船機(jī)故障心莫慌，遇事不決船機(jī)幫
導(dǎo)讀
針對(duì)某船舶主機(jī)排氣溫度偏高的故障，對(duì)故障可能的原因進(jìn)行了全面分析。
分析表明:
故障原因系排氣閥嚴(yán)重?zé)g，造成氣缸漏氣，致使燃燒質(zhì)量下降，排溫升高。據(jù)此提出了相關(guān)的預(yù)防和解決措施。
一、故障情況
“京華11”輪是日照鋼鐵廠下屬子公司——京華海運(yùn)公司的一艘載重量為5300t的小靈便型近海散貨船，由安徽馬鞍山江灣造船廠 2009 年6月建造，主機(jī)為一臺(tái)江蘇安泰動(dòng)力制造廠生產(chǎn)的型號(hào)為G8300ZC16B-1，2008年10 月出廠) 的柴油機(jī)。
圖1 江蘇安泰G8300ZC柴油機(jī)
該主機(jī)氣缸數(shù)為8，缸徑為300mm，額定功率為1765 kW( 2400PS) ，額定轉(zhuǎn)速為525 r/min，配備VTＲ型增壓器一臺(tái)，通過(guò)減速齒輪箱與螺旋槳相連。
該主機(jī)的技術(shù)規(guī)范要求:
最高燃燒壓力≤12. 75 MPa( 允許 2 次誤差為 3. 5% ) ，各缸排氣溫度≤450 ℃ ( 允許 2 次誤差距 5% ) ，供油提前角為13～15°CA。
該主機(jī)是一臺(tái)典型的中速四沖程筒形活塞式柴油機(jī)，截止2013年2月13日運(yùn)行時(shí)間為4547 h。
該輪主要運(yùn)輸?shù)呢浄N為鋼卷，航線基本固定。
從嵐山港到上海港往返，航速為10節(jié)左右，無(wú)特殊情況( 天氣、靠泊等原因) 一個(gè)月往返4個(gè)航次左右。
該輪在2011年4月塢修過(guò)一次，至今沒(méi)有進(jìn)行過(guò)一次完整的維修保養(yǎng)。
該輪常用轉(zhuǎn)速為 400 r/min ，燃料油為 120#重油，須經(jīng)沉淀柜、分油機(jī)凈化處理，靠離港須要換油操作。
2013年元旦之前，該主機(jī)各缸排溫均正常，測(cè)取各缸的最高燃燒壓力也基本在正常范圍之內(nèi)。
2013 年1月18日航行于上海港—嵐山港，空載航行，在值班過(guò)程中測(cè)取主機(jī)熱工參數(shù)如表1所示;
而2013年1月25日由嵐山港—上海港，重載(裝有貨物) ，航行中測(cè)取的主機(jī)熱工參數(shù)如表 2 所示。
觀察發(fā)現(xiàn):
各缸排溫較前幾個(gè)航次平均升高了30～40°左右，同時(shí)伴隨著增壓器喘振，致出現(xiàn)轉(zhuǎn)速域排煙溫度相同的狀況。
對(duì)同一臺(tái)柴油機(jī)而言，排溫的高低在一定程度上反映了缸內(nèi)負(fù)荷的大小與燃燒質(zhì)量的好壞。
柴油機(jī)排溫升高不但標(biāo)志著熱負(fù)荷升高，而且也標(biāo)志著柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性和可靠性下降，是柴油機(jī)性能分析的重要依據(jù)，是柴油機(jī)運(yùn)行
管理中必須重點(diǎn)檢測(cè)的參數(shù)。
“京華11”輪在從上海港—嵐山港的航行中，由于柴油機(jī)排溫升高，只能對(duì)主機(jī)做降速運(yùn)行。
到港后將 1、2、4、7、8 號(hào)缸噴油嘴全部更換，高壓油泵出油閥也更換了3只，并且對(duì)增壓器濾網(wǎng)進(jìn)行了清理，更換了增壓器的透平油，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整了冷卻水溫度和進(jìn)氣溫度，如此，主機(jī)排溫有所下降。
但在緊接著的2013年2月1日的航行中，2#缸和 7#缸的排溫突然上升，分別為380℃和385℃ 。
二、故障原因分析
引起柴油機(jī)排溫過(guò)高的原因有:
燃燒不良造成后燃增加; 氣缸中未能完全燃燒的燃油在排氣管中二次燃燒。
排溫高分兩種情況:
一種情況是整體排溫高; 另一種情況是單缸排溫升高。
在幾個(gè)航次中均出現(xiàn)了這兩種情況，針對(duì)此種現(xiàn)象進(jìn)行了故障原因分析及處理。
1、柴油機(jī)超負(fù)荷
當(dāng)船舶滿載航行時(shí)，因船舶阻力增加，主機(jī)負(fù)荷增大，柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，氣缸耗氣量降低而循環(huán)噴油量增加，過(guò)量空氣系數(shù)降低，導(dǎo)致燃燒不良，后燃增加或燃油在排氣管中發(fā)生二次燃燒，致使排煙溫度升高。
船舶由嵐山港—上海港(重載) 比由上海港—嵐山港(空載) 排溫略高也是正?，F(xiàn)象，但是在相同轉(zhuǎn)速下比以往排溫高屬于不正?，F(xiàn)象。
2、噴油定時(shí)錯(cuò)誤
如果噴油提前角減小，即噴油延緩，也可致使可燃混合氣形成滯后，燃燒滯后，導(dǎo)致后燃增加，排氣溫度升高。
針對(duì)本機(jī)供油提前角為上止點(diǎn)前13～15° CA，適當(dāng)調(diào)整供油定時(shí)比以往略大一點(diǎn)(表 3) ，但排溫沒(méi)有下降，還是較高。
3、排氣閥燒蝕
針對(duì) 2#缸和 7#缸排煙溫度突然升高，首先考慮到該缸的噴油器是否有故障，因?yàn)槿绻麌娪推黛F化不良、滴漏均會(huì)使后燃增加，造 成排溫升高。
但是，在2014年1月30日對(duì)2#缸和7#缸更換了新的噴油嘴，同時(shí)也及時(shí)調(diào)整了噴油定時(shí)，但排溫高的問(wèn)題沒(méi)有得到解決，進(jìn)一步判斷是否是氣缸漏氣。
造成氣缸漏氣的原因不外乎兩種:
一種是活塞環(huán)密封性失效; 另一種是進(jìn)排氣閥密封不良或氣閥間隙調(diào)整不當(dāng)，導(dǎo)致缸內(nèi)空氣量減少，缸內(nèi)混合氣形成滯后，燃燒緩慢使后燃增加，排溫升高。
結(jié)合該機(jī)現(xiàn)狀和輪機(jī)日志以往的記錄:
在2012年10月，曾吊過(guò)5#缸，發(fā)現(xiàn)5#缸2 只排氣閥密封錐面有塊狀大凹坑，及時(shí)更換了2 只排氣閥。
據(jù)此，初步診斷 2#缸和 7#缸在相同油門刻度下出現(xiàn)單缸排溫高的主要原因是排氣閥高溫?zé)g，導(dǎo)致密封錐面上形成麻點(diǎn)、凹坑、密封性遭到破壞。
對(duì)2#缸和7#缸進(jìn)行吊缸發(fā)現(xiàn):
排氣閥均嚴(yán)重?zé)龎?圖2) ，且閥座也已燒壞(圖3) ，并且都已失去了研磨的意義; 密封面燒壞的面積較大，閥座必須換新。
在氣閥機(jī)構(gòu)中，氣閥和閥座是工作條件最為惡劣的零件，氣閥閥盤和閥座底面是燃燒室壁面的一部分，受到燃?xì)飧邷?、高壓的作用，特別是排氣閥，由于受到排氣的加熱，溫度很高。
氣閥在關(guān)閉時(shí)與閥座發(fā)生撞擊與磨損，在撞擊過(guò)程中由于閥和座的彈性變形、氣閥的振動(dòng)及氣閥彈簧螺旋線的扭轉(zhuǎn)作用，使閥面和閥座產(chǎn)生楔入性和扭轉(zhuǎn)性滑移，這種滑移使閥面和座面之間產(chǎn)生干摩擦，摩擦剝落的金屬顆粒、灰分、碳粒可變成磨料加重磨損; 同時(shí)，燃燒產(chǎn)物對(duì)氣閥和閥座也有腐蝕作用，特別是燃燒重油時(shí)，由于重油中有含有較高的硫、釩、鈉等成分，燃料燃燒后產(chǎn)生硫、釩、鈉的氧化物及這些氧化物生成的鹽和聚合物，一部分會(huì)沉淀到氣閥和閥座上，使氣閥和閥座接觸不良，并對(duì)金屬起腐蝕作用，使閥面和座面上出現(xiàn)凹坑，造成漏氣和燒損。
至此，及時(shí)更換了隨船備件后，該主機(jī)在從上海返回嵐山的途中排溫降了下來(lái)，轉(zhuǎn)速提高，船舶航速也因此加快。
三、結(jié)論與建議
柴油機(jī)排溫過(guò)高的原因較復(fù)雜，須多方面耐心分析排查，找出主要原因，具體的預(yù)防和處理措施如下:
(1) 嚴(yán)格控制柴油機(jī)的負(fù)荷，避免柴油機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行。
(2) 嚴(yán)格管理制度，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和檢修，定期清洗空氣濾器和增壓器的壓氣機(jī)端和渦輪端; 定期清洗各燃油的粗細(xì)濾器; 嚴(yán)格控制重油的加熱溫度，按照正確的操作程序進(jìn)行輕重油轉(zhuǎn)換。
(3) 定期檢查與調(diào)整氣閥間隙和氣閥定時(shí); 定期拆卸噴油器，檢查和調(diào)整供油定時(shí); 定期檢查噴油泵的密封性和供油均勻性。
(4) 加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)儀表數(shù)據(jù)的記錄與分析，完善各類檢修記錄并留檔。
本文原創(chuàng)作者系：
青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院
劉西全，趙云岷，劉正禮
END
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