船舶柴油機(jī)啟動故障分析與研究

朱金濤 胡淋翔 楊曦

摘要：柴油機(jī)是船舶動力的重要來源，它有著非常復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，一旦柴油機(jī)發(fā)生故障，船舶將無法正常航行，因此，針對柴油機(jī)故障原因及排除方法進(jìn)行分析研究十分重要。鑒于此，以某船MAN 8L23/30A型中速柴油機(jī)無法啟動故障為例，具體分析了故障原因，并對其逐一分析研判排查，最終解決了柴油機(jī)故障，對于船舶柴油機(jī)類似故障的排除具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；啟動困難；啟動空氣系統(tǒng)

中圖分類號：U664.121.2；TH17? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號：1671-0797（2023）11-0071-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.11.019

0? ? 引言

某船配備兩臺MAN 8L23/30A型中速柴油機(jī)，為船艇提供動力。這款柴油機(jī)持續(xù)功率1 280 kW，額定轉(zhuǎn)速900 r/min，氣缸直徑225 mm，活塞行程300 mm。該柴油機(jī)采用壓縮空氣啟動，打開電源后，壓縮空氣經(jīng)空氣分配器進(jìn)入各氣缸，推動曲軸旋轉(zhuǎn)，柴油機(jī)應(yīng)在3～5 s內(nèi)正常啟動，若10 s內(nèi)啟動不了，則視為啟動故障[1]。本文就MAN 8L23/30A型柴油機(jī)無法正常啟動故障，通過從簡到繁、由表及里的方式，對故障原因展開分析。

1? ? 故障現(xiàn)象

在某次油料運(yùn)輸途中，當(dāng)日船艇柴油機(jī)工作正常，功率輸出也正常，但次日在備航準(zhǔn)備時，再次啟動柴油機(jī)卻發(fā)現(xiàn)異常，柴油機(jī)無法啟動。在做好主機(jī)的安全檢查和系統(tǒng)檢查后，打開啟動鑰匙，電磁閥有輕微動作，氣缸無爆炸聲，啟動轉(zhuǎn)速未建立，經(jīng)多次人工盤車，最終還是無法正常啟動柴油機(jī)。

2? ? 柴油機(jī)工作原理分析

2.1? ? 燃油供給系統(tǒng)

柴油機(jī)燃油系統(tǒng)運(yùn)行原理如下：燃油通過A1管路成功抵達(dá)燃油系統(tǒng)，在機(jī)帶燃油泵的幫助下，經(jīng)過燃油濾器的過濾凈化后，清潔的燃油流入高壓油泵，其中一部分燃油通過高壓油泵增壓流入高壓油管，再進(jìn)入噴油器內(nèi)，隨后進(jìn)入氣缸壓縮燃燒，剩余燃油因?yàn)榛亓鞯木壒柿魅階2管路中，最終進(jìn)入燃油日用柜[2]，如圖1所示。

若燃油系統(tǒng)出現(xiàn)故障，柴油機(jī)啟動時，氣缸里面缺乏燃油或是燃油不足都無法成功啟動。

（1）日用油柜內(nèi)沒油或燃油速閉閥未打開，燃油濾器或者燃油管路堵塞導(dǎo)致燃油油路不通；

（2）燃油管路有破裂、管路接頭松動，造成空氣進(jìn)入燃油系統(tǒng)，導(dǎo)致供油不暢，使得燃油壓力不足；

（3）供油總桿或油門齒條機(jī)械故障，出現(xiàn)卡滯，導(dǎo)致燃油不能順利抵達(dá)氣缸；

（4）燃油泵、高壓油泵或是噴油器出現(xiàn)問題，使得燃油壓力不夠；

（5）調(diào)速器出現(xiàn)問題，使得燃油不能順利抵達(dá)氣缸。

2.2? ? 啟動空氣系統(tǒng)

柴油機(jī)啟動空氣系統(tǒng)運(yùn)行原理如下：空壓機(jī)輸出的壓縮空氣（2.5～3.0 MPa）經(jīng)過空氣過濾器進(jìn)入主氣瓶，然后分成兩股，一股進(jìn)入啟動空氣進(jìn)口，另一股進(jìn)入超速停車空氣進(jìn)口，壓縮空氣經(jīng)過啟動空氣進(jìn)口后進(jìn)入各氣缸，從而推動曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)。若柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速在110 r/min以上，則能夠正常啟動。超速停車空氣進(jìn)口后面有一路連接到機(jī)械超速保護(hù)裝置的兩位三通閥，當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)動速度在最高值以上時，兩位三通閥會有所動作，壓縮空氣流入由氣缸中油門進(jìn)行控制，推動高壓油泵齒條回歸到零位上，柴油機(jī)會立即停車[3]，如圖2所示。

啟動空氣系統(tǒng)發(fā)生故障會使柴油機(jī)的啟動轉(zhuǎn)速不達(dá)標(biāo)，進(jìn)而無法成功啟動：

（1）主氣瓶中的壓縮空氣不足（2.5～3.0 MPa）或是系統(tǒng)管路出現(xiàn)泄漏，柴油機(jī)不能啟動；

（2）空氣濾清器阻塞時，將損害吸入氣體的效率，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)氣缸損壞，柴油機(jī)啟動困難；

（3）主啟動閥發(fā)生問題，壓縮空氣無法進(jìn)入各氣缸；

（4）電磁閥故障，不能打開啟動電磁閥閥芯；

（5）機(jī)械超速保護(hù)裝置發(fā)生異常，超速裝置致使柴油機(jī)三通閥啟動，油門接收壓縮空氣之后能夠動作，油門操控桿由于受到外力作用，將壓縮空氣傳輸?shù)礁邏河捅谬X條，使齒條歸于零位；

（6）活塞環(huán)或是缸套受損嚴(yán)重，使得氣缸壓縮壓力不達(dá)標(biāo)；

（7）閥門間距過小，閥門封閉不嚴(yán)，導(dǎo)致閥門泄漏，因?yàn)槲敫字械牟糠謿怏w在壓縮時會漏出，導(dǎo)致缸內(nèi)氣壓下降，噴入的混合物無法點(diǎn)燃，導(dǎo)致啟動困難。

3? ? 故障分析及排除

柴油機(jī)緊急啟動可以運(yùn)行，但無法建立正常啟動轉(zhuǎn)速，這表明問題出在啟動系統(tǒng)上，具體檢查流程如圖3所示。

（1）檢查主機(jī)燃油系統(tǒng)，清洗燃油濾芯，并排除管路中的空氣。

（2）對壓縮空氣罐和系統(tǒng)管路進(jìn)行檢查。氣瓶當(dāng)前的壓力是2.5 MPa，系統(tǒng)未見泄漏現(xiàn)象，密封正常；打開空氣過濾器外殼，檢查發(fā)現(xiàn)里面存在很少的雜質(zhì)，但是對進(jìn)氣量沒有影響，清洗后裝復(fù)。

（3）檢查減壓閥的參數(shù)值。檢查發(fā)現(xiàn)減壓閥的參數(shù)值是0.8 MPa，壓力正常。

（4）對機(jī)械超速裝置和油門控制桿進(jìn)行檢查，裝置和油門控制桿都不動作，則設(shè)備良好。

（5）檢查外觀未察覺到故障點(diǎn)，將電磁閥閥芯拆卸下來對其實(shí)施檢查，發(fā)現(xiàn)閥芯有少許金屬顆粒，并將兩個O型圈更換，清潔后裝復(fù)，還是未能成功啟動。

（6）檢查啟動電磁閥。將啟動按鈕開啟后，能聽到電磁閥“啪嗒”聲，這意味著電磁閥芯可以吸合。

（7）對啟動電磁閥線圈端電壓進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)線圈電壓21.2 V，機(jī)旁控制箱電壓22 V，蓄電池電壓24.5 V，通過調(diào)節(jié)集控室電源盒電壓，將電磁閥線圈端電壓調(diào)整至23.6 V。主機(jī)仍然無法啟動，故障依然存在。

（8）對主啟動閥展開檢查，主啟動閥外表未見異常，控制管路未見異常，拆卸主啟動閥后發(fā)現(xiàn)里面的柱塞銹蝕嚴(yán)重，柱塞表面都是水垢和銹渣，借助外力根本無法使其動作。在拆檢的過程中還看到啟動閥里面有非常多的異物和雜質(zhì)，腔室衛(wèi)生較差。

安裝上新的柱塞和密封圈，恢復(fù)主啟動閥，對柴油機(jī)主系統(tǒng)和子系統(tǒng)再次復(fù)檢，啟動柴油機(jī)，系統(tǒng)正常運(yùn)行，各運(yùn)行參數(shù)在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，故障排除。

綜合以上檢查，此次故障的主要原因是主啟動閥中的柱塞出現(xiàn)銹蝕，如圖4所示，使得空氣無法進(jìn)入各氣缸，柴油機(jī)缺乏足夠的原動力，導(dǎo)致柴油機(jī)無法正常啟動。

4? ? 柴油機(jī)保養(yǎng)注意事項(xiàng)

為降低船舶柴油機(jī)故障的發(fā)生頻率，提高柴油機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性，崗位人員應(yīng)該從以下方面多加注意[4]：

（1）每次停車時，盡快完成空氣瓶放殘工作，第一時間將系統(tǒng)里面的凝水及雜物排放出去，保證壓縮空氣有著良好的質(zhì)量及儲量；

（2）嚴(yán)格落實(shí)船艇保養(yǎng)制度，規(guī)范故障修理程序，做到膽大心細(xì)、按章操作，避免發(fā)生其他問題；

（3）嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范要求，將零部件拆卸下來進(jìn)行檢查和保養(yǎng)，確保設(shè)備能夠正常工作。

5? ? 結(jié)語

柴油機(jī)故障通常是一個小零件或小問題導(dǎo)致的，所以在排查故障原因時，要分析柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理、故障現(xiàn)象，結(jié)合柴油機(jī)運(yùn)行的實(shí)際環(huán)境，從簡到繁、由表及里、按系分段，仔細(xì)查找原因[5]，從而準(zhǔn)確判斷故障原因，順利排除柴油機(jī)故障，這也有利于節(jié)約人力、物力。作為崗位人員，在日常執(zhí)勤、保養(yǎng)過程中，要嚴(yán)格操作規(guī)程，做到精心維護(hù)、細(xì)心保養(yǎng)，要像愛護(hù)眼睛一樣愛護(hù)船艇設(shè)備，這樣才能保證各項(xiàng)任務(wù)的圓滿完成。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 周勇，朱鵬樹，陳星，等.核電站應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組慢啟動優(yōu)化研究[J].核科學(xué)與工程，2018，38（4）：689-695.

[2] 董慶豐，陽躍圖，李文豪，等.某船發(fā)電柴油機(jī)啟動困難故障分析與排除[J].中國修船，2020，33（5）：8-10.

[3] 陳中儒.MAN B&W型船用主機(jī)啟動困難原因分析及處理[J].珠江水運(yùn)，2014（13）：54-55.

[4] 盧新彪.內(nèi)燃機(jī)車爆發(fā)壓力測試儀的研制[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2004.

[5] 王利會.柴油發(fā)電機(jī)的故障檢修與維護(hù)保養(yǎng)[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2011（5）：100-101.

收稿日期：2023-02-16

作者簡介：朱金濤（1987—），男，江蘇泰州人，工程師，研究方向：船舶動力。