內(nèi)河柴油機常見故障的判斷分析和排除

船用柴油機的工作狀態(tài)對內(nèi)河船舶的穩(wěn)定運行具有重要的影響作用，為保障柴油機能夠處于最佳運行工作狀態(tài)，船舶輪機管理員必須了解、掌握柴油機能夠正常運行的工作原理、常見故障以及故障診斷排除方法，在日常工作中做好故障防范措施，盡可能降低柴油機故障對于內(nèi)河船舶的影響。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展與科技水平不斷進步提高，現(xiàn)代化理念與先進技術(shù)逐漸應(yīng)用在柴油機故障診斷維修工作中，如聽診法、綜合法、觀察法等。信息技術(shù)的有效應(yīng)用極大程度提高了柴油機故障檢修效率與質(zhì)量，已經(jīng)成為船舶行業(yè)未來重要的發(fā)展研究內(nèi)容。一、內(nèi)河柴油機的基本組成1、曲柄連桿系統(tǒng)與機體部件基礎(chǔ)零部件與動力結(jié)構(gòu)是組成內(nèi)河船舶柴油機的基礎(chǔ)元素，其中柴油機機體組件是內(nèi)河船舶柴油機的估價系統(tǒng)，是柴油機能夠在船舶運轉(zhuǎn)工作的基礎(chǔ)。柴油機機體組件主要有多種零部件結(jié)構(gòu)組合而成，如氣缸體與氣缸蓋等部件結(jié)構(gòu)，各零部件共同組成柴油機系統(tǒng)，都具有十分重要的作用。曲柄連桿系統(tǒng)在內(nèi)河船舶柴油機系統(tǒng)起到連接紐帶的作用，是連接柴油機系統(tǒng)與船舶其他系統(tǒng)的主要部件。曲柄連桿的主要作用是將活塞部件的往復運動轉(zhuǎn)化為曲桿軸裝置的回轉(zhuǎn)運動。因此可以說，曲柄連桿的穩(wěn)定性與安全性，直接影響到整個船舶運行的安全性與穩(wěn)定性。曲柄連桿主要由曲軸飛輪組件、連桿組件以及活塞組件等共同構(gòu)成。2、潤滑、啟動與冷卻系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)是內(nèi)河船舶柴油機能夠穩(wěn)定運行的重要保障，其主要作用是將潤滑油在一定壓力的作用下輸送到柴油機各零部件結(jié)構(gòu)連接處，以減少柴油機運行過程中的摩擦阻力，降低各部件由于摩擦力造成的結(jié)構(gòu)損耗程度，確保柴油機各部件具有充足的動力輸出能力，以此保證柴油機系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定運行。潤滑系統(tǒng)包括潤滑油管以及潤滑油泵等部件結(jié)構(gòu)[1]。啟動系統(tǒng)是指借助船舶其他系統(tǒng)提供的動力啟動柴油機系統(tǒng)，即通過啟動系統(tǒng)能夠使柴油機系統(tǒng)從停止狀態(tài)進入運轉(zhuǎn)工作狀態(tài)。冷卻系統(tǒng)是保障柴油機系統(tǒng)運轉(zhuǎn)工作環(huán)境的重要系統(tǒng)，主要包括水箱、水泵等結(jié)構(gòu)部件，冷卻系統(tǒng)能夠?qū)Σ裼蜋C系統(tǒng)進行降溫冷卻，柴油機裝置長時間運轉(zhuǎn)工作后會產(chǎn)生高溫熱能，如果不進行及時降溫，可能會導致柴油機裝置造成一定程度的損傷，同時導致柴油機工作效率下降。因此，冷卻系統(tǒng)是柴油機運轉(zhuǎn)過程中重要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。3、燃油供給與進排氣系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)是內(nèi)河船舶柴油機的重要內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要包括噴油裝置、高壓油泵等部件。燃油供給系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性對柴油機系統(tǒng)的整體運行具有至關(guān)重要的作用，更加決定了整個船舶能否穩(wěn)定安全運行[2]。燃油供給系統(tǒng)在實際運行中會依據(jù)船舶柴油機的負荷能力，為柴油機系統(tǒng)提供相應(yīng)的供給燃料以確保整個柴油機系統(tǒng)能夠正常運行。進排氣系統(tǒng)相當于船舶柴油機的呼吸系統(tǒng)，其主要作用是為柴油機提供足夠數(shù)量的、新鮮干凈的空氣，以確保柴油機內(nèi)部具備足夠充足的氧氣，動力燃料能充分燃燒。二、內(nèi)河柴油機故障判斷分析方法1、觀察法觀察法是對內(nèi)河船舶柴油機故障進行分析判斷的常用方法，檢修人員可以對壓力表進行觀察，從而了解柴油機系統(tǒng)中的冷卻系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)以及潤滑系統(tǒng)是否出現(xiàn)泄漏故障，增壓系統(tǒng)是否正常運行，過濾系統(tǒng)是否發(fā)生堵塞，各種軸泵裝置是否正常運轉(zhuǎn)。通過觀察溫度表能夠了解柴油機系統(tǒng)中各缸系統(tǒng)的實際冷卻情況：油泵與水泵是否發(fā)生損壞故障；進排氣系統(tǒng)是否出現(xiàn)漏氣問題，油溫與水溫是否正常；冷卻系統(tǒng)是否出現(xiàn)污染堵塞現(xiàn)象。觀察柴油機排煙情況能夠?qū)Σ糠止收线M行判斷，如果排氣系統(tǒng)排出黑煙，則表明氣缸內(nèi)部燃燒質(zhì)量低下，噴油系統(tǒng)沒有按照標準時間工作，燃油霧化效果低下，空氣過濾器出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，排氣系統(tǒng)出現(xiàn)漏氣問題。如果排氣系統(tǒng)呈現(xiàn)出規(guī)律性排放白煙，則表明噴油器霧化效果不佳或燃燒室內(nèi)存在水分，主要原因是排氣管、缸頭或缸套裝置的墊片、水套出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，進而導致水分進入氣缸。如果排氣系統(tǒng)排放藍煙，則表明大量潤滑油進入燃燒室中，其主要原因是活塞部件與缸套出現(xiàn)過大間隙，活塞環(huán)過度磨損或卡死，活塞環(huán)彈性不足，活塞環(huán)安裝錯誤，氣缸油量過多，曲軸箱內(nèi)油位過高等。除此之外，使用觀察法還可以柴油機系統(tǒng)運行時油水泄漏變化情況，柴油機的振動現(xiàn)象以及部分故障出現(xiàn)前的異常表現(xiàn)等[3]。2、聽診法聽診法是指檢修人員將細長的金屬棒連接在柴油機外表，以此聽診柴油機內(nèi)部出現(xiàn)的聲音情況，進而判斷柴油機系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)，依據(jù)不同規(guī)律的聲音能夠判斷出柴油機內(nèi)部存在的不同故障，通常需要檢修人員具有極強的專業(yè)能力與豐富的檢修經(jīng)驗。如果出現(xiàn)清脆的、具有節(jié)奏的金屬聲音，則表明柴油機系統(tǒng)的供油時間相對較早；如果出現(xiàn)低沉的不清楚的聲音，則表明噴油時間相對較遲；如果出現(xiàn)音量較小的尖銳聲音，但是在惰速運轉(zhuǎn)時特別清晰，則說明連桿小頭襯套出現(xiàn)松動。在柴油機系統(tǒng)運行過程時聽到氣缸內(nèi)出現(xiàn)撞擊聲，且撞擊聲響隨著運轉(zhuǎn)速度提升而加劇，則表明缸套與活塞部件間的間隙過大。柴油機系統(tǒng)運行過程中，聽到曲軸箱內(nèi)出現(xiàn)撞擊聲，且轉(zhuǎn)速降低時能夠聽到低沉有力的撞擊聲，則表明連桿軸瓦出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，進而導致間隙過大[4]。三、內(nèi)河柴油機故障排除技術(shù)以及原則1、智能診斷排除技術(shù)隨著信息化技術(shù)的推廣應(yīng)用，行業(yè)科研人員利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)出了智能診斷排除技術(shù)進而大幅度提升了內(nèi)河船舶柴油機故障檢測與排除質(zhì)量。智能診斷排除技術(shù)中有效運用了大數(shù)據(jù)與人工智能等現(xiàn)代技術(shù)，能夠?qū)Ω唠y度故障問題進行有效分析檢測，且具有十分理想的檢測效果[5]。同時，智能診斷排除技術(shù)會利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對柴油機故障數(shù)據(jù)信息進行全方位的診斷處理，依據(jù)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫信息將異常信息提取出來，并利用數(shù)字模型診斷故障問題，從而獲取故障異常的主要特征。智能診斷排除技術(shù)具有十分嚴謹?shù)倪壿嬓耘c專業(yè)性，能夠?qū)⒋罅抗收蠑?shù)據(jù)整合，以此幫助檢修人員進行規(guī)故障處理排除。比如，使用智能診斷排除技術(shù)確定柴油機故障為氣缸套故障時，可以通過以下方法進行故障排除：在冷卻液中假如乳化油等防腐劑，從而在氣缸套外表形成一層保護膜，進而降低氣缸套發(fā)生穴蝕現(xiàn)象的幾率。2、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷排除技術(shù)在內(nèi)河船舶柴油機故障檢修過程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷排除技術(shù)有效提升了診斷分析的精確度，檢測系統(tǒng)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)收项愋瓦M行精準檢測，對異常數(shù)據(jù)進行整合歸納與分析處理，以此確保檢修人員依據(jù)真實的數(shù)據(jù)資料進行故障排除工作。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷排除技術(shù)主要應(yīng)用于故障信息分析，利用計算機技術(shù)對異常數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計整合，同時依據(jù)異常數(shù)據(jù)的特征判斷故障的特點與具體類型。比如，針對柴油機燃燒室與安全閥的故障診斷，傳統(tǒng)的故障診斷方法難以全面精準地了解到問題的真實情況，可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷排除技術(shù)，提升故障診斷質(zhì)量。在診斷檢測中利用主機重啟與安全閥更換方法將安全閥恢復至正常狀態(tài)，同時在更換安全閥時需要注重安全閥的產(chǎn)品質(zhì)量問題[6]。燃燒室發(fā)生故障的常見原因是由于燃燒室內(nèi)部積碳未能得到及時清理，長時間作用下導致內(nèi)部出現(xiàn)腐蝕問題[6]。當確定燃燒室故障為積碳問題后，檢修人員應(yīng)當對燃燒室內(nèi)部進行徹底的積碳清除工作，如可以使用退炭劑，將燃燒室內(nèi)表面的積碳軟化，以此進行高效清潔處理，從而保證燃燒室環(huán)境清潔無雜質(zhì)，進而保障燃燒室正常工作。3、柴油機故障診斷及排除原則通過對內(nèi)河柴油機故障現(xiàn)象以及排除方法進行梳理可知，其故障在發(fā)生初期主要會通過一些較為明顯的現(xiàn)象表現(xiàn)出來，同時故障會直接影響柴油機正常運轉(zhuǎn)，導致其動力性、經(jīng)濟性以及可靠性受到較大幅度的負面影響。由此，為切實保障柴油機性能滿足實際使用需求，延長其使用周期，相關(guān)工作人員需要賬務(wù)正確、靈活的手段，以實現(xiàn)對內(nèi)河柴油機運行中表現(xiàn)出的故障問題進行檢查與排除。通過對相關(guān)工作經(jīng)驗進行梳理總結(jié)，可得出以下需要遵守的原則：1）運維人員需要掌握柴油機工作原理，對設(shè)備結(jié)構(gòu)組成以及零部件分布與作用進行充分學習，并在此基礎(chǔ)上依照系統(tǒng)性原則對設(shè)備故障原因進行推理分析與診斷查找。2）在實際對柴油機設(shè)備進行檢查過程中，需要遵循由易到難、由簡到繁、由表至里、逐步深入的方式開展。3）在對故障進行處理過程中，運維人員需要對相關(guān)數(shù)據(jù)進行詳細檢測，切實保障零部件質(zhì)量滿足實際要求，嚴格遵守操作技術(shù)流程，并依照規(guī)范的工藝流程對各零部件進行裝配，對故障進行逐一排除。四、某系列內(nèi)河柴油機的故障分析與排除A省交通系統(tǒng)常見的內(nèi)河小型工作船其所使用的是6105系列的柴油機作為主機，雖然其具備良好的動力性能、平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)性能和較低的噪音，且維修十分簡便，但是其也有著一定的缺陷，如耐用性較低、超負荷性能不佳、故障率較高，且一般運行300~500h后就需要進行小修與保養(yǎng)。因此本文結(jié)合該類型柴油機故障的分析與排除技術(shù)分析，為相關(guān)內(nèi)河柴油機的使用和故障排除提供一些參考。1、活塞和缸套故障1）故障現(xiàn)象：一臺主機在修理后不久就發(fā)現(xiàn)了某缸活塞頂部被擊穿，在更換新的活塞之后僅3到4個航次，該缸活塞再一次被擊穿。2）原因分析：考慮到連續(xù)更換都是合格的新活塞，因此排除配件的殘次問題。本次使用的6105系列的活塞均為鋁制凹頂型活塞，優(yōu)勢在于其導熱性良好，質(zhì)量輕，且摩擦系數(shù)小，但是其也存在耐磨性差、強度差和膨脹系數(shù)大等缺陷。而產(chǎn)生頂部龜裂的原因主要在于：柴油機噴油提前角太大而嚴重爆燃敲缸、長期超負荷、冷車重負荷起動、斷水斷油后的激冷、氣缸蓋開裂后冷卻水進入爆裂、活塞裝反、油嘴噴油量過大、壓縮比過大等。同一缸連續(xù)發(fā)生活塞擊穿故障可以基本將原因圈定在供油系統(tǒng)和壓縮比故障上。通過拆檢發(fā)現(xiàn)燃油供應(yīng)系統(tǒng)一切正常于是就考慮為何壓縮比變大。經(jīng)查發(fā)現(xiàn)該缸機體由于柴油機使用年代過長機體表面凹陷下去。通過壓保險絲的方法測出該缸氣缸余隙過小，因此斷定由于壓縮比的增大燃燒爆發(fā)壓力，也加大造成活塞頂部過負荷沖擊而破壞。3）排除方法：結(jié)合鋼直尺和塞尺測量該位置的機體表面下沉量，在該部位墊入相對應(yīng)厚度的銅片，控制氣缸的余隙高度在標準范圍內(nèi)即可排除故障。2、曲軸聯(lián)桿組故障1）故障現(xiàn)象：主機在運行期間，突然發(fā)生機曲軸箱內(nèi)發(fā)出沉悶的敲擊聲，尾氣冒黑煙，機體振動加劇，立刻停車拆檢，發(fā)現(xiàn)曲軸已經(jīng)斷裂。2）原因分析：一般的曲軸聯(lián)桿組故障與潤滑系統(tǒng)有著較大的關(guān)系，如果滑油的壓力過低或者是斷油，很容易造成燒瓦和曲軸聯(lián)桿組抱瓦的問題。并且突然受到大負荷的沖擊，聯(lián)桿的螺母松脫、曲軸軸承間隙過大造成徑向跳動而產(chǎn)生疲勞裂紋、飛輪平衡塊松脫、主機三線不準等原因均可直接或間接造成曲軸聯(lián)桿組故障。分析該主機發(fā)現(xiàn)潤滑系統(tǒng)正常，且沒有受到大負荷，且發(fā)現(xiàn)其斷裂的位置在曲軸輸出端的第一檔主軸頸部的位置，了解到該主機在前段時期還更換過飛輪組。因此可以初步斷定，該問題是三線不準導致的曲軸徑向受到了交變應(yīng)力的作用而疲勞損壞。在進一步分析上，發(fā)現(xiàn)該主機所使用的變速箱為一種MB170型的小型齒輪箱，兩者相連是使用法蘭的硬連接，徑向毫無避讓的余地，并且兩機不是共用的底腳，機艙底部結(jié)構(gòu)的強度也相對較為淡薄，因此很容出現(xiàn)三線不準的問題。3）排除方法：由于該故障是由設(shè)計施工上考慮不周所導致的，因此為了解決該問題，可以更換齒輪箱，但是經(jīng)過測量機艙的空間不足，只能夠繼續(xù)使用原來的設(shè)備，