船用柴油機(jī)起動(dòng)故障分析及預(yù)防

王濤?薛俊帥

摘? 要：本文對(duì)某船柴油機(jī)在一些基本常見的起動(dòng)失敗原因進(jìn)行介紹，對(duì)故障產(chǎn)生進(jìn)行了機(jī)理分析，針對(duì)不同的故障特點(diǎn)采取不同的解決問題方法，通過解決故障問題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，舉一反三，提出了此類故障預(yù)防措施和方法。

關(guān)鍵詞：船用柴油機(jī)；起動(dòng)故障；故障分析；預(yù)防措施

0 引 言

船舶柴油機(jī)被稱為船舶的“心臟”，是船舶的動(dòng)力源泉。船舶柴油機(jī)起動(dòng)性能則是船舶重要的性能之一，船舶在漂航中如果需要進(jìn)行“閉碰”則要立即起動(dòng)柴油機(jī)，船舶錨泊發(fā)生溜錨等情況時(shí)也需要船舶能夠迅速啟動(dòng)柴油機(jī)，避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生，故船舶的起動(dòng)性能是否良好，關(guān)乎到船舶安全，因此下面針對(duì)船舶起動(dòng)失敗現(xiàn)象，對(duì)船舶起動(dòng)故障進(jìn)行分析，梳理原因以及如何做好預(yù)防工作。

1 典型故障分析

1.1起動(dòng)指令發(fā)出，但柴油機(jī)曲軸不轉(zhuǎn)動(dòng)

柴油機(jī)起動(dòng)需要大量高壓壓縮空氣進(jìn)入柴油機(jī)氣缸內(nèi)以推動(dòng)活塞運(yùn)行，從而使柴油機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到發(fā)火轉(zhuǎn)速。若在起動(dòng)中壓縮空氣無法到達(dá)氣缸內(nèi)部推動(dòng)活塞，則會(huì)導(dǎo)致曲軸無法旋轉(zhuǎn)的故障現(xiàn)象，其原因有以下幾種：

（1）柴油機(jī)起動(dòng)空氣進(jìn)氣管上截止閥未打開或柴油機(jī)控制空氣管路截止閥未打開。導(dǎo)致起動(dòng)空氣管路沒有壓縮空氣進(jìn)入氣缸或沒有控制空氣導(dǎo)致柴油機(jī)主起動(dòng)閥或氣缸氣動(dòng)閥無法開啟。

（2）柴油機(jī)主起動(dòng)閥故障導(dǎo)致起動(dòng)空氣無法通過或氣缸蓋上起動(dòng)閥故障導(dǎo)致壓縮空氣無法進(jìn)入氣缸。

（3）柴油機(jī)起動(dòng)空氣分配器故障，導(dǎo)致控制空氣無法開啟氣缸蓋上起動(dòng)閥。

（4）空壓機(jī)沒有向氣瓶內(nèi)提前打氣，空氣瓶內(nèi)壓縮空氣壓力不足，起動(dòng)空氣壓力過低，導(dǎo)致壓縮空氣無法推動(dòng)活塞運(yùn)行。

（5）柴油機(jī)示功閥、安全閥開啟或柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)間過長活塞環(huán)、缸套等磨損嚴(yán)重導(dǎo)致氣缸漏氣壓縮空氣流出氣缸。

（6）柴油機(jī)控制系統(tǒng)或電磁閥故障，起動(dòng)指令發(fā)出后，柴油機(jī)起動(dòng)電磁閥不動(dòng)作，導(dǎo)致控制空氣無法開啟主起動(dòng)閥。

1.2曲軸旋轉(zhuǎn)，但柴油機(jī)不發(fā)火

柴油機(jī)在起動(dòng)指令發(fā)出后，起動(dòng)程序正常動(dòng)作，壓縮空氣進(jìn)入氣缸，曲軸隨之開始旋轉(zhuǎn)但是柴油機(jī)始終無法發(fā)火進(jìn)行燃燒，導(dǎo)致柴油機(jī)在起動(dòng)程序結(jié)束后隨即停止。針對(duì)此類現(xiàn)象，其主要原因有以下幾種：

（1）柴油機(jī)手動(dòng)停車油門拉桿未抬起至起動(dòng)位置，燃油無法正常供應(yīng)導(dǎo)致柴油機(jī)不發(fā)火。

（2）柴油機(jī)轉(zhuǎn)速過低，啟動(dòng)空氣中慢轉(zhuǎn)閥故障，導(dǎo)致柴油機(jī)一直處在慢轉(zhuǎn)狀態(tài)。

（3）燃油系統(tǒng)或滑油系統(tǒng)供應(yīng)不正確，例如油柜內(nèi)無油、管路閥件開關(guān)位置不對(duì)、管路破損、濾器臟堵泵浦故障等。

（4）供油控制軸或調(diào)速器的負(fù)荷限制設(shè)定過低。起動(dòng)燃油限位裝置設(shè)定點(diǎn)不正確（該裝置作為起動(dòng)時(shí)控制油門量，防止在柴油機(jī)起動(dòng)時(shí)燃油過多的進(jìn)入，導(dǎo)致柴油機(jī)運(yùn)行不良）供油控制機(jī)構(gòu)卡滯等會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無法給柴油機(jī)正常供油，導(dǎo)致柴油機(jī)起動(dòng)失敗。

（5）外界溫度低時(shí)柴油機(jī)暖機(jī)工作做得不到位，導(dǎo)致柴油機(jī)啟動(dòng)失敗。

1.3柴油機(jī)發(fā)火不均勻，有些氣缸不發(fā)火

柴油機(jī)起動(dòng)后，發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)震動(dòng)大，通過報(bào)警系統(tǒng)顯示個(gè)別單缸排氣溫度明顯低于其他缸，若排氣溫度傳感器沒有問題則此時(shí)很大可能是柴油機(jī)某一單缸沒有正常發(fā)火，針對(duì)此類現(xiàn)象，其主要原因有一下幾種：

（1）噴油泵故障，如柱塞卡滯、出油閥彈簧斷裂、出油閥卡滯等，使高壓油泵無法正常供油，導(dǎo)致單缸出現(xiàn)缺油狀態(tài)不發(fā)火。

（2）噴油器故障，如噴嘴霧化不良，噴嘴堵塞、噴嘴針法偶件卡滯等，使噴油器無法向氣缸內(nèi)供應(yīng)霧化合格的燃油，導(dǎo)致柴油機(jī)單缸不發(fā)火。

（3）活塞環(huán)損壞嚴(yán)重或活塞環(huán)搭口重疊導(dǎo)致壓縮壓力過低，使氣缸內(nèi)無法形成高溫高壓環(huán)境，內(nèi)部無法燃燒，導(dǎo)致柴油機(jī)單缸不發(fā)火。

（4）高壓油泵與噴油器之間連接的高壓油管接頭未擰緊，使燃油在接頭處形成滲漏，致使高壓油管內(nèi)燃油壓力降低，無法開啟噴油器針閥，導(dǎo)致柴油機(jī)單缸不發(fā)火。

（5）噴油泵柱塞與套筒磨損嚴(yán)重導(dǎo)致漏油，致使壓力與供油量都達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致柴油機(jī)單缸不發(fā)火。

（6）柴油機(jī)進(jìn)排氣閥卡滯在開啟位置，使氣缸內(nèi)無法達(dá)到發(fā)火壓力，導(dǎo)致柴油機(jī)單缸不發(fā)火。

2 處置方法

2.1針對(duì)指令發(fā)出柴油機(jī)曲軸不旋轉(zhuǎn)故障的處置方法

（1）壓縮空氣系統(tǒng)壓力或供應(yīng)是否正常，閥件是否在正確的位置上，若空氣壓力過低則應(yīng)立即起動(dòng)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行補(bǔ)氣。

（2）柴油機(jī)主起動(dòng)閥、氣缸蓋起動(dòng)閥以及柴油機(jī)起動(dòng)空氣分配器等是否卡滯故障，則多為壓縮空氣系統(tǒng)供應(yīng)空氣清潔度不夠內(nèi)部含有水分、油或雜質(zhì)導(dǎo)致閥件卡滯無法正常工作，此時(shí)我們應(yīng)將故障閥件拆除進(jìn)行清潔，然后裝復(fù)，若閥件內(nèi)部如彈簧、柱塞等部件斷裂、磨損情況嚴(yán)重則應(yīng)進(jìn)行更換。

（3）柴油機(jī)控制系統(tǒng)故障或起動(dòng)電磁閥是否故障，對(duì)控制系統(tǒng)接線進(jìn)行檢查，對(duì)故障線組進(jìn)行更換或緊固，使其連接良好，若是起動(dòng)電磁閥故障則應(yīng)對(duì)電磁閥內(nèi)部進(jìn)行清潔，防止是因?yàn)榕K堵導(dǎo)致電磁閥卡滯，若清潔后依然故障則進(jìn)行更換。

2.2針對(duì)柴油機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)但不發(fā)火故障的處置方法

（1）檢查柴油機(jī)附屬設(shè)備是否正常，如燃油系統(tǒng)或滑油系統(tǒng)供給是否正常。當(dāng)柴油機(jī)起動(dòng)后如果燃油和滑油系統(tǒng)油柜缺油、濾器臟堵、泵浦故障、管路閥件開關(guān)不正確或管路破損等問題導(dǎo)致燃油、滑油無法正常流通也會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)無法起動(dòng)，針對(duì)這些問題，工作人員應(yīng)盡快將系統(tǒng)管路巡視檢查一遍，將閥件位置開關(guān)正確，對(duì)濾器進(jìn)行清潔，確保壓差、壓力、流量等相關(guān)參數(shù)沒有問題。

（2）檢查柴油機(jī)手動(dòng)停車油門拉桿位置是否正確，長時(shí)間的使用會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)手動(dòng)停車油門拉桿與供油軸之間接觸產(chǎn)生磨損，有時(shí)會(huì)發(fā)生“撞齒”現(xiàn)象，導(dǎo)致供油軸卡滯，調(diào)速器無法帶動(dòng)供油軸動(dòng)作，使柴油機(jī)啟動(dòng)失敗，此時(shí)應(yīng)將油門拉桿拆下，重新對(duì)準(zhǔn)齒輪嚙合，并將嚙合處涂抹潤滑脂以減小摩擦力，見圖1。

2021年9月，我船在一次啟動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)在起動(dòng)程序結(jié)束后空轉(zhuǎn)了兩圈便停止運(yùn)行，柴油機(jī)不發(fā)火燃燒，同時(shí)在起動(dòng)柴油機(jī)時(shí)，機(jī)旁的工作人員發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)調(diào)速器動(dòng)作后無法帶動(dòng)供油控制軸動(dòng)作，工作人員立即展開故障分析與查找，首先工作人員拆除供油控制軸與調(diào)速器連接螺栓，手動(dòng)活絡(luò)供油控制軸，發(fā)現(xiàn)活絡(luò)時(shí)即使用非常大的力也不能能掰動(dòng)供油控制軸，工作人員立即打開熱箱蓋進(jìn)行檢查，在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)在最右端手動(dòng)停車油門拉桿與供油控制軸配合處齒輪相撞卡死在初始位置無法動(dòng)作，造成調(diào)速器在起動(dòng)階段無法帶動(dòng)供油控制軸正常動(dòng)作，導(dǎo)致柴油機(jī)起動(dòng)失敗，工作人員通過調(diào)整將其位置重新調(diào)整歸位。用二硫化鉬進(jìn)行潤滑，再次反復(fù)活絡(luò)供油控制軸直至無卡滯現(xiàn)象，再次起動(dòng)柴油機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，故障消除。

（3）若在起動(dòng)柴油機(jī)過程中發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速過低，一直處于慢轉(zhuǎn)狀態(tài)，則應(yīng)對(duì)啟動(dòng)空氣中慢轉(zhuǎn)閥進(jìn)行檢查，首先檢查慢轉(zhuǎn)電磁閥動(dòng)作是否正常，若故障為慢轉(zhuǎn)電磁閥失靈，則應(yīng)進(jìn)行更換，若慢轉(zhuǎn)電磁閥沒問題則需要對(duì)慢轉(zhuǎn)閥進(jìn)行檢查，查看閥體是否因雜質(zhì)或壓縮空氣中的水汽導(dǎo)致閥體銹蝕卡滯，使其一直處于慢轉(zhuǎn)狀態(tài)無法復(fù)位，對(duì)應(yīng)檢查結(jié)果進(jìn)行清潔保養(yǎng)。

（4）若判斷原因?yàn)楣┯涂刂戚S或調(diào)速器的負(fù)荷限制設(shè)定過低，起動(dòng)燃油限位裝置設(shè)定點(diǎn)不正確，則會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)起動(dòng)時(shí)燃油供應(yīng)量不足，柴油機(jī)無法啟動(dòng)，這時(shí)應(yīng)重新進(jìn)行設(shè)定。

（5）針對(duì)外界環(huán)境溫度低時(shí)柴油機(jī)起動(dòng)失敗，工作人員應(yīng)提前判斷天氣溫度對(duì)柴油機(jī)的影響，提前做好柴油機(jī)暖機(jī)工作，將燃油、滑油、冷卻水等溫度提高，必要時(shí)對(duì)有閉式循環(huán)淡水冷卻系統(tǒng)的柴油機(jī)加注防凍液。

2.3針對(duì)柴油機(jī)發(fā)火不均勻，有些氣缸不發(fā)火故障的處置

（1）柴油機(jī)長時(shí)間運(yùn)行，高壓油管與高壓油泵、噴油器等連接處很容易出現(xiàn)松動(dòng)或磨損，這些部位一旦異常就會(huì)造成燃油泄漏，導(dǎo)致柴油機(jī)單缸排氣溫度異常，工作人員發(fā)現(xiàn)排氣溫度異常時(shí)應(yīng)對(duì)高壓油管泄漏管進(jìn)行泄漏量檢查，發(fā)現(xiàn)有燃油泄漏時(shí)應(yīng)用扭力扳手對(duì)連接處進(jìn)行規(guī)定扭力的復(fù)緊，必要時(shí)對(duì)高壓油管整體進(jìn)行更換。

（2）若判斷為柴油機(jī)高壓油泵故障、則應(yīng)對(duì)高壓油泵進(jìn)行檢修，常見的高壓油泵故障有出油閥彈簧斷裂，出油閥卡滯、出油閥磨損嚴(yán)重、柱塞套筒偶件磨損嚴(yán)重、高壓油泵O型圈損壞漏油、齒圈齒條卡滯或裝配不正確等問題，針對(duì)這些問題若是與出油閥和柱塞套筒等部件相關(guān)，因其為相互配合的精密偶件建議整套更換，若為高壓油泵Ｏ型圈損壞則對(duì)應(yīng)換新，若為齒圈齒條卡滯等問題則拆解高壓油泵后進(jìn)行清潔、上油從新裝配即可。

（3）若判斷為噴油器故障則應(yīng)將噴油器從氣缸蓋上拔出，解體噴油器對(duì)其進(jìn)行清潔以及相應(yīng)部件的更換，其中噴油器針閥偶件為精密偶件應(yīng)整體進(jìn)行更換，若噴油嘴堵塞則應(yīng)將油嘴用化學(xué)除碳劑清洗干凈（需要采用廠家提供的品牌），或用煤油、輕柴油等浸泡后用專用通針對(duì)噴油嘴進(jìn)行疏通，結(jié)束以后進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，對(duì)其密封性、起噴壓力、霧化效果進(jìn)行測試，測試合格后進(jìn)行裝復(fù)。

2022年3月，我船在低負(fù)荷運(yùn)行或柴油機(jī)突加、突減負(fù)荷時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)單缸最低排氣溫度與最高排氣溫度相差120℃以上，單缸最低溫度在100℃以下，排氣溫度見圖2。

集控室發(fā)出報(bào)警之后柴油機(jī)開始降負(fù)荷，影響著柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行和船舶安全。工作人員及時(shí)吊缸檢查進(jìn)行了故障分析與查找，最終發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)第八缸噴油器結(jié)碳嚴(yán)重，見圖3。

噴油器油頭噴孔部分堵塞，定位故障原因后，工作人員立即進(jìn)行處置，對(duì)噴油器拆檢，噴油器油頭噴孔進(jìn)行疏通，后進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，驗(yàn)證合格后裝復(fù)，故障得到有效解決，見圖4。

（4）若在起機(jī)時(shí)聽到柴油機(jī)曲軸箱內(nèi)部有氣體流動(dòng)聲音，則多為氣缸活塞環(huán)磨損嚴(yán)重或活塞環(huán)搭扣重疊，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行吊缸檢查，對(duì)磨損的活塞環(huán)進(jìn)行更換以及從新布置活塞環(huán)搭扣角度以增強(qiáng)柴油機(jī)燃燒室密封性能。若在缸頭位置聽到強(qiáng)烈的氣流聲則可能是進(jìn)排氣閥卡滯在開啟位置，也稱之為負(fù)氣閥間隙，此時(shí)應(yīng)對(duì)氣閥進(jìn)行清潔活絡(luò)，必要時(shí)進(jìn)行更換，同時(shí)對(duì)氣閥間隙重新進(jìn)行調(diào)整，使其在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

3 預(yù)防措施

船舶柴油機(jī)的很多故障都不是突發(fā)的，都是由于長時(shí)間工作在不良環(huán)境中柴油機(jī)的狀態(tài)慢慢變差積累成形成故障，所以預(yù)防措施是減少柴油機(jī)發(fā)生故障的關(guān)鍵手段，下面將從設(shè)備維護(hù)、人員能力、管理制度、運(yùn)行管理四個(gè)方面進(jìn)行闡述，預(yù)防措施應(yīng)該如何開展：

（1） 船舶柴油機(jī)就像我們的愛車一樣需要及時(shí)的進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，這樣才能確保它能安全有效的運(yùn)行。設(shè)備維護(hù)是有效減小設(shè)備發(fā)生故障的重要手段，這就需要工作人員按照說明書嚴(yán)格的執(zhí)行船舶柴油機(jī)的保養(yǎng)規(guī)程，運(yùn)行一定時(shí)間后按照說明書上的時(shí)間進(jìn)行船舶小修、船舶中修、船舶大修。按照運(yùn)行時(shí)間以及實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)對(duì)柴油機(jī)運(yùn)動(dòng)部件加注符合標(biāo)號(hào)的滑油或潤滑脂以及及時(shí)的對(duì)濾器進(jìn)行清潔更換，時(shí)常對(duì)柴油機(jī)做好檢查，尤其是在柴油機(jī)停機(jī)時(shí)要及時(shí)細(xì)致的檢查設(shè)備內(nèi)部一些平時(shí)檢查不到的地方。巡視檢查與維護(hù)保養(yǎng)時(shí)需要留心觀察，許多故障的出現(xiàn)都有明顯的前兆，一旦發(fā)現(xiàn)存在安全隱患要及時(shí)的進(jìn)行保養(yǎng)消除，在柴油機(jī)起動(dòng)與停止時(shí)是傾聽柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否良好的最佳機(jī)會(huì)，需要人員在機(jī)旁細(xì)致的傾聽柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音以判斷設(shè)備運(yùn)行情況。此外，對(duì)于附屬設(shè)備來說保養(yǎng)也是尤為重要的以確保附屬設(shè)備為柴油機(jī)提供優(yōu)質(zhì)的燃油、滑油、空氣、冷卻水等物質(zhì)，這可以有效的減少柴油機(jī)故障發(fā)生的幾率。

（2） 船舶發(fā)生故障以及嚴(yán)重的安全事故，大多數(shù)都是由于人員對(duì)設(shè)備掌握不清楚，隨意操作導(dǎo)致的，所以人員的能力關(guān)乎柴油機(jī)能否安全可靠的運(yùn)行，作為工作人員要掌握柴油機(jī)的工作原理，熟悉機(jī)艙的布置，要做到熟知每條管路的走向，每個(gè)閥件的位置，每個(gè)系統(tǒng)上都有哪些設(shè)備以及系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。在操作設(shè)備時(shí)要求人員具備較高的操作水平，這能極大的減少因人為操作帶來的危險(xiǎn)和故障的發(fā)生。同時(shí)工作人員要用心積累經(jīng)驗(yàn)，任何一本操作說明都代替不了一名經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員，認(rèn)真值班巡視并及時(shí)比對(duì)設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常問題需要及時(shí)匯報(bào)。

（3） 一個(gè)好的管理制度能夠有效的較少船舶故障的發(fā)生，作為管理人員應(yīng)當(dāng)制定一個(gè)清晰的管理制度，明確人員分工細(xì)化人員工作內(nèi)容，將每一個(gè)設(shè)備的管理，每一項(xiàng)保養(yǎng)的內(nèi)容都落實(shí)到個(gè)人并要形成有效的閉環(huán)。在設(shè)備操作上實(shí)行雙人雙崗制度，操作設(shè)備后要復(fù)核復(fù)查以盡可能的減少因人員失誤而導(dǎo)致故障的發(fā)生。同時(shí)實(shí)行監(jiān)管制度與獎(jiǎng)懲制度，工作人員相互提醒，相互監(jiān)督，形成良好的工作習(xí)慣以減少船舶故障的發(fā)生。

（4） 對(duì)柴油機(jī)運(yùn)行中進(jìn)行管理不僅能使船舶經(jīng)濟(jì)性提升還能使柴油機(jī)的使用壽命得到延長，在運(yùn)行中人員要盡可能的減少柴油機(jī)突加突減負(fù)荷的情況，避免柴油機(jī)長時(shí)間低負(fù)荷工況下運(yùn)行，這能減少柴油機(jī)燃燒狀況不良而導(dǎo)致噴油器積碳嚴(yán)重，有效的提高了柴油機(jī)的壽命與可靠性。在惡劣海況時(shí)要及時(shí)的進(jìn)行柴油機(jī)負(fù)荷限制必要時(shí)調(diào)整船舶吃水以防止船舶柴油機(jī)出現(xiàn)飛車等危險(xiǎn)情況發(fā)生。

4 結(jié)束語

船舶柴油機(jī)問題繁多復(fù)雜，遇見問題后要根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)以及設(shè)備特性從簡單方向入手，從簡到難逐步排查解決故障，本文根據(jù)柴油機(jī)起動(dòng)失敗表現(xiàn)出的故障現(xiàn)象，從故障現(xiàn)象方面入手進(jìn)行分析，逐步排查問題，根據(jù)問題的不同制定相應(yīng)的解決措施，從而解決設(shè)備的故障。

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作者簡介：

王濤，大專，研究方向：船舶柴油機(jī)起動(dòng)故障，（E-mail）1286597204@qq.com，13915304601