船用柴油機(jī)常見故障的維修對(duì)策

目前，國內(nèi)的船舶建造普遍使用船用柴油機(jī)作為動(dòng)力裝置，對(duì)此，需要重視柴油發(fā)電機(jī)的故障診斷與定期檢修工作。做好船用柴油機(jī)的故障處理工作對(duì)保障船舶航行安全和船員人身安全具有重要意義。從船舶柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)角度看，對(duì)其進(jìn)行維修并不是單純地?fù)Q裝、拆裝，而是對(duì)機(jī)器內(nèi)部的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，針對(duì)故障部件進(jìn)行處理。所以，診斷船舶柴油機(jī)的常見故障，對(duì)提升其故障檢修效果具有重要影響。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種新的檢測(cè)技術(shù)被應(yīng)用到柴油機(jī)的故障診斷中，國內(nèi)該領(lǐng)域研究者為保障船舶運(yùn)行安全，針對(duì)柴油機(jī)常見故障，提出了多種診斷技術(shù)。但在實(shí)踐中，由于維護(hù)人員技術(shù)水平的限制和柴油機(jī)自身故障具有隱蔽性與復(fù)雜性特點(diǎn)，產(chǎn)生維護(hù)費(fèi)用高昂和資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。為保障船舶運(yùn)行安全，從船用柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)入手，對(duì)其常見故障進(jìn)行了分析，提出有效的故障診斷和維護(hù)措施。一、船用柴油機(jī)的基本構(gòu)成1、機(jī)體組件與曲柄連桿系統(tǒng)船用柴油機(jī)由各機(jī)械和動(dòng)力部件構(gòu)成，其中，機(jī)體總成系統(tǒng)是船用柴油機(jī)的基本構(gòu)架，可以保障柴油機(jī)在船舶上正常工作。發(fā)動(dòng)機(jī)總成系統(tǒng)包括缸蓋、缸體等，由多個(gè)部件構(gòu)成，是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)有機(jī)整體。此外，船用柴油機(jī)的曲柄連桿系統(tǒng)也是柴油機(jī)和其他動(dòng)力系統(tǒng)的重要組成部分。曲柄機(jī)構(gòu)包含活塞組、連桿組、曲軸飛輪組等部件，其作用是將活塞的逆向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而保證整個(gè)船舶的運(yùn)行安全。2、進(jìn)氣和燃料供應(yīng)系統(tǒng)柴油機(jī)的進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)是柴油機(jī)的呼吸器，能為柴油機(jī)提供新鮮的空氣和氧氣，保證柴油機(jī)的工作狀態(tài)。同時(shí)，進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)也起到了排煙的作用，可以凈化發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部工作環(huán)境，使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的各系統(tǒng)部件能夠正常運(yùn)作。由此可知，進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)是柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行的保證。此外，燃料供應(yīng)系統(tǒng)包括高壓油泵、噴油器等部分，是船舶柴油機(jī)的重要組成部分。燃料供應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)柴油機(jī)的總體性能和船舶高效運(yùn)行有著重要的影響。該系統(tǒng)的主要功能是根據(jù)船舶柴油機(jī)的特定載荷，對(duì)其進(jìn)行燃料供應(yīng)，并將合適的燃料注入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中，以確保整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。3、潤滑和冷卻系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)在一定壓力下為發(fā)動(dòng)機(jī)各部件及系統(tǒng)持續(xù)供給潤滑油，從而達(dá)到提高引擎功率與發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率、降低摩擦和發(fā)動(dòng)機(jī)損耗的目的。此外，冷卻系統(tǒng)則是為船用柴油機(jī)啟動(dòng)提供外部動(dòng)力，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)在一定溫度下安全可靠地啟動(dòng)，避免由于長期運(yùn)行導(dǎo)致機(jī)器內(nèi)部溫度過高，造成損失的情況。二、船用柴油機(jī)常見故障成因1、磨損在船舶柴油機(jī)中，當(dāng)一些零件磨損比較嚴(yán)重時(shí)，就會(huì)影響其工作狀態(tài)，造成故障。如果零件磨損嚴(yán)重，則會(huì)降低船舶柴油機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，造成安全隱患。柴油機(jī)燒軸瓦、拉缸、抱軸、氣門泄漏是造成磨損故障的主要原因，在此情況下活塞在工作時(shí)與氣缸套發(fā)生較大摩擦，當(dāng)缸內(nèi)的壓力減小時(shí)，缸內(nèi)燃油的燃燒品質(zhì)會(huì)下降，引擎功率會(huì)下降，排氣會(huì)流入曲柄箱，造成機(jī)油的蒸發(fā)或變質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使曲柄箱爆炸。磨損過量引發(fā)的問題主要有4種：1）潤滑油的壓力值低于正常范圍的壓力值，產(chǎn)生磨損時(shí)會(huì)增大潤滑油泵的齒面間隙，不能生產(chǎn)出標(biāo)準(zhǔn)壓力的潤滑油，造成油管堵塞，使油液的摩擦孔洞高于規(guī)范值。2）潤滑油組分中含有雜質(zhì)部分硬質(zhì)磨粒滲透到機(jī)械內(nèi)部，會(huì)使副零件承受較大的壓力，進(jìn)而造成磨料的磨損。大氣中的微粒和燃料在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生磨損微粒，這些微粒在進(jìn)入機(jī)械時(shí)會(huì)造成部件磨損。3）油變質(zhì)。部分柴油機(jī)由于缺少保養(yǎng)，機(jī)器內(nèi)部沒有燃料和水的積累，導(dǎo)致機(jī)油老化和添加劑損壞。4）穩(wěn)定性差。由于滑油溫度升高，潤換油粘度降低，潤滑油不能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作，使零件磨損嚴(yán)重，從而形成磨損故障。2、變形和穴蝕發(fā)動(dòng)機(jī)零件的變形也會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作造成一定的影響，由于受到的力不均勻，會(huì)使機(jī)件受到很大的載荷。當(dāng)載荷超過一定的限額時(shí)，就會(huì)引起機(jī)件的變形。常見的變形原因是軸瓦的磨損不均，造成缸體在裝配過程中受力不均勻，從而受熱載荷的影響產(chǎn)生變形。在柴油機(jī)運(yùn)行過程中，會(huì)出現(xiàn)液體泄漏情況，在液相體系中，由于液相介質(zhì)中存在著空穴，因此在壓力作用下，氣泡會(huì)在壓力作用下破裂，產(chǎn)生微噴射，從而使固體表面產(chǎn)生各種不同大小的沖孔。柴油機(jī)穴蝕也是發(fā)動(dòng)機(jī)中常見的一種故障，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)水腔內(nèi)部及缸套外側(cè)部位，應(yīng)通過加入適當(dāng)?shù)睦鋮s水添加劑來達(dá)到抑制汽化系統(tǒng)的目的，以降低汽缸內(nèi)壁的變形和空穴腐蝕程度。三、船用柴油機(jī)常見故障分析1、氣缸套故障汽缸套是船用柴油機(jī)的重要構(gòu)件之一，呈圓筒形。按其工作模式，可將缸套分成干式、濕式、無缸套三種類型。缸套、缸蓋、活塞構(gòu)成了一個(gè)密封的空間，在汽缸內(nèi)的壓力下，活塞向內(nèi)收縮，該環(huán)節(jié)涉及多系統(tǒng)的運(yùn)作，因此故障發(fā)生的可能性較大。汽缸套孔腐蝕是最普遍的汽缸套故障形式，因?yàn)樵诖貌裼蜋C(jī)的運(yùn)行過程中，活塞會(huì)不斷地重復(fù)移動(dòng)，導(dǎo)致缸體內(nèi)的溫度持續(xù)上升，使缸套和外界的壓力產(chǎn)生不平衡情況。該情況下，若活塞繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，很可能會(huì)繼續(xù)撞擊缸套的表面，導(dǎo)致缸套的外部金屬脫落，從而使缸套出現(xiàn)空隙。在出現(xiàn)汽缸套穴蝕后，汽缸套系統(tǒng)會(huì)發(fā)生改變，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作出現(xiàn)故障，甚至停機(jī)。2、滑動(dòng)軸承故障滑動(dòng)軸承作為船舶柴油機(jī)的主要部件，是最易發(fā)生故障的部件。一方面，滑動(dòng)軸承在柴油機(jī)中起到了一個(gè)重要的橋梁作用。在柴油機(jī)工作時(shí)滑動(dòng)軸承會(huì)一直處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，且當(dāng)其運(yùn)行時(shí)，必須要添加清潔的潤滑油。若潤滑油中有雜質(zhì)，就會(huì)造成軸承的磨損，從而影響軸承的使用壽命。另一方面，運(yùn)行中滑動(dòng)軸承的磨損會(huì)不斷增加，這種損失是無法彌補(bǔ)的。如果滑塊的磨損太大，維修人員無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和更換零件，很可能導(dǎo)致滑塊的轉(zhuǎn)動(dòng)偏移，出現(xiàn)龜裂、斷軸等情況，嚴(yán)重影響船舶運(yùn)行的安全性和柴油機(jī)的穩(wěn)定性。3、“三濾”系統(tǒng)故障在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的吸入和排放會(huì)產(chǎn)生大量的氣體、灰塵、沙子、污染物等，會(huì)對(duì)引擎的運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。另外，柴油機(jī)工作時(shí)必須使用柴油。若柴油中含有大量的雜質(zhì)，會(huì)使柴油機(jī)在長時(shí)間運(yùn)行的情況下出現(xiàn)腐蝕、磨損，這是導(dǎo)致柴油機(jī)出現(xiàn)故障的主要原因。潤滑油的清濾和柴油清濾的操作流程相同，操作目的都是除去雜質(zhì)，進(jìn)而保障柴油機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。4、安全閥與燃燒室故障安全閥是柴油機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的基本保障，也是最易出現(xiàn)故障的部件。由于發(fā)動(dòng)機(jī)在額定功率下，汽缸內(nèi)的氣壓開始上升，安全閥在持續(xù)高負(fù)荷的環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生跳閘，形成安全閥故障。如果不能及時(shí)處理，會(huì)影響柴油機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。四、船用柴油機(jī)故障診斷技術(shù)系統(tǒng)故障的研究與判定是指采集系統(tǒng)運(yùn)行中的異常數(shù)據(jù)，進(jìn)行深度分析。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無線通信、微波、光纖、光纜等新型診斷技術(shù)普遍應(yīng)用在各領(lǐng)域的生產(chǎn)生活中，降低了檢測(cè)設(shè)備的投資成本，提高了系統(tǒng)的使用效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)柴油機(jī)故障的在線診斷[1]，診斷技術(shù)分析如下。1、智能診斷技術(shù)智能診斷技術(shù)對(duì)優(yōu)化柴油機(jī)的故障檢測(cè)具有十分重要的意義。其中，人工智能技術(shù)對(duì)智能探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用具有重要的作用，能夠有效地解決故障診斷中出現(xiàn)的問題；智能監(jiān)控系統(tǒng)是通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)各類誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，從海量數(shù)據(jù)中抽取出異常數(shù)據(jù)，通過建立數(shù)學(xué)模型來判定數(shù)據(jù)誤差，從而揭示出誤差的本質(zhì)特征和形成機(jī)理；在診斷和推理方面，智能診斷技術(shù)具有較強(qiáng)的邏輯性，可以整合大量的故障信息，對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行深入分析，從而對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行更精確的處理。隨著智能技術(shù)的不斷優(yōu)化，采用數(shù)字診斷技術(shù)進(jìn)行故障診斷已經(jīng)步入了一個(gè)新的發(fā)展階段。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了基本的故障識(shí)別，并為故障檢修人員提供準(zhǔn)確的診斷結(jié)果，從而提高船舶的航行安全性。2、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)異常的信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)其特征歸納出故障特征，從而對(duì)其進(jìn)行故障判定。在故障診斷中，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以有效解決故障分析精度不高的問題，利用計(jì)算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)故障類型進(jìn)行判斷，歸納、總結(jié)異常信息，并從中篩選出具體的異常數(shù)據(jù)，從而達(dá)到較好的應(yīng)用效果。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，智能診斷技術(shù)也不斷優(yōu)化，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行故障診斷，能夠有效地解決診斷數(shù)據(jù)處理中存在的問題。以6-135型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)為例，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行故障分析，對(duì)故障信息進(jìn)行相應(yīng)的建模和分析。通過對(duì)樣本集合的訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步分析，抽取具有差異的數(shù)據(jù)，然后將故障數(shù)據(jù)輸入到故障識(shí)別系統(tǒng)中。該系統(tǒng)能夠通過分析各部件運(yùn)行情況來判斷故障類型，并以此作為評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，提高柴油機(jī)的故障診斷水平，從而為柴油機(jī)的故障診斷提供更加有效的手段。目前，專家系統(tǒng)是當(dāng)前診斷技術(shù)的一種重要手段，海量的數(shù)據(jù)信息庫可以為診斷提供足夠的信息。因此，研究者們一直在努力探索模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方式，以期能夠優(yōu)化當(dāng)前的診斷技術(shù)，進(jìn)而有效地發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)存在的問題，從而提高柴油機(jī)的安全性能，保障船舶運(yùn)行安全。五、船用柴油機(jī)維修的有效對(duì)策1、氣缸套故障的維修從船舶柴油機(jī)常見故障的形成原因來看，汽缸套空穴是柴油機(jī)故障的主要原因。通過對(duì)汽缸套的故障進(jìn)行診斷，可以采取以下措施：1）采取封閉的冷卻方式，保證汽缸套的溫度在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍之內(nèi)，保證機(jī)械零件的熱膨脹系數(shù)，從而防止汽缸套出現(xiàn)空穴現(xiàn)象。2）將乳化油等防蝕劑加入到冷卻液中，在汽缸套上形成一層保護(hù)膜，以防止汽缸套穴蝕的產(chǎn)生。3）在故障檢修時(shí)，可以將冷熱交替的溫差換成冷水和冷水的物理響應(yīng)，以防止汽缸套故障。2、滑塊軸承的維修針對(duì)滑動(dòng)軸承故障的形成原因，建議在解決該問題時(shí)要注意潤滑。首先，如果是一個(gè)大滑動(dòng)軸承出現(xiàn)了問題，那么就需要考慮對(duì)軸承進(jìn)行更換。在更換新軸承時(shí)，要對(duì)潤滑油進(jìn)行清濾處理，以保證其清潔、無污染。一旦發(fā)現(xiàn)油中有雜質(zhì)，需要立即進(jìn)行處理，以免由于機(jī)油的問題對(duì)新軸承造成損害。其次，通過計(jì)算機(jī)檢測(cè)、實(shí)際物理實(shí)驗(yàn)、動(dòng)態(tài)觀察等方式進(jìn)行維修、焊接、補(bǔ)充軸承襯套、噴漆等操作來處理軸承的故障。3、安全閥與燃燒室故障的維修在檢修安全閥及燃燒室時(shí)，應(yīng)先對(duì)安全閥及燃燒室進(jìn)行檢查。但常規(guī)的故障診斷方法很難對(duì)安全閥、燃燒室等問題進(jìn)行全面、深入地分析。對(duì)此，需要將傳統(tǒng)的檢測(cè)手段與熱力參數(shù)分析、振動(dòng)分析、瞬時(shí)速度分析等手段相結(jié)合，對(duì)安全閥、燃燒室進(jìn)行故障診斷，以提高故障診斷的正確性[2]。如果安全閥和燃燒室出現(xiàn)問題，需要立即更換安全閥，重啟引擎，將安全閥調(diào)整到原來的位置。在安全閥門的替換工作上，需要重視閥門的品質(zhì)。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的主要故障是由積炭造成的，長期沒有清理造成內(nèi)部的銹蝕。因此，對(duì)燃燒室進(jìn)行焊接并不能從根本上解決問題，維修的關(guān)鍵是清除積碳。針對(duì)柴油機(jī)燃燒室內(nèi)的積炭，可用鋼絲刷、刮刀、竹片等工具去除。另外，還可以采用化學(xué)方法，在燃燒室內(nèi)的金屬表面涂上一層退碳劑，清除掉積碳，這種方法不僅可以消除積碳，而且還能保持燃燒室的