第一节 船舶主机故障判断
船舶在营运中，主机发生故障，是一个令人头痛的问题，轻则导致机器停转，重则使机器损毁，甚至伤害工作人员，影响船舶安全航行，使其不能按时到达目的港，还可能致使船舶停航待修。
故障的发生是常常遇到的，其形成原因也多种多样，甚至一个故障由多种原因引起，非常复杂。如果在判断中没有一个明确的目标和方法，不但难以确定故障，还会浪费精力、拖延时间、贻误时机，以致损坏机器。
船在江中航行，主机的故障随时都可能发生。我们不可能带一批学者、专家、工程师和各种诊断仪器参与每次航行，特别是内河小型船更没有这样的条件，因此就只能主要靠自己的技术能力，迅速、准确、果断地判断故障，及时处理。为此，船员和工程技术人员、机务管理员都要学会如何判断故障。
一、熟悉、了解主机的结构及工作原理
为了准确地诊断故障，首先必须熟悉、了解各类主机的结构及原理。在拆装和维修中，要根据自己掌握的理论，结合实际熟悉、了解每个零部件的作用、动作、性能及与相邻零部件的位置关系，使各零部件的位置、动作在头脑中有一个清晰的印象。
对未拆装、修理的主机，应对照其图纸、件号零件图、使用说明书等，尽快了解和熟悉。也可结合其他拆装的相似机型帮助记忆，以便当机器发生故障时，同样能探查、判断。
为熟悉、了解主机的结构及工作原理，除了阅读有关资料外，还要甘当学生和徒弟，多问同行和师傅，他们可帮助你熟悉、了解其机器的结构及工作原理。
二、要严格遵循判断原则
判断主机的故障不但要熟悉、了解其结构及工作原理，还要遵循以下判断故障的几条原则。
（1）未搞清故障之前，不可乱下结论且盲目拆散机器零部件或换新件。这样做常常是浪费人力、物力和时间，因为可能原故障未排除，新问题又出现了，使得判断工作更加复杂，有时还会弄坏机器的其他零部件。
丰都县一联户船，主机为4135AG型柴油机，在24h内，油底壳内进水1L，停车检查发现两只缸套下缘不时向下滴水，有人判断两只缸套和封水圈漏水，盲目拆机更换缸套及封水圈，试车后油底壳内的水比原先增加了一半以上，并且出水管排气，拆出来检查，更换的两只缸套与原机缸套高低不齐，从肩胛处断裂。经详细分析、检查漏水原因，最先既不是缸套漏水，也不是封水圈漏水，而是自制的排气管夹层水道漏水。换了缸套及封水圈之后漏水，是缸套肩胛被压断漏水。
（2）判断、分析故障要先易后难。有的故障是由很简单的原因引起，如果不注意，把它当成复杂的问题，不但不能迅速判断出故障原因和位置，而且弄得拆修人员煞费苦心，白干一场。比如某船柴油机无机油压力，即使有压力也很低，技术人员把润滑系统全部拆出来清洗、换件，还把曲轴瓦也拆换了，结果还是无机油压力。有人建议研磨调压阀，拆出调压阀时才发现原来调压弹簧已断。
（3）判断故障要先从外部，后从内部着手。有的故障先是从外部引起的，甚至与机器本身无关。如用前进车，主机飞轮端有撞击声，如盲目判断是主机飞轮的故障，就不一定正确。飞轮与齿轮箱连接，齿轮箱又与尾轴连接，齿轮箱推力环间隙过大、联轴器紧帽松动、键与槽座磨坏等，在飞轮端同样有撞击声，这是从主机以外传递给飞轮端的，也是笔者在实践中遇到过的情况。如某船主机大修后不能启动，对供油系统、启动系统、配气机构等都作了检查，花了不少时间，还是不能启动。一位炊事员说："以往不能启动机器，排气管还冒点烟，这次主机大修后连一点烟都不冒。"轮机长当即拆开排气管法兰盘，发现新换的排气管垫堵塞了排气管。
（4）修理后的主机发生故障，要找修理和拆装原因。修理前没有发生故障，修理后引起新的故障，要着重考虑修理与装配质量以及更换的零部件是否符合技术要求。
（5）故障在运动件与固定件间，应先考虑分析运动件，后分析固定件。因运动件工作是处于变化之中，工作条件恶劣、繁重，引起的故障较固定件多。
（6）使用时间较长的主机发生故障，要审查它使用的全部历史。依据故障特征、技术测量、检查记录，进行综合分析，判断出是突发性还是渐进性的故障，根据故障性质缩小范围，作出准确的判断。
（7）判断故障要以大缩小，先系统，后零件逐级分析、诊断。主机故障往往由一个小零件引起，而且在一个大范围内或系统内，隐藏很深，不注意会相互混杂，难以判断，因此要特别警惕。
三、分析故障的原因
要判断主机的故障，必须会分析形成故障的原因。故障发生的原因极其复杂，发生的时间也不一致，甚至有些故障是多种原因造成，难以判定且反复出现。总的归纳起来其主要原因如下：
（1）缺乏正确的维修和保养。正确地维修和保养是保证主机正常运转、延长使用寿命的重要环节。由于主机使用时间过长，零部件会逐渐磨损、耗蚀、变形、配合间隙增大，甚至有的零件达到疲劳极限，若是不正确的进行维修和保养，更换新件，就会不同程度地发生故障。如润滑油过脏、变质、杂质累积等，未更换；润滑系统没有定期检查、清洁；齿轮磨坏、活塞环折断等没有及时修理、更换，都会引起故障。
（2）操作疏忽、使用不当，造成零部件损坏。操作人员违反操作规程，不遵照执行规章制度，超负荷、超转速运转，这会迅速增加零件的附加应力，致使零件使用寿命降低，最终损坏。
（3）修理质量差，验收不把关。厂修或自修的主机质量不保证，验收质量时又不把关，给将来的使用埋下了隐患，一旦达到某种条件，就会发生故障。
（4）使用材料低劣、有缺陷、设计不够充分，引起某一零件集中过大应力而发生故障。
四、判断主机故障的方法
船舶主机在异常状态下，判断故障有四种方法：一是以实践经验判断故障；二是用随机仪表监测判断故障；三是用化学分析和观测方法判断故障；四是采用专门设备分析监测主机的故障。前三种方法常用于内河小型船及设备简陋的船舶，后一种方法能为实现船舶机舱自动化开辟道路。
（1）以实践经验判断主机故障。在实际工作中常用听、看、嗅的方法判断故障。如主机下部有敲击声就用听的方法判断；汽缸内有水就要观看排气管是否冒白烟；直流充电机冒烟就要用手摸结合鼻子嗅的方法判断故障。总之，听，能听出各种异响声；看，能看到各种不同的异常现象；摸，能摸出各部位的温度；嗅，能嗅出各种异味。如果经验丰富，这些方法是可靠的。
（2）采用随机仪表监测判断主机故障。主机大多数都安装有水温表、油温表、机油压力表、转速表、爆压表、电流表及电压表等，这些表能及时反映其工作情况。若是某处发生故障，其表上读数不正常或没有，此时可根据表上的反映数据分析判断出该系统发生了故障。如润滑系统漏油、过滤器阻塞，则机油压力下降；主机输出功率下降，则转速表读数减小；冷却水失常，机器发热，则水温表读数增大等。用仪表监测判断主机的故障是一有效手段。
（3）用化学分析、观测方法判断主机故障。取出曲轴箱内的机油试样、冷却水试样、排烟试样等，进行化学分析、观测，可判断主机故障。
（4）用专门设备监测判断主机的故障。有条件的船可采用一种监测主机的运转工况设备--传感器。传感器的种类很多，有监测缸套磨损的传感器，它可测出缸套的磨损情况，计算出缸套使用寿命；有测高压油泵和喷油器的传感器，它可判断出油阀是否卡死、弹簧是否断裂、油泵柱塞是否漏油、喷油雾化是否良好等。
五、小结
船舶主机的故障判断是一门实用的诊断科学，它可诊断与分析发生故障的位置、原因及后果，为组织应急处理和确定修理提供明确的任务和工作量。
船舶使用效率和营运安全性多半取决于主机的良好工作状态，一旦主机发生故障，又取决于判断故障的迅速和准确性，应引起轮机管理人员重视。
判断主机故障的应用与掌握，有利于提高修理效率和质量，确保主机的可靠性，还有助于提高船舶的营运周转。
第二节 机舱空气降低柴油机工作指标的探讨
柴油机是以柴油为主要燃料的一种热机。柴油在汽缸内燃烧，产生的热能转换为机械能。柴油机工作时，必须具备燃油和空气，两者缺一不可，即要使燃油在汽缸内完全燃烧，获得额定的热效利用，就必须有足够的空气。
目前大、中、小型船舶都采用柴油机作主、副机，与各种设备（发电、充电、消防等）共同装置在船舶主甲板下的机舱里。机舱内的空气常叫机舱空气。机舱下面是底板，四周是船壳板及舱壁，有的机舱上面还有上甲板或顶篷甲板，那里的温度通常是25 ℃~40 ℃，炎热天高达48 ℃~52 ℃。空气既不流通，又很污浊，对柴油机的过量空气系数α、充气效率ηυ、吸入新气都有不良影响。
一、机舱升温导致柴油机的α、ηυ降低
柴油机工作时，机舱的设备随同工作，产生一定的热量（柴油机出水温度50 ℃~75 ℃、机身温度45 ℃~55 ℃、排气温度300 ℃~400 ℃、发电机等设备温度45 ℃~55 ℃）。柴油机及设备连续工作1 h以后，气温直线上升，经实船测量（无空调及通风设备），柴油机进气管附近与舷外温差12.5 ℃~14.2 ℃。当大气温度为35 ℃时，进气管附近气温高至46 ℃~49 ℃，相对湿度75%以上。由于机舱狭窄，机舱空气与舷外大气混合不佳，致使机舱升温。
制造厂要求："要保证柴油机发出额定功率，应在外界大气压760 mmHg、大气温度20 ℃、相对湿度50%的情况使用。"1mmHg=133.322 Pa如超过这个条件使用，则对柴油机发出额定功率有不良影响，但在营运条件下，机舱温度、相对湿度往往都超出了这个要求。
盖·吕萨克定律表达式为：
T1×T2=V1×V2
（1）
式中：V1--定质量气体在温度为T1时的体积；
V2--定质量气体在温度为T2时的体积。
从式（1）看出，在气压不变的条件下，一定质量空气的热力学温度从T1升高到T2时，它的体积也从V1增大为V2，体积跟热力学温度成正比。机舱空气受热升温，气体的体积增大，分子间距离也增加，空气变得稀薄，气体密度γα降低，进入汽缸内的实际空气量L减少，柴油机的α也随着降低，即：
α=L×gL0
（2）
式中：g--每次循环燃油供给量；
L0--每次循环所需要的理论空气量。
由式（2）可知，当g、L0不变，L减小，α也减小。α减小后，喷入汽缸内的燃油燃烧不完全，柴油机的耗油量上升，效率降低。
机舱升温，柴油机的ηυ减小。以充气效率计算式分析，即：
ηυ=pα ps·Ts Tα·ε ε-1·1 1+γ
（3）
式中：pα--进气终了时的气体压力；
ps--进气管附近的气体压力；
Ts--进气管附近气体的热力学温度；
Tα--进气终了时气体的热力学温度；
ε--压缩比；
γ--剩余废气系数。
Ts在进气过程中，因热传导（经进气系统热影响），气体在进气门处的温度Ts′大于Ts，进入汽缸后与剩余废气混合，使Tα额外增加。由于Ts升高，对进气系统加热，新气进入汽缸增升了进、排气门及活塞等器件的温度，使新气的传导温升ΔTw增高，ηυ降低。Ts升高，气体进入汽缸后，虽然降低了缸壁温差，ΔTw有所减小，但是，抵偿不了Ts温升引起γ降低和Tw增高的损失。所以，Ts/Tα比值减小，ηυ降低的情况下，当其他不变，这意味着进入汽缸内的新气减少，使汽缸中每个循环燃烧都不完全，因而柴油机耗油量增加，功率下降。
当ηυ增大后，每个循环喷油量不变，柴油机排气中的氮氧化物和烟色则会增加，大气被污染。
二、机舱空气被污染，柴油机吸新气少
人们往往很重视柴油机的废气污染大气，但对于机舱空气被污染则有所忽视。船舶在营运中，机舱空气受污染比舱外更严重，机舱空气的污染源主要有：
（1）柴油机进排气系统、活塞环及缸套泄气；
（2）机舱设备及柴油机身的污物经高温蒸发或烤焦，产生的各种废气及焦烟；
（3）充蓄电池（电瓶）冒出的硫酸气等。
柴油机开始工作时，由于机舱温度自下向上增加，使空气处于不稳定状态。机舱下面及四面与大气相隔，上方又因上甲板或顶篷甲板被覆，使废气不易消散而聚集在机舱内，污染机舱空气。