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内河船舶柴油机动力不足故障原因探析


柴油机是目前绝大部分船舶常见的动力源,按其用途可分为三类:

主推进装置、发电设备原动机、各种泵的原动机。 

由于船舶是一种漂浮的水上工程建筑物,其营运工况较为特殊,柴油机通常处在振动、摇晃、高温、潮湿、高粉尘等恶劣环境下工作;

此外,由于保养不当等原因,船舶柴油机经 常出现动力不足故障。 

主推进装置柴油机(简称主机)动力不足故障时表现为柴油机启动正常,船舶负载时冒黑烟,带不动与之配套的工作机械。

此外主机还时常伴有声音沉闷无力,耗油量高,冷却水升温较快,柴油机容易全身过热,排气温度下降等现象。

发电柴油机功率不足时表现为发电机转速和电压不稳,灯光较暗,增加负荷时转速下降明显。

泵的原动机动力不足时会出现泵等流量、压头下降,声音、振动明显增大等。 

主机动力不足会导致船舶油耗增大,推进无力,速度明显降低,影响船舶营运效率,如不及时解决,将可能引发柴油机其他故障,严重时甚至导致船舶失去动力,发生碰撞、 翻沉等事故,因此,柴油机动力不足故障应引起足够的重视。


船舶柴油机动力不足时的原因

对船舶柴油机而言,引起柴油机动力不足故障的原因很多,几乎涵盖了柴油机所有机构和系统。

归纳起来,主要包括以下四个方面:

(1)气(进气系统和排气系统);

(2)油 (包括低压油路和高压油路);

(3)柴油机本身(如气缸磨损、控制系统或传感器故障等);

(4)环境因素。 

1.进气不足 

船舶停靠港口码头时,装卸矿粉、黄沙、石灰等货物会产生大量的粉尘,易导致柴油机空气滤清器脏污,进气阻力增大而使得柴油机进气量不足;

浑浊的江河湖水含有大量泥沙,在外循环冷却过程中,易导致中冷器堵塞、冷却效果降 低,以致进气温度过高,使得进气量相对减少;

压气轮叶轮脏污及进气管漏气也是常见故障。 

2. 排气不畅 

因航道、桥梁、水闸等航行条件的限制,内河船舶机舱、船员舱室等处所空间有限,船舶设计时,为避免柴油机排气管道通过船员居住舱室,往往使得排气管道多达 3 个以上的直角弯头,增大了船舶排气阻力。

此外,消声器脏污也是排气不畅的一个重要因素。 

3.供油不足 

船舶因振动原因易导致辅柴油机油箱破裂,检验中发现,船员通常会使用塑料桶代替油箱,塑料软管作为进油管路,这样便会使得辅柴油机进油软管折弯或被压扁,而使得柴油机供油不足;

此外,燃油管路太细太长、泄漏也是造成船舶供油不足的重要原因之一。 

4.外部因素 

船舶航行于水温、气温较高的热带区域,因环境温度高、湿度大,使得中冷器进水温度高而导致柴油机冷却不够;

此外,柴油机过热、部件异常磨损、柴油机拉缸烧瓦抱轴、人员疏于保养等也是柴油机动力不足的原因之一。


诊断测试方法

由于柴油机在船舶中用途不同,对不同用途的柴油机其诊断动力不足的方法就有所不同。 

1.主机测试方法

作为船舶主推进装置的柴油机(主机),可通过主机负载运行进行测试。

如果主机出现启动正常,怠速正常,多数情况下高速空转也正常,主机负荷作业冒黑烟,且负荷越大冒黑烟现象越严重,小负荷一般不会自动熄火,大负荷可能会自动熄 火等现象时,可去掉空气滤清器滤芯或进气歧管前的进气管路,启动柴油机并带负荷短暂运行(一般不超过十分钟),如果冒黑烟现象减少且柴油机动力恢复正常,则表明主机动力不足故障是由于进气系统(一般是空气滤清器滤芯)堵塞造成的。

如果主机排烟温度过高,冒黑烟现象严重,无法达到额定转速时,可初步推侧是由主机排气不畅所致。

对增压主机,可去掉涡轮出口后的排气管路,而对非增压主机,则去掉排气歧管后的排气管路,然后起动主机短暂(带负荷)运行,如果运行正常,可初步诊断排气系统存在堵塞现象。 

如果主机运转均匀、排烟较少,急加速时稍有黑烟排出,主机无法达到最高空转转速,加大油门时甚至自动熄火,可以判断各缸内燃油燃烧充分,而最大油量不够,因而影响主机最大功率。

2.发电柴油机测试方法

对于发电柴油机,可用发电机作为最大功率的检测手段。 

此时将柴油机的油门置于最大油量位置,发电机最大的电功率为 Pe1 ,则柴油机的最大功率 Pe

Pe=Pe1 / η+Pe2 + Pe3

式中:

η —发电机效率,一般为 0.93;

Pe2 —风扇耗功;

Pe3 —空滤器耗功,空滤器越脏,其值越大,反之。

不作为发电动力的柴油机,可用无外载测功法求出最大有效功率。

此时应将柴油机和后面配套的工作机械脱开,突加油门,用无外载测功仪测试柴油机从怠速到标定转速所用的加速时间,根据加速时间和最大功率的关系,可方便的求出此时的最大功率。 

对于诊断柴油机功率不足原因的方法,可用比较法找出影响功率不足的零部件,如喷油泵、喷油嘴偶件等;

用析检法找出影响功率不足的零部件,如缸套、活塞环等;

用仪器诊断法找出影响功率不足的参数和部件,如用曲轴箱漏气仪诊断活塞环密封情况,压力表或压差计诊断各种滤清器是否 污堵,增压器工作是否正常,润滑系统是否工作正常等。


故障排除措施

根据柴油机动力不足的现象,分析原因,诊断故障发生的部位,有的放矢的予以排除。

1.保证燃油系统工作正常

添加符合要求的燃油,并避免燃油混装(不同批次、不同炼油厂家的燃油因其理化性能的差异,会出现燃油浑浊、沉淀等现象);

打开所有进出柴油机油路阀门,保证油路通畅;

清洗燃油滤清器;

排除油路中的空气;

清洗或更换喷油嘴偶件,使其雾化良好;

检查和调整供油提前角;

检查调整各缸供油量,使基本一致;

检查或更换磨损大的油泵柱塞和出油阀;

检查和调整供油齿杆,使其能加油到最大功率位置。 

2.保证进排气系统处于良好的工作状态

清洗空滤器、中冷器、压气机和排气消声器;

检查和调整配气定时和配气间隙;

检查修理存在漏气的进排气管路; 

检查和修理工作效率低下的增压器系统;

检查和修理活塞、缸盖,清除积炭;

更换活塞环;

研磨气门;

调整油头伸出缸盖平面的高度和缸盖压缩余隙;

对损坏的缸套、活塞、轴瓦 等予以修理或更换。 

3.对环境因素造成的原因采取以下措施 

对中冷器排水温过高,应找出冷却系统故障,并予以排除,使其符合要求;

对环境温度过高,环境气压过低时,应对功率进行修正或更换高压比的增压器和高效率中冷器,以对该状态下的功率进行恢复。


结束语

内河船舶柴油机动力不足故障较为普遍,应根据柴油机所表现出来的症状,准确判断故障原因及部位,及时的予以排除。

本文认为船舶柴油机出现动力不足故障与其管路设计、设备管理、柴油机自身等多方面因素有关,在实际使用过程中,应避 免人为因素导致柴油机动力不足,如在船舶设计过程中,应避免进排气管路弯头过多,尽量减少进排气阻力;

在管理方面,船员应不断学习柴油机维护知识,定期对柴油机进行维护保养。

END

来源:船机帮

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