书城工业船舶动力装置故障诊断技术
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第16章 船舶动力装置实用技术 (3)

机油泵到底有无问题,可单独对其出口压力进行测定。若是机油泵引起的故障,常常是渐进性发生的,可能是机油泵主动、从动齿轮或泵壳与盖磨损太大,从动齿轮轴套、滚针轴承等磨损或损坏,这些都使机油泵供油达不到需要的压力。

2.机油泵以外的问题

经压力测定机油泵本身确无故障,那就要在机油泵的出口后或进口前机油经过的地方找原因。如机油箱的机油不足,吸油滤网太脏,吸油管密封不良漏气等都是进油前的问题。如出油以后所润滑的零件磨损间隙增大,安全(调压)阀关闭不严或调压太低,过滤器太脏,管道及垫片损坏漏油等,都会引起供油压力不足。若是突发性的毛病则多数是管道及垫片损坏漏油或泵以外的补偿设备工作失调。若是渐进性的问题,大多数是被润滑零部件的磨损间隙快要超过极限或补偿设备能力在衰退。机油规格不符或发生质变,也会引起同样的故障。

(三)机油压力不稳定

机油泵工作时压力忽高忽低,这种情况常常是突变性的,主要表现是出口处机油成不连续状态。引起的原因有三方面:一是出油管道或吸油管道似阻非阻;二是吸油管道吸入空气或吸油不足;三是机油泵的转速不稳定,忽高忽低。出现问题后要按这三方面的原因进行分析。

二、机油泵工作时产生较大的噪声

船用齿轮式机油泵装置在机体外部产生的噪声能听到,如6160型系列柴油机的机油泵、300和180型系列船用油压齿轮箱的机油泵、液压舵机的液压泵等。装置在柴油机内部的机油泵产生的噪声不易听到,如135型系列柴油机的机油泵、120和135型系列油压齿轮箱的机油泵等,但它们发出的噪声和产生的原因基本是一样的,只是检查的方法不同而已。

(1)机油泵工作时产生噪声的原因大致有两个方面:一是机械方面引起的噪声。如泵轴弯曲引起齿面不平而互相摩擦或啮合不良,齿轮或轴套磨损太大,轴承松动或损坏引起旋转轴向串动,传动轴中心不正或键槽扩大等。二是液体方面引起的噪声。如机油温度太低,黏度太大,泵壳和齿轮产生气蚀现象,吸入空气等。

(2)发出噪声的检查方法。装设在机体外部的机油泵检查方法是:发出机械噪声的泵壳发热、振动,伴有摩擦声或撞击声,用触感与听觉可判断。液体方面引起的噪声是沉重不清晰而忽低忽高的嗡嗡声,可用螺丝批接触泵壳细听。装置在机体内部的机油泵不易检查出噪声,如135型系列柴油机的机油泵,由于柴油机发出的各种声音掩盖了它,即使用触感也难以分辨,因此在安装前要注意检查机械方面是否存在不良因素。

三、小结

船用齿轮式机油泵发生故障是复杂多变的,只要掌握了故障分析和检查方法,结合分析、检查、处理三大原则,就会使泵从故障中恢复出来正常工作,确保原动机工作的可靠性和动力性。

第五节柴油机机油窜入燃烧室的原因及对策

一台技术状态良好的柴油机,在正常工作条件下,额定工作时机油消耗率小于或等于4.08~4.76 g/(kW·h),但目前一些船用柴油机却普遍超耗,其主要原因是大部分机油窜入燃烧室燃烧掉了,而少部分被泄漏。

一、原因分析

为什么机油会窜入燃烧室呢?当活塞下行时,气环紧压在环槽上侧面,于是下侧形成空隙,气环的下缘将汽缸壁上的机油刮入环槽下侧和底侧空隙内。当活塞上行时,气环又紧压在环槽下侧面,将机油挤压到上侧空隙内,这样活塞不断地往复运动,机油就从一环到另一环逐渐向上,最后被泵入燃烧室。活塞环在槽中的间隙越大,泵油越多,其中最下面的一道气环泵作用最大。一般气环下方安装有刮油环,刮油环是将气缸壁上多余机油刮下来,经环和活塞回油孔流回曲轴箱,但当回油孔阻塞,刮油环倒角处结碳或倒角磨脱时,不仅不会起刮油作用,反而会与气环一道逐环地将机油泵入燃烧室。

随着柴油机工作时间增长,活塞组件磨损增大,致使活塞环在槽中产生颤动。活塞环在槽中颤动越大,环槽两侧面磨损也越大,漏气就越严重。活塞环在运动中垂直方向上所受作用力之和为

p=pa±pb±pc

式中:pa--作用在环上的气体压力;

pb--环的惯性力(行程上半为负,下半为正);

pc--摩擦力与刮油力之和(上行为正,下行为负)。

当p>0时,环紧压在环槽下侧面上,柴油机转速增高后,由于活塞与汽缸的空隙及沟槽的节流作用,作用在环上的气体压力pa降低。当pb增大后,出现p<0,环压向汽缸壁的力减弱,则环自环槽下侧面向上浮起,气体通过环的底侧泄漏入曲轴箱。漏气越多,曲轴箱内混合气就越多,致使曲轴箱内气压升高,从原来的负压力逐渐转为正压力。

曲轴箱内呈现正压力会带来三个麻烦:一是正压力有助于活塞环的泵油作用,机油随活塞和气门杆上下运动经空隙窜入燃烧室烧掉;二是气压升高,混合气体温度升高,引起机油温度也急剧上升,使机油容易受污染而变质老化,缩短使用寿命,增加机油耗量;三是破坏曲轴箱的密封性能,致使机油向外泄漏。

二、对策

1.对活塞组件加强技术保养,对新装件严格检查与测量

根据各自柴油机的技术状况,按三级技术保养的累计工作时间,清洁并检查、测量活塞组件的磨损值,特别要严格检查活塞环在槽中的间隙,尤其是最下面的一道气环。如果其侧间隙与底侧间隙过大则必须调整或换新。新活塞必须检查环槽宽度和深度;新活塞环不但要检查它的张力,还要注意它的宽度和厚度是否符合技术要求。我们在实践中发现:新活塞中有的环槽已超过了最大磨损间隙,还有个别气环厚度和宽度比使用过旧的气环还小0.25~0.32 mm;有的新油环没有倒角或倒角很小。若是不严格测量而将它们装上去使用,则机油超耗会更严重。

2.减少曲轴箱内的混合气,降低正气压力

(1)曲轴箱通气口与进气管滤清器相通。其好处有:①可降低曲轴箱内的气体压力,维持负压。当活塞下行时,曲轴箱的容积变小,气体被排入进气管。当活塞上行时,曲轴箱的容积增大,气压减小,加上进气管的吸力,不仅阻止了空气进入曲轴箱,而且把混合气吸入了燃烧室,促使曲轴箱内产生负压。②可吸收曲轴箱的油雾和可燃性气体,避免油雾引起燃烧爆炸。③可降低曲轴箱温度。④可减少机舱空气污染。

(2)制作负压装置。根据各自柴油机的技术状况和曲轴箱的漏气量,合理选用尺度,用钢管和薄铁板制作负压装置。

(3)用风机吸曲轴箱的混合气体。风机大小根据各自的机型而定,用钢管和薄铁板焊合成连通管,一端连接在风机吸风口,另一端与曲轴箱通气口相通,它可抽吸曲轴箱的混合气体,曲轴箱内形成负压,而柴油机性能不受影响。

3.柴油机使用的机油加添适量

不论是干或湿式曲轴箱的机油都不应回得过多,机油过多会使热量增加,散热差,机油易产生氧化变质,降低润滑性,同时溢油、泄漏频繁。特别是湿式曲轴箱,如果机油过多会引起曲轴撞击机油,影响柴油机功率;此外,曲轴撞击机油太频繁,会使机油飞溅到缸壁上,而活塞环难以把它刮完。船用主机的安装一般前高后低,并且船在航行中常受浪击而振荡 ,使曲轴箱的机油产生不规则地动荡,以致其从飞轮壳端的甩油圈缝隙和螺孔牙缝中溢出。我们用6135AG型柴油机连续作过两次测试:同一柴油机,同一负荷下,分别加添机油在标定范围内和超过标定油位10%,均累计工作100 h后发现添加过量机油的那一次机油超耗7%~8%。所以加添机油必须在该机标定的正常范围内。

4.柴油机气门杆与导管磨损间隙超过极限,必须及时换新

若是没有气门油封装置,建议改装有气门油封的导管。装上气门油封,可防止机油窜入燃烧室或废气窜出引起气门结炭。

三、小结

当前机油价格高,供应紧张,应注意节油。机油泄漏或窜入燃烧室燃烧,引起机油超耗,增加汽缸积炭,加剧活塞组件磨损,降低柴油机使用寿命。应经常对与机油相关的零部件进行仔细察看、分析、测试,不论是外部还是内部的细枝末节都不应放过。每航次的负荷、用油耗量都作记录,以便分析负荷与耗油的关系,加强机油管理,严格控制油耗。

第六节 废气涡轮增压器的使用管理特点

有的船为了提高柴油机的功率,降低油耗,常用装置增压器来实现。采用的增压器多数为废气涡轮增压器。在修理废气涡轮增压器时,发现很多增压器的故障都是因使用管理不当造成的。废气涡轮增压器的工作条件繁重、恶劣。压气机件和运动件承受着高速气流和高转速负荷,始终处在高温条件下,可见废气涡轮增压器具有它的使用管理特点。

一、应具有良好的润滑条件

由于废气涡轮增压器的转子轴及轴承等是在高速、高温条件下工作,因此要具有足够的、符合它要求的润滑油。

(1)增压器在使用前应严格检查润滑油路是否畅通,特别是回油管路。新安装或停用很久的增压器尤其要注意。

(2)新安装或停止使用时间较长的增压器,在使用前必须从进油口灌注适量的清洁机油。

(3)在启动后,立即检查增压器的润滑油压力,其压强不小于1.96×105 Pa。若油压过低应立即停车检查:润滑油泵工作是否正常;各油管接头是否松动漏油;滤清器是否阻塞;增压器轴承是否磨损间隙过大等。

(4)在运转中不但要注意润滑油压,而且要注意润滑油温,其油温应保持在65 ℃~85 ℃。若油温过高而增压器转速又下降,则可能是轴承烧坏或冷却水温度过高。

(5)要随时检查润滑油的污损情况。增压器每经过300~600 h需更换一次润滑油,若润滑油太脏或末屑甚多,则应提前更换。

(6)无特殊情况不要突然停车,以免增压器轴承处于高温状态,产生过热而轴承早期损坏。

二、要确保增压器的冷却

大多数废气涡轮增压器的中间壳内具有单独的冷却水腔,供冷却水通过,冷却涡轮部件传来的热量。用冷却水的涡轮增压器、不可在缺水的情况下工作,同样也不可使涡轮过热运转。

(1)增压器在运转中,涡轮前沿的废气温度不能超高,一般不超过650 ℃。废气温度过高会使涡轮叶片超热受损,加速损坏或使增压器喘振。

(2)增压器工作时必须有足够的冷却循环水。其冷却水排出温度应保持在50 ℃~70 ℃。

(3)增压器的水管接头不能漏水、滴水,以免外壳受冷不均,造成壳体破裂。

(4)增压器累计工作1000h后,应清洗冷却水腔,确保冷却效果。清洗的方法可用5%的稀盐酸溶液灌入水腔中,浸泡3h左右,再用5%的苛性钠溶液中和冲洗。

三、必须保证增压器的气体流道畅通

废气涡轮增压器有进气流道和排气流道两部分,要保证其清洁畅通,否则柴油机发不出规定的功率。

(1)增压器在运转中应注意进气情况。如果发现进气压力过高,则检查柴油机排气阀是否烧损造成燃气泄漏,喷油时间是否正确,汽缸燃烧是否恶化;若是进气压力太低,则可能是空气滤清器过脏,压气机叶轮及内壳黏附着较厚的炭黑,进排气管接头漏气等原因。一般增压器进气压力在4.9×104~6.86×104Pa,但也有不在此范围内的,应根据自己使用的增压器性能为准。当上述两种情况都不存在时,其进气压力上升到8.33×104Pa以上,则是转子轴超速运转,应检查柴油机是否超速。

(2)增压器累计工作300~500h,应清洁空气滤清器、进气管及排气管道。

(3)增压器累计工作1500~2000h,应清洗涡轮端气封环、气封板、涡轮叶轮、涡轮壳内及喷嘴处积炭与污垢。除了拆卸后用手工方法清洗外,平时可不拆卸而用喷水法清洗。

四、要避免增压器在运转中的异响声和异样振动

增压器在运转中,应经常检查其有无异响声和异样振动。用耳朵进行监听,必要时可用螺丝批或专用工具,接触检查部位测听有无异响声;用眼睛结合触感检查有无异样振动。

(1)要仔细思索并分辨增压器在运转中发出的异响声是什么样的响声?发生在什么部位?若是严重应停止运转并及时处理。

(2)增压器在运转中发生异样振动,要仔细审视分辨振动是平缓还是剧烈。若是平缓振动则是炭渣、油垢附在涡轮叶轮上过多、使转子轴失去平衡;若是剧烈振动,则或是涡轮叶片断裂,或是增压器的固定螺栓松动或断裂。

第七节 主机燃烧情况突变判断