用電子示功圖分析主機(jī)故障實(shí)例

隨著輪機(jī)管理日益智能化，電子示功圖測(cè)量設(shè)備在主機(jī)日常維護(hù)管理中能極大地簡(jiǎn)化工作量，采集的數(shù)據(jù)資料也更加準(zhǔn)確、直觀，對(duì)分析主機(jī)性能顯得尤為重要。

電子示功圖能直觀反映主機(jī)的燃燒性能，即通過(guò)分析電子示功圖的數(shù)據(jù)、確定主機(jī)的燃燒性能與循環(huán)變動(dòng)情況（包括燃燒熱力參數(shù)）。

[1]某18萬(wàn)t散貨船的主機(jī)為MANB&W6S70MC-C，額定功率為18860kW，額定轉(zhuǎn)速為91r/min。

電子示功圖的測(cè)量工具是KAMYDieselAnalyzer電子設(shè)備。一、故障分析和排除1、異常示功圖查看該散貨船在秘魯—寧波北侖航行時(shí)，主機(jī)第6缸排煙溫度較其他缸偏高。為查明原因，利用電子示功圖分析發(fā)現(xiàn)第6缸示功圖曲線以及測(cè)取的數(shù)據(jù)相對(duì)其他缸存在異?，F(xiàn)象，見(jiàn)圖1和2。圖1氣缸壓力-曲柄轉(zhuǎn)角圖2氣缸壓力-氣缸容積示功圖異常表明主機(jī)第6缸的燃燒性能存在極大隱患，為保證主機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止進(jìn)一步發(fā)生故障損傷，著手查找原因。

由圖1和2可知，主機(jī)1～5缸的燃燒性能比較接近，僅第6缸出現(xiàn)異常。

用不同負(fù)荷進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果都顯示主機(jī)第6缸異常，缸內(nèi)燃燒不良。按故障處理的一般措施，對(duì)主機(jī)進(jìn)行外部檢查和保養(yǎng)，包括噴油器換新、排氣閥保養(yǎng)、掃氣口檢查和活塞環(huán)移位觀察等，均未發(fā)現(xiàn)異常情況。

再次通過(guò)電子示功圖分析儀測(cè)取示功圖，問(wèn)題依然存在。如果盲目進(jìn)行其他方面的拆解和故障排除，很可能費(fèi)事費(fèi)力且不能有效解決。若有效利用電子示功圖，獲取更多的缸內(nèi)燃燒數(shù)據(jù)，則可以對(duì)示功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和管理。[2]把示功圖分為A、B、C、D4個(gè)階段：A階段，第6缸壓縮壓力明顯小于其他缸；B階段，第6缸最高爆發(fā)壓力小于其他缸；C階段，第6缸產(chǎn)生嚴(yán)重的后燃現(xiàn)象；D階段，第6缸換氣“尾線”異常。2、故障排查首先分析A和B階段。引起缸內(nèi)壓縮壓力和爆壓低的原因包括：VIT調(diào)節(jié)失常；氣缸漏氣；掃氣壓力低，進(jìn)氣不足；排氣閥定時(shí)異常等。

[3]（1）VIT調(diào)節(jié)失常。主機(jī)VIT機(jī)構(gòu)根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)調(diào)整噴油提前角，從而在部分負(fù)荷時(shí)能增大壓縮壓力和最高爆發(fā)壓力，改善部分負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)性[3]。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)取的VIT調(diào)節(jié)和油門(mén)齒條位置動(dòng)作情況，第6缸VIT調(diào)節(jié)處于正常位置，主機(jī)熱工參數(shù)見(jiàn)表1。（2）氣缸漏氣。氣缸漏氣包括氣缸蓋漏氣和活塞漏氣。

氣缸漏氣會(huì)導(dǎo)致缸內(nèi)壓力不足，影響壓縮壓力，使得缸內(nèi)燃燒不充分。

經(jīng)檢查，缸蓋外部并沒(méi)有漏氣現(xiàn)象，同時(shí)通過(guò)掃氣箱的觀察孔對(duì)活塞環(huán)進(jìn)行觀察，也未發(fā)現(xiàn)活塞搭口并成一線。（3）進(jìn)氣效果不佳。

主機(jī)的掃氣壓力均由掃氣箱進(jìn)入缸內(nèi)，且由主機(jī)日志查得一段時(shí)間內(nèi)的掃氣箱壓力一直保持在1.8bar左右，經(jīng)檢查掃氣箱以及掃氣口清潔狀況良好。（4）排氣閥定時(shí)異常。

排氣閥定時(shí)異常不僅影響換氣質(zhì)量，而且影響缸內(nèi)的壓縮壓力和溫度。

由表1的數(shù)據(jù)可知，第6缸最高爆發(fā)壓力和壓縮壓力明顯低于其他缸，排氣溫度相對(duì)較高，故障的相似程度極高。

由于柴油機(jī)燃燒屬于缸內(nèi)燃燒，很難通過(guò)外部特征進(jìn)行判斷，需借助電子示功圖進(jìn)行更深層次的分析。由此可以判定主機(jī)示功圖異常最可能由排氣閥定時(shí)失常引起。二、故障分析與檢修引起排氣閥定時(shí)失常的故障點(diǎn)主要有排氣閥與液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩處。

在前期的排查過(guò)程中，已對(duì)排氣閥進(jìn)行過(guò)換新保養(yǎng)，可將排查檢修的重點(diǎn)放在排氣閥液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。1、故障分析由于A階段第6缸的壓縮壓力明顯小于其他缸，影響壓縮終點(diǎn)的溫度和壓力，導(dǎo)致B階段最高爆發(fā)壓力低；爆壓降低延長(zhǎng)缸內(nèi)速燃期，使得噴入缸內(nèi)的燃油不能在最短時(shí)間內(nèi)充分燃燒，產(chǎn)生嚴(yán)重的后燃現(xiàn)象，即C階段的故障跡象；缸內(nèi)后燃嚴(yán)重，會(huì)在膨脹過(guò)程中不斷燃燒，產(chǎn)生更多的廢氣，使得排煙溫度明顯高于其他缸；當(dāng)排氣閥開(kāi)啟滯后，產(chǎn)生的廢氣就不能在排氣閥開(kāi)啟的時(shí)間段內(nèi)有效排除，尤其在掃氣口打開(kāi)時(shí)，缸內(nèi)會(huì)留有一定壓力的廢氣，導(dǎo)致進(jìn)氣不能完全置換廢氣，即D階段所顯示的“尾線”異常現(xiàn)象，影響換氣質(zhì)量；這樣，在第二個(gè)燃燒循環(huán)過(guò)程中又導(dǎo)致壓縮壓力下降，形成惡性循環(huán)，影響主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況。根據(jù)分析可以確定由于液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障，導(dǎo)致排氣閥開(kāi)啟時(shí)間過(guò)晚、關(guān)閉時(shí)間過(guò)早，顯示電子示功圖異常。2、故障定位與檢修液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制排氣閥，配合完成柴油機(jī)的正常燃燒，形成正確的電子示功圖。

液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)由伺服活塞、液壓缸、液壓油管等3個(gè)部件組成1個(gè)油空間，并通過(guò)單向止回補(bǔ)油閥及時(shí)補(bǔ)充該油空間內(nèi)泄漏的滑油。由于影響排氣閥開(kāi)啟時(shí)間的主要原因是滑油油壓不足，按由簡(jiǎn)至繁的原則對(duì)外部部件進(jìn)行檢查：拆開(kāi)外部連接管路，盤(pán)車(chē)檢查液壓機(jī)構(gòu)動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)位于液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的單向止回補(bǔ)油閥存在泄漏，單向止回補(bǔ)油閥見(jiàn)圖3中A處。圖3單向止回補(bǔ)油閥按照說(shuō)明書(shū)對(duì)補(bǔ)油閥反向接高壓空氣，確實(shí)存在漏氣現(xiàn)象。

圖3中補(bǔ)油閥的泄漏，導(dǎo)致液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)供給排氣閥的液壓油流量和壓力不足，使得排氣閥開(kāi)啟相對(duì)滯后且開(kāi)度不夠

[4]，影響廢氣排放；同時(shí)，排氣閥也會(huì)提前關(guān)閉，達(dá)不到利用新氣置換廢氣的作用，缸內(nèi)換氣效果不佳；進(jìn)而導(dǎo)致壓縮壓力和爆發(fā)壓力降低，產(chǎn)生嚴(yán)重的后燃現(xiàn)象，延長(zhǎng)燃燒時(shí)間，使得排煙溫度升高，阻礙掃氣空氣進(jìn)入氣缸。在明確故障點(diǎn)后對(duì)補(bǔ)油閥進(jìn)行換新，檢查無(wú)泄漏。再次利用電子