船舶發(fā)電柴油機(jī)的管理與典型故障分析

船舶發(fā)電柴油機(jī)的管理與典型故障分析船舶發(fā)電柴油機(jī)的管理與典型故障分析發(fā)布時(shí)間:2009-03-05

瀏覽次數(shù):1837摘要：對(duì)比雅馬（YANMAR）、大發(fā)（DAIHATSU）和瓦錫蘭（WARTSILA）3種典型型號(hào)船舶發(fā)電柴油機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)；分析典型故障；提出管理建議，減少機(jī)械事故的發(fā)生。關(guān)鍵詞：輔機(jī)比較故障分析0引言目前，我國(guó)遠(yuǎn)洋船舶使用的發(fā)電柴油機(jī)主要是YANMAR、DAIHATSU和WARTSILA這3類(lèi)型號(hào)。中遠(yuǎn)散貨運(yùn)輸公司“晶瑩?！?、“安琪海”等輪的發(fā)電柴油機(jī)為YANMARM200L，“泰谷?！?、“泰山?！薄ⅰ疤┌埠！钡容喌陌l(fā)電柴油機(jī)為DAIHATSU6DSD-22。WARTSILA4L20型發(fā)電柴油機(jī)在90年代后期配船較多，如“許昌?！奔?xì)濾器，并配有小離心濾器。油冷卻器海水冷卻，設(shè)有自動(dòng)調(diào)溫及手動(dòng)轉(zhuǎn)換。滑油自油泵通過(guò)主軸承下瓦蓋進(jìn)入主軸承，經(jīng)曲軸的油腔到曲柄銷(xiāo)，到連桿大端，經(jīng)連桿到小端，每缸下部設(shè)有油泵嘴，在活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中噴入活塞冷卻；另外滑油經(jīng)各個(gè)注油點(diǎn)對(duì)齒輪及凸輪潤(rùn)滑。DAIHATSU6DSD-22：干式油底殼。無(wú)預(yù)潤(rùn)滑油泵，起動(dòng)前需搖動(dòng)手搖泵。軸帶機(jī)油泵，通過(guò)傳動(dòng)齒輪箱傳動(dòng)，齒輪箱單獨(dú)補(bǔ)油潤(rùn)滑。配有CJC濾器。油冷器海水冷卻?；妥杂捅玫街鬏S承上瓦蓋，經(jīng)曲軸的油腔到由柄銷(xiāo)，到連桿大端，經(jīng)連桿到小端，到活塞；另外滑油經(jīng)各個(gè)注油點(diǎn)對(duì)齒輪及凸輪潤(rùn)滑；一路去調(diào)速器。WARTSILA4L20：濕式油底殼。帶預(yù)潤(rùn)滑油泵，機(jī)油泵浸入油中。機(jī)油濾器為紙質(zhì)一次性使用，耗量大，特別在變負(fù)荷情況下（如船吊裝卸貨期間）。配有小離心濾器。低溫淡水冷卻?；妥杂捅玫街鬏S承下瓦，經(jīng)曲軸的油腔到曲柄銷(xiāo)，到連桿大端，經(jīng)連桿到小端，到活塞；一路到搖臂機(jī)構(gòu)后，經(jīng)注油點(diǎn)到凸輪；一路到透平增壓器；另外經(jīng)注油點(diǎn)對(duì)齒輪潤(rùn)滑。平衡軸浸入油中。機(jī)油的污染程度在船上可以作簡(jiǎn)單分析：取機(jī)油滴在濾紙上，正常情況下油跡擴(kuò)散均勻；如果含有水則速度快而且不均勻。通過(guò)聞可以判斷是否混入燃油，燃油的氣味明顯異常。1.3冷卻水系統(tǒng)YANMARM200L：淡水泵軸帶，軸封外觀可見(jiàn)，軸封漏水漏到機(jī)體外，不會(huì)進(jìn)入機(jī)體內(nèi)，冷卻器自動(dòng)調(diào)溫。淡水冷卻缸套、缸頭及透平。空冷器海水冷卻。DAIHATSU6DSD-22：淡水泵軸帶，軸封外觀可見(jiàn)，軸封漏水漏到機(jī)體外，不會(huì)進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。淡水冷卻缸套、缸頭及透平?？绽淦骱Ｋ鋮s。WARTDSILA4L20：淡水泵軸帶，軸封外觀可見(jiàn)，軸封漏水漏到機(jī)體外，不會(huì)進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。低溫淡水冷卻空冷器及機(jī)油冷卻器，配自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)，根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)，因?yàn)榇系呢?fù)荷達(dá)不到85%，所以現(xiàn)在多改為手動(dòng)調(diào)節(jié)。高溫水冷卻缸套、缸頭及透平。1.4起動(dòng)系統(tǒng)YANMARM200L：氣動(dòng)，配有空氣分配器和缸頭起動(dòng)閥。DAIHATSU6DSD-22：氣功，配有空氣分配器和缸頭起動(dòng)閥。WARTSILA4L20：氣動(dòng)，配有起動(dòng)馬達(dá)。2典型故障分析2.1YANMARM200L2004年1-5月“晶瑩?！陛?、1號(hào)發(fā)電柴油機(jī)相繼出現(xiàn)連桿軸承抱瓦燒軸故障。后經(jīng)董氏鍍鐵修復(fù)，報(bào)告數(shù)據(jù)顯示損壞曲柄銷(xiāo)橢圓度很大。各缸連桿上瓦露銅嚴(yán)重。我在接班時(shí)（2004年11月）1號(hào)發(fā)電柴油機(jī)2缸已抱瓦，開(kāi)始大修，并于開(kāi)航前完成試車(chē)。3號(hào)發(fā)電柴油機(jī)因?yàn)榇诘脑蚓S持現(xiàn)狀，第5缸曲柄銷(xiāo)出現(xiàn)橢圓度較輕，短期使用100h換連桿軸瓦。后來(lái)船回青島3號(hào)發(fā)電柴油機(jī)大修。1號(hào)發(fā)電柴油機(jī)大修運(yùn)行，透平工況不好，解體發(fā)現(xiàn)渦輪端很臟，噴嘴環(huán)有不同程度的燒蝕，裝復(fù)后效果明顯好轉(zhuǎn)，排煙溫度也降下來(lái)了。為查找故障原因，我們將運(yùn)行中的發(fā)電柴油機(jī)換用重油。說(shuō)明書(shū)中要求30%負(fù)荷下應(yīng)換用輕油并盡量避免低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)驗(yàn)所示70%負(fù)荷燒重油也無(wú)異常，說(shuō)明書(shū)要求停車(chē)前換輕油運(yùn)行30min。檢查連桿軸瓦也無(wú)露銅，但是再次起車(chē)后，有游車(chē)現(xiàn)象發(fā)生，而此時(shí)燒的仍是輕油，起動(dòng)時(shí)個(gè)別缸有爆燃現(xiàn)象，發(fā)出“啪啪”聲，吃負(fù)荷后游車(chē)現(xiàn)象逐漸消失。判斷燃油霧化不良，個(gè)別缸不發(fā)火或間歇發(fā)火，運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)，致使轉(zhuǎn)速波動(dòng)，冒黑煙。正是這個(gè)過(guò)程中爆燃使曲柄銷(xiāo)受到?jīng)_擊，軸瓦失去彈性，露銅發(fā)生。船上實(shí)際保護(hù)工作只是換軸瓦，長(zhǎng)時(shí)間造成了曲柄銷(xiāo)的橢圓度。停車(chē)時(shí)，燃油不能在管路中形成充分的循環(huán)，大部分油在主油路的回流調(diào)壓管中回流，而油頭的設(shè)計(jì)是非循環(huán)的，高壓油泵也只有在運(yùn)行中才有回流。當(dāng)燒輕油時(shí)，以上現(xiàn)象基本消失，再次說(shuō)明重油換用輕油過(guò)程中換油不徹底是根本原因。筆者建議：（1）恢復(fù)燒重油應(yīng)拆檢輕油重油轉(zhuǎn)換閥，保證開(kāi)閉良好；（2）停車(chē)前用輕油多運(yùn)行一段時(shí)間，起動(dòng)前多沖車(chē)；（3）經(jīng)常拆檢連桿瓦，觀察是否露銅，及時(shí)換瓦，做到“寧耗瓦勿傷軸”。具體工作：拆掉油頭，將曲柄銷(xiāo)盤(pán)至適當(dāng)位置，用專(zhuān)用工具自裝油頭處穿過(guò)缸頭將活塞吊住，配合盤(pán)車(chē)，將連桿瓦取出；（4）定時(shí)測(cè)量爆發(fā)壓力，形成連續(xù)數(shù)據(jù)化觀測(cè)，養(yǎng)成及時(shí)調(diào)整的習(xí)慣2.2DAIHATSU6DSD-222003年11月“泰谷?！陛?、1號(hào)發(fā)電柴油機(jī)連續(xù)出現(xiàn)No.4缸主軸承損壞故障。1號(hào)發(fā)電柴油機(jī)第4道主軸承上瓦蓋震裂開(kāi)，軸瓦燒，3號(hào)發(fā)電柴油機(jī)第4道主軸承抱瓦，軸頸燒損。接班時(shí)（2004年12月），生產(chǎn)廠家陜西柴油機(jī)廠2名工程師到船，曲軸及機(jī)座和機(jī)架送董氏鍍鐵修理。6DSD型發(fā)電柴油機(jī)第4道主軸承出現(xiàn)此類(lèi)故障已經(jīng)不是第1次了。陜柴的工程師介紹機(jī)座軸承孔在制造時(shí)定位后一刀切過(guò)，設(shè)計(jì)上上瓦蓋安裝在機(jī)座上是沒(méi)有齒型定位的，因此上瓦蓋的安裝很關(guān)鍵，上瓦蓋與機(jī)座的間隙左右測(cè)量以3絲為宜，不能超過(guò)5絲，而在實(shí)際過(guò)程中這一數(shù)值比較難控制。機(jī)油自上瓦蓋進(jìn)入對(duì)主軸承潤(rùn)滑。通過(guò)后來(lái)的管理實(shí)踐，我對(duì)此種發(fā)電柴油機(jī)有不同的認(rèn)識(shí)。6DSD的轉(zhuǎn)速為900rpm，發(fā)火順序?yàn)?-2-4-6-5-3-1，單缸平衡。根據(jù)柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)理論可知，這種發(fā)火順序的設(shè)計(jì)本身存在著缺陷。作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的不平衡力和力矩是引起柴油機(jī)振動(dòng)的震力源。對(duì)多缸柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，柴油機(jī)的離心力和1次2次往復(fù)慣性力矩不平衡。6DSD采用各缸平衡法來(lái)平衡每個(gè)曲柄的離心力，但是曲柄的排列方式和發(fā)火順序的設(shè)計(jì)導(dǎo)致處于中心位置的第4道主軸承工作條件惡劣，振動(dòng)交替變化，撓曲變形，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生疲勞，軸瓦失去彈性，一旦碰到突加負(fù)荷時(shí)，主軸瓦的油膜被破壞，干磨發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒瓦抱軸，高速運(yùn)動(dòng)中振動(dòng)和摩擦產(chǎn)生的熱量最后會(huì)波及瓦蓋和機(jī)座使之破壞。查看以前的記錄基本上是損壞-修理-使用-損壞-再修理。廠家介紹此種機(jī)型已經(jīng)停產(chǎn)，這不能不讓人考慮到設(shè)計(jì)的弊端。而中散公司“沱?！?、“漫?！钡容喲b配的6PSHTC-26H型發(fā)電柴油機(jī)從未發(fā)生此類(lèi)故障，其發(fā)火順序?yàn)?-5-3-6-2-4-1。船上監(jiān)控的手段有限，能做的是控制好機(jī)油的質(zhì)量，勤檢查，早發(fā)現(xiàn)故障的苗頭。筆者建議：（1）及時(shí)清洗機(jī)油濾器，發(fā)現(xiàn)異物如脫鉛等應(yīng)停用檢查，力爭(zhēng)將事故損失降到最??；（2）及時(shí)檢驗(yàn)，更換機(jī)油，保證CJC濾器運(yùn)轉(zhuǎn)；（3）每次周期檢查要測(cè)量開(kāi)檔并分析，形成聯(lián)續(xù)的數(shù)據(jù)化觀察；（4）用塞尺測(cè)量上瓦蓋與機(jī)座之間的間隙看是否超標(biāo)。思考：此型發(fā)電柴油機(jī)的凸輪軸各凸輪可以單獨(dú)調(diào)整，那么是否可以改變一下發(fā)火順序呢?這需要在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上做論證。2.3WARTSILA4L20由于裝配了新型的BBC公司的TPS48型透平，改變了過(guò)去那種隔三差五解體透平的狀況，但是因?yàn)闊赜偷脑?，周期解體時(shí)噴嘴環(huán)仍有燒蝕現(xiàn)象。機(jī)油污染多數(shù)是由于燃燒高壓油所致。檢驗(yàn)辦法是停掉預(yù)潤(rùn)滑油泵，將各個(gè)凸輪擦干凈，盤(pán)車(chē)。如果高壓油泵漏泄則會(huì)從燃油滾輪處有燃油滴下，氣味不同于機(jī)油。另外更換油頭時(shí)，密封環(huán)要換新。說(shuō)明書(shū)介紹吊缸時(shí)要對(duì)缸套進(jìn)行珩磨，缸套內(nèi)表面不要求光滑，作為阻擋燃燒產(chǎn)物進(jìn)入底殼的第一道關(guān)，這是不同于其他型號(hào)發(fā)電柴油機(jī)的。以前出現(xiàn)的大故障如“伸腿事故”多數(shù)是由于連桿螺栓的安裝問(wèn)題，或者是連桿螺栓質(zhì)量有問(wèn)題。公司多次發(fā)布通報(bào)及技術(shù)指導(dǎo)，現(xiàn)在這種事故很少見(jiàn)了。需要提醒的是中文版本說(shuō)明書(shū)同英文版本說(shuō)明書(shū)連桿螺栓的上緊力矩不一致，建議以英文版本為主。高壓油泵卡死是我遇到的常見(jiàn)故障，說(shuō)明書(shū)不贊成卸載后的空轉(zhuǎn)運(yùn)行，但是卸載后馬上停車(chē)，高壓油泵卡死的機(jī)率很大，“許昌海”輪幾次卡死情況均是這樣。后來(lái)我們將空載運(yùn)行延長(zhǎng)5min，卡死現(xiàn)象減少了，判斷是高壓油泵柱塞熱脹冷縮的緣故。筆者建議：（1）周期檢查時(shí)，每次測(cè)量連桿螺栓的伸長(zhǎng)量，形成連續(xù)的量化檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)用液壓工具檢查；（