书城工业船舶动力装置故障诊断技术
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第3章 船用柴油机故障 (3)

(2)触摸法。柴油机工作时,用手触摸高压油管,若高压油管振动、发热,则是油针粘住或喷孔阻塞;若高压油管无压力感,喷油器头部无温度,则是喷孔扩大,喷油成线,调压螺钉松退,调压弹簧断裂,喷油器漏油等。

(3)观烟色法。排气若冒黑烟或带火星,对每个缸断油检查,即可查出是哪一个缸的喷油故障或喷油时间早与迟的问题。

2.拆出检查

喷油器预先检查后,发现毛病应拆出检查。可在喷油器试验台或该机喷油泵上检查与调整喷油开启压力、喷油嘴座面密封性能及喷油嘴喷雾状况等。

除了发现故障及时处理外,要防止喷油器喷雾不良还必须做到:

(1)根据燃油情况,在柴油机工作400~500h后,不论喷油器好坏,都要拆出来清洁与检查。

(2)拆装的喷油器精密器件要放入清洁柴油或煤油中清洗,并防止碰撞、擦伤。

(3)根据情况定期清洗燃油滤芯,如滤芯破损或难清洗时,必须换新。

(4)燃油使用前,应进行沉淀与过滤,保证燃油清洁。

(5)加强对喷油泵的维护保养,确保其工作正常。

(6)要保证汽缸盖水道畅通,用手触摸汽缸盖发现其冷热不均时,必须采取相应措施排除。

总之,只要轮机人员坚持做到以上六条,而不是简单采取"一换了事"的办法,就可以防止喷油器喷雾不良。

五、喷油最佳化的五大要素

柴油机喷油是按最佳化进行设计制造的,使用时喷油最佳化是通过一些精密件和各种给定的限制条件实现的。喷油质量好坏直接影响柴油机的经济性和动力性,使用时如何保证喷油最佳化,是一个值得重视的问题。喷油最佳化是为了在柴油机各转速范围内均达到足够的功率、最低燃油耗、最低排烟度和最小噪声等目的。柴油机在使用时,对每个工况点上的喷油定时、定压、定量、喷油程度、喷油分配均匀度等参数值,都必须控制在最佳范围内。由于柴油机通过一定时间的使用或拆装时调校不佳等,常常会使每个工况点上的这些参数值移出最佳范围。此外,有时零部件超过了使用与磨损极限,使得偏离喷油最佳点越来越远,造成柴油机经济性和动力性能下降。以下结合笔者的实践加以分述。

1.燃油喷射提前角

燃油必须准确地喷入汽缸,不能过早或过迟。每台柴油机都有它的喷油提前角安排,如6135G型柴油机的喷油提前角(B型泵)为28°~31°、6160A型柴油机为28°~30°。根据柴油机各自的性能和使用季节,通过使用与试验可知它们的提前角都有一个最佳角度,要保证这个最佳角度,获得良好燃烧,取得最佳经济燃油耗量,就必须在柴油机工作600~700 h后,进行喷油提前角的检查与调整。柴油机工作时间较长,一般都会出现喷油提前角变小,这是因为喷油泵凸轮轴凸轮、接合盘键与槽磨损造成的。定时调节螺栓松退会使喷油提前角增大。喷油提前角较大则汽缸内发出有节奏的清脆金属敲击声,较小则汽缸内发出低沉不清晰的敲击声。发现这类问题应及时检查、处理。

2.燃油喷射压力

柴油机各自的喷射压力都有一定要求,通过使用与试验可获得最佳压力。如6135G型柴油机的最佳喷射压力为1.715×107~1.764×107Pa,6160A型为1.94×107~1.98×107Pa。燃油太脏,滤清器会失灵造成喷油嘴阻塞,燃油内的酸碱性物质较多造成油针咬死,锈蚀黏滞,会使喷油压力升高,甚至超出最佳范围。出油阀或喷油器漏油、调压弹簧断裂、喷油孔扩大会使喷射压力降低,要保证喷射压力在最佳范围内,柴油机工作500~600h后必须对喷油系统进行检查调整。如手感高压油管有强烈振动,则是喷油压力过高;无振动感则是喷油压力低,必须提前进行最佳压力调整,不能调整的喷油嘴一律不能用,以免因小失大。

3.喷入燃烧室内的油量

对喷入燃烧室的油量,每缸每次都必须相等,否则会造成柴油机运转不平稳,对多缸柴油机尤其要注意。喷油量不匀,一般是燃油管路中有空气或水分,出油阀弹簧断裂或阀座面磨损,柱塞被阻滞或柱塞弹簧断裂,调节齿圈控制不严,喷油器漏油或喷油嘴滴油等造成的。发生这些故障时的特征是柴油机振动,转速表指针读数不稳。出现问题必须及时处理,没有出问题也要在柴油机工作1000~1200h后检查、调整喷油量。

4.燃油雾化程度

良好的雾化是燃油呈雾状的细微颗粒,以促进燃油蒸发、燃烧。柴油机工作500~600h后进行燃油雾化试验,试验不光要有最佳喷油压力,还要符合下列要求:(1)喷油细而均匀,不应有明显的飞溅油粒;(2)喷孔不应有滴油和油线现象;(3)喷油始与终干脆,喷雾声清脆。

5.燃油喷雾分布

喷进燃烧室的燃油不但要雾化良好,而且要能使雾化后的细微颗粒均匀分布在燃烧室内,因此,要定期检查喷油嘴的喷油角度,清除燃烧室的积炭。

六、喷油系统精密偶件磨损特征与修复

柴油机喷油系统精密偶件主要有喷油泵柱塞与套管、出油阀与座、喷油嘴阀与座等。磨损严重会引起功率下降,油耗增多,排气冒黑烟。个别精密偶件磨损严重会引起船舶航行振动。引起精密偶件磨损有三大原因:一是燃油不清洁发生机械磨损;二是燃油中有酸、碱物质发生腐蚀磨损;三是燃油含有水分或高压燃烧引起液体磨损。

1.喷油泵柱塞与套管磨损

磨损间隙增大的特征有两种:一种是柴油机工作性能引起变化。喷油压力降低,喷油雾化变坏,喷油提前角变小,各缸喷油量不均,喷油量减少。另一种是柱塞工作表面发生异样。工作表面暗淡无光,有纵向刻痕。检查时将柱塞向上抽出1/2,然后依其自身重量使之下滑。若下滑很快,下滑后用手将柱塞大端按住,又将柱塞拉出1/3后,放手,柱塞不反回,证明柱塞与导管已超过磨损极限,必须成套换新。

2.喷油泵出油阀与座磨损

磨损严重使阀与座密封不严。其特征是:高压油管中无压力或压力很低,回油增多,输油泵的输油量增大,当供油箱高于喷油泵时,若拆掉高压油管,油管接头内的油源源不断向外泄溢,泄溢严重者,不是出油阀弹簧有毛病,就是出油阀偶件磨损严重,造成密封不严。拆出时倘若见到阀与座锥形工作面上有环形沟槽和纵向线痕,证明偶件的配合间隙已超过磨损极限,应进行修复。修复方法是将阀锥面上涂上氧化铝研磨膏,旋转阀芯进行研磨,直至有良好密封性能为止,严重者必须成套换新。

3.喷油嘴针阀与座磨损

喷油质量随着磨损增大而恶化,致使喷油不均,喷雾不良,造成排气冒黑烟。停车后旋转喷油泵传动轴,向上压柱塞时其压力低,无清脆喷雾声。针阀与座磨损严重,密封性能降低,阀的工作面出现环形沟槽,磨损间隙增加,致使针阀的跑距增大,造成漏油现象。喷油孔磨损,形成油孔不规则形状,油孔外表积碳增多,从而使喷油不均。喷油嘴精密偶件发生故障,应拆出零件在清洁的煤油或汽油中清洗,喷油孔表面积炭可用铜丝刷除去。倘若针咬死,用钢丝钳垫软布夹住阀尾拉出,除去污物,在煤油或汽油中来回拉动针阀清洗,使针阀可自由滑动为止。喷孔被阻塞用细钢丝引通。针阀与座工作面磨损不太严重,用氧化铝研磨膏研磨修复,研磨时不要用力过重,以免影响研磨质量,无法修复则应成套换新。

七、调速器故障

1.调速不稳定

(1)各缸喷油量不均。

(2)调速齿杆与调速齿磨损间隙过大或有毛刺。

(3)齿杆连接销钉松动。

(4)喷油嘴孔积碳或滴油。

(5)喷油泵凸轮轴串动间隙大。

(6)柱塞、出油阀弹簧折断或弹力不足。

(7)飞铁销孔磨大松动。

(8)调节齿杆或油门开关移动,不灵活。

(9)燃油管路中有空气。

(10)低转速调节不当。

(11)传动盘或推力盘磨损过量。

2.标准转速达不到

(1)调速弹簧变形或磨损。

(2)喷油泵喷油量不足。

(3)柴油机与螺旋桨匹配不当,负荷过重。

(4)操作手柄不到位。

3.低速怠车达不到

(1)操作手柄不到低速位。

(2)调节齿杆与调节齿不灵活,达不到低速位。

(3)低速限制螺钉旋入过多。

(4)低速稳定器失灵。

(5)个别油泵柱塞油量过多或喷油时间不准。

4.调速器飞车,使转速超过110%以上不停车

(1)调速器失灵。

(2)转速超高。

(3)调节齿杆或油门拉杆停留在高速位置卡死。

(4)调节齿杆或油门拉杆连接销钉脱落。

(5)调速弹簧断脱。

(6)最高限速器调得太高。

八、输油泵故障

(1)止回阀磨损或断裂。

(2)活塞磨损漏油。

(3)油管接头漏油。

(4)进油滤网阻塞。

(5)顶杆弯曲或卡死。

(6)顶杆漏油。

(7)活塞卡死漏油。

(8)手泵进气或漏油。

(9)输油泵弹簧折断或变形。

九、供油系统外加设备的安装特点

柴油机供油系统是将定量的干净燃油以足够的压力准时喷入燃烧室。小型船舶柴油机供油系统的外加设备有连接油管、日用油箱、储油箱等。若这些设备安装出了毛病,会造成双主机熄火,发生重大事故。

1.连接油管的选择与布置

日用油箱与输油泵间的连接油管一般选取紫铜管,燃油流动性好,形成、安装方便,其内径是按输油泵进油口径1.1~1.2倍选取。连接油管尽量短、直,忌用有90°急弯的油管,转弯时应尽量采用圆弧办法转弯。油管要布置在不妨碍工作和不影响连通的地方,油管必须安装牢固,与金属物相碰处需用保护物隔开,以免船舶航行时因振动磨损。

2.日用燃油箱的设计与安装

日用燃油箱是用来盛装清洁燃油,供柴油机日常用油。小型船舶日用油箱大小是按柴油工作8~12h耗油量设计的,油箱过大且安装过高会影响船舶稳定性,过小则不够日用,且沉淀时间不多,单机日用燃油箱容积VT常按下式计算:

VT=1 P(g·N·T+gf·Nf·Tf)

(1)

式中:g--主机耗油率,t/(kW·h);

N--主机最大持续功率,kW;

T--续航时间,h;

gf--辅机耗油率,t/(kW·h);

Nf--辅机最大持续功率,kW;

Tf--辅机工作时间,h;

P--燃油相对密度。轻质柴油为0.85~0.88,中质柴油为0.89~0.91,重质柴油为0.92~0.93。

根据所计算的燃油箱容积和布置的位置尽量设计成深、窄的日用油箱,中间加隔板,避免船摇晃时产生气泡和增加油位差。油箱不可布置过高,一般布置在离柴油机喷油泵100~200 mm处,其目的是既能降低船体重心高度,又能借重力作用使燃油在管路中保持相当压力,同时由于油箱的位置较高,可使它的顶部通气,以便使燃油管路中混杂的空气能从顶部排气孔排出。油箱的出口应设在油箱底以上50~80mm处,以避免残渣积水混进油管中。油箱底集中一处安装放污阀,方便排放污水。从油箱底安装观察玻璃管(液位器),用来观察箱底的残渣、积水和油面,以防燃油用尽或有水造成双主机熄火。

3.燃油储备油柜的设计和布置

燃油储备油柜容量大小按(1)式计算,它的不同点是时间问题。小型船舶的功率小,总吨位也小,不需要多余的油存积船上;内河大型船舶则根据各自船舶功率、总吨位、航行时间而定,一般根据常规航次决定。油柜布置在不占货位或少占货位的地方,若是钢质船可与船体连为一体,但要加底板和隔板,油柜上面应留气孔及检查孔,加油口要装滤件,最低处应安装放污阀。出油口千万不可设置在底部,以防积水、残渣进入油道。

第三节 冷却系统

船用柴油机冷却水对润滑作用关系密切。柴油机过热,对润滑作用极为不利,引起零部件机械性能下降,零件间的工作间隙无法保证,破坏了正常润滑作用,使柴油机功率降低。

一、出水温度过高

(1)水管吸入空气或管道中有喉道段,产生气穴现象。

(2)进水量不足,造成循环水量少。

(3)海水泵抽水效率不高或吸程太高。

(4)吸水管路似阻非阻。

(5)冷却系统污垢多。

(6)柴油机负荷过重,机体过热。

(7)吸水温度过高。

(8)淡水泵有毛病。

(9)汽缸炸裂或蚀孔磨穿漏气。