时间:2021-04-21 | 编辑:E航小E | 阅读:983 | 分享: |
导读
某船为882kW全回转港作拖轮,主机是2台 6DSM一18A型柴油机。
某日, 该船在某海域执行任务,当2台主机转速加至600r/min时 (主机额定转速为 900r/min),突然左主机第6缸发出异常敲击声,接着汽缸盖与机体之间密封面刺射出一股水。
及时停机后发现,第6缸发生了液压冲击故障,汽缸盖垫片破碎。
据船员反映,夏季该船左右主机汽缸液压冲击故障时有发生,一直没有查清原因,是该船安全航行的隐患。
一
故障勘查和原因分析
先勘查故障损坏情况,拆卸第6缸汽缸盖和连杆、活塞,除了汽缸盖垫片碎了外,其它零部件均完好无损,检测连杆平行度、扭曲度和曲轴弯曲度,都符合规定要求。
同时对主机作常规性检查,检查航行记录各缸排温 (包括第6缸)均正常,油水温度、压力等参数也都正常;
拆卸观察孔端盖,检查凸轮紧固螺母完好无松动;
检查喷油提前角和进排气时间,符合规定要求。
从故障现象看,造成第6缸液压冲击的原因显然是由于这个汽缸内进水。
4冲程柴油机在压缩冲程时,活塞向上止点运动,如果这时汽缸内有水且体积大于汽缸余隙,因为水是不可压缩的,就会引起液压冲击,使汽缸内压力激剧上升,远远大于汽 缸盖垫片能承受的压力,导致汽缸盖垫片刺裂。
柴油机汽缸内进水是柴油机常见的故障,众所周知,柴油机在作功的同时,会产生大量热量,为此水冷柴油机设有淡水系统和海水系统,用来将这些热量带走,防止机器温度过高。
但同时,淡水、海水系统也是柴油机汽缸 内非预期进水的2条主要途径。
1.淡水进入汽缸的途径。
① 汽缸盖产生裂纹,冷却水经裂纹漏入汽缸;
②汽缸套穴蚀穿孔或裂纹,冷却水漏入汽缸;
③汽缸盖垫片和导水管胶圈损坏,冷却水从汽缸密封面漏入汽缸;
④有些柴油机排烟管设计成双层,中间为淡水冷却,当内层管腐蚀穿孔时,冷却水经排烟管和排气阀漏入了汽缸。
2.海水进入汽缸的途径。
①空冷器漏水,海水经空冷器、进气管进入汽缸;
②有些柴油机排烟管设计成双层,中间为海水冷却,当内层管腐蚀穿孔时,海水经排烟管和排气阀漏入汽缸;
③有些柴油机舷侧排烟管设计成双层,由海水系统冷却,当内层管腐蚀穿孔时,海水经舷侧排烟管和排气阀进入汽缸。
按照以上分析,我们先检查了活塞顶部残 留的少量水滴,分清是淡水还是海水,检查结果是淡水,于是重点检查淡水系统漏水。
拆检了第6缸汽缸盖,对水腔进行水压密性试验,不漏;
检查汽缸套,没有发现裂纹和穴蚀穿孔;
检查汽缸盖导水管胶圈和垫片均无损坏和异常。
因为汽缸内是淡水, 排除了从空冷器和舷侧排烟管漏水,因而没对这些部位作进一步检查。
以上因果对应排查和常规检查均没发现问题 。
然后扩大检查范围,发现了左主机进气管内有大量水存于底部,打开进气管底部的螺塞,放出约12L水。
再检查右主机,同样在进气管底部放出约10L水,检查证实放出的水为淡水。
6DSM一18A柴油机为直列6缸机,安装在 882kW 港作拖轮上,从前至后略有倾斜角,前高后低。
缸号越靠后,进气管越低,存水量越多。
拖轮在海上航行时总是有轻微的颠簸,当主机某一缸进气阀正好处于开启位置时,进气管的水就有可能涌入到汽缸内。
如果水涌入量小于汽缸余隙,一般不发生液压冲击,完成工作冲程后,水就随排气阀排出汽缸外。
但由于水占用了汽缸一部分余隙,使得汽缸实际余隙减小,爆压上升,工作粗暴;
如果水涌入量大于汽缸余隙,就会造成液压冲击。
该型柴油机汽缸密封垫设计在汽缸套凸肩的外侧,当汽缸受到液压冲击时,密封垫片受力很容易向外撕裂,这样能有效地保护连杆与曲轴,防止汽缸内压力过高而顶弯连杆和曲轴,甚至造成连杆断裂而捅破机体。
二
进气管存水原因分析
以上分析得出,对于该船6DSM 一18A柴 油机,如果进气管内存有大量水,就有可能发生汽缸液压冲击,而且缸号越靠后,进气管水位越高,发生液压冲击的概率越大。
那么进气管大量的水究竟来自何处,之后对 2台主机进行全面反复查找,始终没发现有漏水的地方,勘查和分析似乎进入了死胡同。
由于青岛夏天气候十分潮湿,使大家想到了一种自然现象 ,把一温度较低的物体置于湿热空气中,它的表面很快会凝聚许多小水珠,即冷凝水。
进气管内的水会不会是柴油机进气系统自身产生的冷凝水,而并不是从某个部位漏进去的?
该船执行任务当天海上有雾,相对湿度 90%以上,7月初的青岛海域海水温度还相对较低,当柴油机进气系统吸入空气,先经过涡轮增压器,以提高空气压力,同时空气 温度也随之提高,然后再来到空冷器冷却 ,当湿热空气遇到空冷器相对温度较低的传热片时,产生了大量冷凝水,并随空气带到进气管里。
随着工作时间增长,进气管内的冷凝水越积越多,水位越来越高,最后发生了上述故障。
由此,主机进气管水的来源终于查清楚 了。
三
改进措施
实际上,当遇到特殊潮湿天气,柴油机进气系统会产生大量冷凝水不是个新问题,尤其是带增压及空气中冷器的柴油机。
许多柴油机在设计上采取了各种措施,一般是在进气系统最低处加装若干个放水阀,要求柴油机管理人员遇到这种特殊潮湿天气时,应时常打开此阀放水。
6DSM 一18A柴油机在设计上也考虑了这个问题,它是在进气管最低处设置一个放水螺塞。
螺塞放水需用扳手拧开,操作不甚方便,这种设计一般用于不需要经常释放的地方,如柴油机上各种放气螺塞,而释放冷凝水一般应采用放水阀。
采用螺塞放水的设计,一是管理人员不容易想到要去打开此螺塞放水;二是即使想到了操作也不方便,难以做到时常去放水。
为了解决此问题,我们将该船2台6DSM 一 18A柴油机的进气管放水螺塞都改为了放水阀,这样既方便了管理人员时常打开放水阀放出冷凝水,也能对管理人员起到“放水” 的提示作用。
改进后该船主机汽缸液压冲击故障再也没有发生。
建议:
柴油机设计时,进气系统冷凝水释放应采用放水阀而不是螺塞,这样既方便放水,又可起到提示作用;
柴油机使用管理时,在这一类的放水阀上挂一个 “潮湿天放水” 的提示牌,这样能更好地起到提示作用。
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