關(guān)于MTU396TE系列柴油機(jī)少水的故障分析及其排除

MTU396TE系列柴油機(jī)是由德國戴姆勒克賴斯勒公司制造的高速四沖程柴油機(jī)，它作為主機(jī)廣泛應(yīng)用于高速船艦的動力系統(tǒng)。該系列柴油機(jī)少水（冷卻液異常減少）是近年來使用該型號的柴油機(jī)為主機(jī)的相關(guān)船舶經(jīng)常出現(xiàn)的故障之一。主機(jī)少水故障可以分為外漏與內(nèi)漏兩種：外漏通常由密封件失效、密封面不良、外置管路腐蝕穿孔，淡水泵水封失效等原因造成，可以通過肉眼觀察發(fā)現(xiàn)，判斷處理起來比較簡單，也不會對柴油機(jī)造成進(jìn)一步的損壞，本文主要結(jié)合該系列柴油機(jī)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)工作原理以及本人近年工作經(jīng)驗(yàn)，對冷卻水內(nèi)漏故障進(jìn)行分析，以提高故障排除的效率。一、MTU396TE系列柴油機(jī)及其冷卻水循環(huán)系統(tǒng)MTU396TE系列柴油機(jī)采用的是直噴燃燒方式和液體冷卻，其單缸排量的100倍為396（公升），即為該款柴油機(jī)的系列號，TE表示順序增壓及增壓空氣采用分路循環(huán)淡水冷卻。下面就以航行于我國粵港水路的高速雙體客船的主機(jī)的主要型號MTU16V396TE74L為例介紹一下該柴油機(jī)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)：MTU16V396TE74L柴油機(jī)運(yùn)行在2000rpm時，其持續(xù)功率為2000KW，它的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)采用的是如圖所示的分路循環(huán)系統(tǒng)，具體流程是：1、高溫循環(huán)回路冷卻水經(jīng)淡水泵加壓后經(jīng)機(jī)油冷卻器上部的水道進(jìn)入機(jī)體，在進(jìn)入機(jī)體時分為三路：一路從B排增壓器前方水道上到B排增壓器頂部后再分為三路，分別進(jìn)入A、B排增壓器和排氣連通管的冷卻水套，再分別進(jìn)入A、B排排氣管冷卻水套，最后經(jīng)一個濾網(wǎng)后到達(dá)恒溫器；另兩路分別進(jìn)入A、B排氣缸套冷卻水腔，冷卻完氣缸套后通過氣缸頭與機(jī)體之間的一些短管進(jìn)入氣缸頭冷卻水腔，冷卻氣缸頭底部，氣閥導(dǎo)管，噴油器及排氣道，最后也匯集到恒溫器。當(dāng)冷卻水溫度低于設(shè)定值時，冷卻水在此分為兩路，一路進(jìn)入低溫循環(huán)系統(tǒng)，另一路回到淡水泵入口；當(dāng)冷卻水溫度高于設(shè)定值時，一路進(jìn)入淡水冷卻器，另一路回到淡水泵入口。在淡水泵入口處有一異徑管和一個噴咀，形成射流作用，可以讓膨脹水箱的淡水補(bǔ)充到淡水泵入口，避免了淡水泵葉輪出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象。2、低溫循環(huán)回路當(dāng)冷卻水溫度高于設(shè)定值時，冷卻水經(jīng)恒溫器分流到淡水冷卻器，經(jīng)海水冷卻后的冷卻水直接進(jìn)入中冷器，冷卻增壓空氣，使進(jìn)氣溫度降低，密度增加，從而使燃油的燃燒更加充分，同時降低主機(jī)的熱負(fù)荷，之后進(jìn)入機(jī)油冷卻器，冷卻完機(jī)油后匯集到淡水泵入口；當(dāng)冷卻水溫度低于設(shè)定值時，由高溫回路回來的冷卻水在恒溫器前直接分流一部分到中冷器和機(jī)油冷卻器，對進(jìn)入中冷的壓縮空氣和機(jī)油進(jìn)行加熱，能有效的改善起動狀態(tài)，提高熱效率。二、常見故障檢查、分析與修理在故障檢修之前，應(yīng)向船方使用管理人員了解該主機(jī)在運(yùn)行中的一些現(xiàn)象，如：膨脹水箱中是否有汽泡（甚至嘔水），冷卻水是否有明顯變渾濁的現(xiàn)象，少水的分量多少，少水故障來的快慢即故障是突然間發(fā)生還是在慢慢的少水，水溫與水壓有沒有異常等，這些信息對之后的故障判斷都會很有用。一般情況若是缸套或是排煙管水套故障等引致的漏水，失水量較大，故障現(xiàn)象來的較快；如若是氣缸頭故障引致的漏水現(xiàn)象，失水量一般不大，而且故障來的較慢。主機(jī)停用一段時間再起動前，要檢查水位，如見水位有減少，應(yīng)先進(jìn)行沖車檢查，即在斷油的情況下，電動盤車，防止因燃燒室內(nèi)的積水而產(chǎn)生液擊等重大機(jī)損事故，要引起充分的重視。對故障原因有了初步的判斷后，就可以進(jìn)行試壓檢查：通常當(dāng)主機(jī)剛停止運(yùn)行而水溫還沒有完全冷卻下來時進(jìn)行試壓檢查是最有效的。具體方法是拆開膨脹水箱呼吸閥座，安裝試壓工具，用壓縮空氣向系統(tǒng)加壓，試壓時間至少一個小時。1、排煙管或增壓器冷卻水套故障引致的漏水該故障的排煙顏色通常為白色，且單邊排低。打開A、B排排氣管冷卻水套兩端底部的放殘旋塞，如果有水從旋塞流出，則要拆開該排排氣管冷卻水套蓋板進(jìn)一步檢查：（1）如果在此蓋板上可以發(fā)現(xiàn)明顯的水跡，則應(yīng)將它清潔干凈，再用專用工具在80度以上熱水中試壓，以判斷準(zhǔn)確的漏水位置，此種故障，只要不是大量漏水，航行途中可以適當(dāng)降低主機(jī)轉(zhuǎn)速，補(bǔ)充冷卻水維持續(xù)航，切記此時要將放水旋塞打開，確保漏出的水不會進(jìn)入氣缸。（2）如果沒有明顯發(fā)現(xiàn)就應(yīng)該仔細(xì)觀察冷卻水套的底板，必要時拆除相應(yīng)位置的隔熱套管，如果發(fā)現(xiàn)有水跡，則就采取上述相同的試壓方法做進(jìn)一步確認(rèn)。也可以不拆出底板而采用專用工具密封相關(guān)水孔的方法在現(xiàn)場試壓。（3）如果發(fā)現(xiàn)有水跡從增壓器端流出，則應(yīng)拆出水套法蘭及其隔熱套管，仔細(xì)檢查增壓器冷卻水套法蘭的水道密封膠圈，膠圈槽位以及冷卻水套的密封平面面有無破損，受腐蝕損壞等異常現(xiàn)象。（4）如果還不能確定漏水點(diǎn)，則要拆出增壓器冷卻水套進(jìn)行檢查，必要時進(jìn)行試壓檢查。修理工藝：如果漏水是由于冷卻水套出現(xiàn)裂紋、穿孔等引起的，可以采取燒焊的工藝進(jìn)行修復(fù)，但由于該水套所用的是比較特殊的鋁合金材料，再加上長期的高溫、腐蝕作用，修理難度相當(dāng)高。燒焊時必須用專門的合金焊絲，采用氬弧焊工藝，并且燒焊前除了要徹底清潔裂紋處外，還必須對裂紋附近進(jìn)行均勻加熱。燒焊后必須在其水腔內(nèi)加2-3bar的氣壓，并浸泡在80度以上的熱水中進(jìn)行試壓，發(fā)現(xiàn)有漏的地方就必須重新打磨、燒焊，通常這種裂紋都需要經(jīng)過幾次修理才能完全修復(fù)。如果泄漏是由于排煙管水套兩端與增壓器冷卻水套之間的法蘭過度磨損造成的話，就應(yīng)換新該法蘭，當(dāng)然其中排煙管側(cè)的法蘭也可以采取鑲司的工藝時行修復(fù)，如果是該法蘭處的隔熱套管密封面損壞引起的，只能換新該套管。2、中冷器故障引致的漏水該型號的柴油機(jī)中冷器底部有一條檢查放殘管，觀察是否有連續(xù)的水流從此放殘管中流出，如若有則表明中冷器芯有穿孔泄漏現(xiàn)象；應(yīng)拆出中冷器并進(jìn)行解體，對中冷器芯用專用工具試壓，針對不同的泄漏點(diǎn)可以采用“燒焊”、“堵管”等修理工藝，或者換新。3、冷卻水漏入機(jī)油系統(tǒng)從油底殼中取油樣檢查，如果發(fā)現(xiàn)機(jī)油有異常變色甚至乳化，則說明冷卻水漏進(jìn)了機(jī)油系統(tǒng)，從其循環(huán)系統(tǒng)分析，冷卻水可以進(jìn)入機(jī)油系統(tǒng)的主要有三個地方：（1）淡水泵水封損壞，而泄水孔同時又堵塞，淡水從其軸承腔進(jìn)入傳動齒輪箱及油底殼，需要拆出此淡水泵并解體檢查，如果是軸封（水封）損壞，則更換軸封后重新組裝；如果是泵軸密封位磨損，則要對磨損位采取電鍍修復(fù)后再重新組裝。（2）機(jī)油冷卻器穿孔或者冷卻水進(jìn)出口處的密封件失效，導(dǎo)致主機(jī)停止運(yùn)行時冷卻水在自重作用下進(jìn)入機(jī)油腔，當(dāng)然這種情況通常會在水箱內(nèi)發(fā)現(xiàn)油花。處理方式：拆出機(jī)油冷卻器進(jìn)行清洗、試壓，在拆卸過程中應(yīng)仔細(xì)觀察其進(jìn)出水口密封面及膠圈的情況。如果僅僅是膠圈失效，更換膠圈既可；如果是密封面腐蝕或冷卻腔內(nèi)部泄漏則必須更換機(jī)油冷卻器。（3）氣缸套冷卻水腔下密封位膠圈失效，這種情況檢查較為困難，通常在試壓的同時，仔細(xì)聆聽油底殼附近有沒有水滴聲，或者同時打開油底殼上的加油口及其它幾個道口，用帶伸縮手柄的平面鏡伸入氣缸套底部進(jìn)行觀察是哪一個缸套下部的密封膠圈位置漏水；如果還是不能判斷出是哪一個缸套底部的密封位在漏水，就要拆下油底殼，給冷卻水系統(tǒng)加壓進(jìn)行檢查確認(rèn)。處理方式：拆除該缸氣缸頭，卸下油底殼，拆出活塞頭，拆出氣缸套，檢查密封失效原因，如果僅是膠圈損壞，更換膠圈即可。如果缸套膠圈槽發(fā)現(xiàn)腐蝕或缸套使用已有一段較長時間的話，最好將它換新。如果機(jī)座孔中該膠圈位有腐蝕的話，需要對腐蝕位進(jìn)行修理，最好的方法是將腐蝕處光車后鑲司修復(fù)，但這種工藝比較復(fù)雜，要將機(jī)座送回原廠才能進(jìn)行。通常可以采取在腐蝕位涂抹PUTTY的臨時措施進(jìn)行修理。4、冷卻水漏入燃燒室如果以上檢查方法都沒有發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)，而主機(jī)在運(yùn)行時水箱中又出現(xiàn)汽泡，冷卻水變渾濁，有時會伴有冷卻水壓力升高及嘔水現(xiàn)象，這說明漏水點(diǎn)在燃燒室，當(dāng)主機(jī)運(yùn)行時燃燒室內(nèi)因壓縮或燃燒產(chǎn)生高壓氣體經(jīng)泄漏點(diǎn)進(jìn)入冷卻液系統(tǒng)，形成大量氣泡。如果主機(jī)在呼吸閥嘔水，可能是比較嚴(yán)重的故障，說明有大量燃?xì)膺M(jìn)入水腔，通常遇到這種情況都會慢車或停車檢查，以防故障進(jìn)一步擴(kuò)大，造成巨大的損失。這類故障通常的檢查方法是：給冷卻液系統(tǒng)加壓2-3bar，停留1-2小時后，拆出噴油器，用內(nèi)窺鏡檢查，有機(jī)會看到泄漏點(diǎn)形成的銹跡；或者拆開所有噴油器，在噴油器安裝孔處放置舊報紙，切斷燃油供應(yīng)，按主機(jī)啟動按鈕進(jìn)行沖車，如果發(fā)現(xiàn)從氣缸中沖出的沾附在舊報紙上的污物中含有水跡，則說明該缸存在漏水現(xiàn)象，應(yīng)對其采取進(jìn)一步的檢查，如拆下氣缸頭進(jìn)行試壓，檢查氣缸套等。通常燃燒室的泄漏點(diǎn)及其修理方法有以下幾種：（1）噴油器冷卻水套底部密封面密封不良，可以將其拆出，用專用工具研磨密封面，換新該冷卻水套，如果還不能達(dá)到效果，就有必要換新氣缸頭。（2）氣缸頭有裂紋，這種故障較多出現(xiàn)，漏水較慢，每天一般少水1～2公升，其中最常見的是進(jìn)氣閥座安裝孔有裂紋，由于該安裝孔在退刀槽處的水腔壁是氣缸頭最薄弱的地方，在高溫及熱應(yīng)力等的作用下較易產(chǎn)生裂紋，而且這種裂紋有時只在主機(jī)高負(fù)荷運(yùn)行時才出泄漏，一旦冷卻下來后卻很難用一般的試壓手段檢查出來。所以經(jīng)常會要讓它繼續(xù)運(yùn)行一段時間，直至裂紋擴(kuò)大，現(xiàn)象明顯時才能發(fā)現(xiàn)。這種裂紋是無法修理的，只能將氣缸頭整個換新。（3）氣缸套有裂紋，其中最常見的是缸肩位裂紋，這是最危險的故障之一，因?yàn)檫@些裂紋一旦擴(kuò)大，就可能導(dǎo)致缸套斷裂而引起嚴(yán)重機(jī)損事故。這種故障的主要特征是膨脹水箱會出現(xiàn)大量氣泡，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重嘔水現(xiàn)象，水壓明顯上升，而且故障擴(kuò)大速度較快，這時就應(yīng)該盡快停機(jī)，及時進(jìn)行處理，以免造成更大的損失。為了有效的預(yù)防此類故障的發(fā)生，大修時建議換新所有氣缸套。（4）還有一種可能是氣缸頭底部某個冷卻水短管或其密封膠套損壞，這種故障通常伴隨有冷卻水外漏或氣缸頭漏氣的現(xiàn)象，且淡水溫高，淡水壓力低，冷卻水系統(tǒng)中有氣泡及伴有跑水現(xiàn)象等，比較容易被發(fā)現(xiàn)。導(dǎo)致這種損壞的原因通常是氣缸頭底部的鍍鉻密封層脫離，高溫氣體沖刷這些短管造成的，因此必須更換氣缸頭，而氣缸套可以換新也可以通過研磨該氣缸套與氣缸頭接觸的密封平面后使用。5、淡水冷卻器故障引致的淡水漏入海水系統(tǒng)這種狀況的平時的使用中遇到的很少，就是當(dāng)?shù)鋮s