期未進(jìn)行過單獨(dú)更換，因此可基本排除閥桿質(zhì)量問題。目前，該船5臺發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間分別為：1#發(fā)電機(jī)31 412 h、2#發(fā)電機(jī)31 720 h、3#發(fā)電機(jī)31 317 h、4#發(fā)電機(jī)30 815 h、5#發(fā)電機(jī)30 568 h，均已接近第二個(gè)16 000 h大修周期，需對進(jìn)排氣閥進(jìn)行拆檢維護(hù)。在2015年16 000 h大修時(shí)，就因排氣閥閥盤與閥座長期在高溫高壓環(huán)境中運(yùn)行產(chǎn)生變形，對所有排氣閥進(jìn)行了換新，因此本次該發(fā)電柴油機(jī)組故障是由排氣閥長期工作造成閥盤變形，進(jìn)而引起閥桿受力不均，應(yīng)力集中導(dǎo)致閥桿斷裂的可能性較大。

3 發(fā)電機(jī)運(yùn)行管理

基于上述發(fā)電柴油機(jī)故障因素，在各項(xiàng)航行保障中只能選擇其他4臺發(fā)電機(jī)組交替運(yùn)行使用，為防止其他機(jī)組故障，做了針對性的維護(hù)保養(yǎng)和運(yùn)行檢查，并總結(jié)出以下四點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)做法：一是“交接”，主要是在交接班時(shí)對值班期間檢查的現(xiàn)象和運(yùn)行情況做好進(jìn)一步的明確;二是“檢查”，到達(dá)現(xiàn)場觀察機(jī)組本身有無明顯異常（如跑冒滴漏或影響運(yùn)行的雜物等），各參數(shù)運(yùn)行狀態(tài)是否在規(guī)定范圍，油柜液位是否在規(guī)定范圍;三是“聽”，在檢查時(shí)通過銅棒傾聽發(fā)電機(jī)組各缸運(yùn)行聲音，不放過任何異常聲響;四是“聞”，通過嗅聞機(jī)組有無異味，判斷有無漏油或排煙管漏煙等情況。

4 總結(jié)及建議

發(fā)電柴油機(jī)是船舶的電力來源，其運(yùn)行好壞直接影響著船舶電力的供應(yīng)，故障嚴(yán)重時(shí)會造成巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，在日常的維護(hù)管理中崗位人員應(yīng)加強(qiáng)業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，提高發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，正確操作保養(yǎng)與發(fā)電柴油機(jī)相關(guān)的每一臺設(shè)備，保養(yǎng)完畢后應(yīng)及時(shí)復(fù)查復(fù)核，并在值班巡視中加大巡查力度，為船舶電力安全提供可靠保障。

根據(jù)本文所述的故障產(chǎn)生原因和后續(xù)處置安排，建議從以下三個(gè)方面加強(qiáng)對發(fā)電柴油機(jī)在內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作：一是密切關(guān)注設(shè)備狀態(tài)管控，定期開展設(shè)備檢查工作，為排除設(shè)備隱患，避免設(shè)備出現(xiàn)問題，需要崗位人員切實(shí)掌握設(shè)備狀態(tài)和維修保養(yǎng)周期等重要信息，這對緊前謀劃和開展設(shè)備保養(yǎng)工作，確保設(shè)備狀態(tài)穩(wěn)定可靠有著重要的意義。二是科學(xué)有效地制訂設(shè)備保養(yǎng)計(jì)劃，當(dāng)前，受疫情影響，船舶靠港時(shí)間進(jìn)一步縮短，無法集中時(shí)間一次性完成大量保養(yǎng)工作。這就需要科學(xué)制訂設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，將原先系統(tǒng)的保養(yǎng)工作化整為零，適應(yīng)當(dāng)前形勢要求，提前聯(lián)系維修廠家，協(xié)調(diào)備件，確保靠港即修，充分利用短暫的靠港時(shí)間穿插開展設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作。三是全面提升崗位人員專業(yè)技能，培養(yǎng)一批能夠提前發(fā)現(xiàn)并有效處理故障的技術(shù)骨干，高效開展設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)和故障應(yīng)急處置工作。

收稿日期：2021-04-06

作者簡介：王志浩（1990—），男，山東菏澤人，技術(shù)員，研究方向：柴油機(jī)管理與維修。