船用柴油機(jī)液壓沖擊故障原因分析與排除

一、故障勘查和原因分析先勘查故障損壞情況,拆卸第6缸汽缸蓋和連桿、活塞，除了汽缸蓋墊片碎了外，其它零部件均完好無(wú)損，檢測(cè)連桿平行度、扭曲度和曲軸彎曲度，都符合規(guī)定要求。同時(shí)對(duì)主機(jī)作常規(guī)性檢查，檢查航行記錄各缸排溫（包括第6缸)均正常，油水溫度、壓力等參數(shù)也都正常;拆卸觀察孔端蓋，檢查凸輪緊固螺母完好無(wú)松動(dòng);檢查噴油提前角和進(jìn)排氣時(shí)間，符合規(guī)定要求。從故障現(xiàn)象看，造成第6缸液壓沖擊的原因顯然是由于這個(gè)汽缸內(nèi)進(jìn)水。4沖程柴油機(jī)在壓縮沖程時(shí)，活塞向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng),如果這時(shí)汽缸內(nèi)有水且體積大于汽缸余隙，因?yàn)樗遣豢蓧嚎s的，就會(huì)引起液壓沖擊，使汽缸內(nèi)壓力激劇上升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于汽缸蓋墊片能承受的壓力，導(dǎo)致汽缸蓋墊片刺裂。柴油機(jī)汽缸內(nèi)進(jìn)水是柴油機(jī)常見(jiàn)的故障，眾所周知，柴油機(jī)在作功的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量熱量，為此水冷柴油機(jī)設(shè)有淡水系統(tǒng)和海水系統(tǒng)，用來(lái)將這些熱量帶走，防止機(jī)器溫度過(guò)高。但同時(shí)，淡水、海水系統(tǒng)也是柴油機(jī)汽缸內(nèi)非預(yù)期進(jìn)水的2條主要途徑。1）淡水進(jìn)入汽缸的途徑。①汽缸蓋產(chǎn)生裂紋，冷卻水經(jīng)裂紋漏入汽缸;②汽缸套穴蝕穿孔或裂紋，冷卻水漏人汽缸;③汽缸蓋墊片和導(dǎo)水管膠圈損壞，冷卻水從汽缸密封面漏入汽缸;④有些柴油機(jī)排煙管設(shè)計(jì)成雙層，中間為淡水冷卻，當(dāng)內(nèi)層管腐蝕穿孔時(shí)，冷卻水經(jīng)排煙管和排氣閥漏入了汽缸。2）海水進(jìn)入汽缸的途徑。①空冷器漏水，海水經(jīng)空冷器、進(jìn)氣管進(jìn)入汽缸;②有些柴油機(jī)排煙管設(shè)計(jì)成雙層，中間為海水冷卻，當(dāng)內(nèi)層管腐蝕穿孔時(shí)，海水經(jīng)排煙管和排氣閥漏入汽缸;③3有些柴油機(jī)舷側(cè)排煙管設(shè)計(jì)成雙層，由海水系統(tǒng)冷卻，當(dāng)內(nèi)層管腐蝕穿孔時(shí)，海水經(jīng)舷側(cè)排煙管和排氣閥進(jìn)入汽缸。按照以上分析,我們先檢查了活塞頂部殘留的少量水滴,分清是淡水還是海水，檢查結(jié)果是淡水，于是重點(diǎn)檢查淡水系統(tǒng)漏水。拆檢了第6缸汽缸蓋,對(duì)水腔進(jìn)行水壓密性試驗(yàn)，不漏;檢查汽缸套，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂紋和穴蝕穿孔;檢查汽缸蓋導(dǎo)水管膠圈和墊片均無(wú)損壞和異常。因?yàn)槠變?nèi)是淡水，排除了從空冷器和舷側(cè)排煙管漏水，因而沒(méi)對(duì)這些部位作進(jìn)一步檢查。以上因果對(duì)應(yīng)排查和常規(guī)檢查均沒(méi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。然后擴(kuò)大檢查范圍，發(fā)現(xiàn)了左主機(jī)進(jìn)氣管內(nèi)有大量水存于底部,打開(kāi)進(jìn)氣管底部的螺塞，放出約12L水。再檢查右主機(jī),同樣在進(jìn)氣管底部放出約10L水，檢查證實(shí)放出的水為淡水。6DSM-18A柴油機(jī)為直列6缸機(jī),安裝在882kW港作拖輪上，從前至后略有傾斜角，前高后低。缸號(hào)越靠后,進(jìn)氣管越低,存水量越多。拖輪在海上航行時(shí)總是有輕微的顛簸，當(dāng)主機(jī)某一缸進(jìn)氣閥正好處于開(kāi)啟位置時(shí)，進(jìn)氣管的水就有可能涌入到汽缸內(nèi)。如果水涌入量小于汽缸余隙，一般不發(fā)生液壓沖擊，完成工作沖程后，水就隨排氣閥排出汽缸外。但由于水占用了汽缸一部分余隙,使得汽缸實(shí)際余隙減小，爆壓上升，工作粗暴;如果水涌人量大于汽缸余隙,就會(huì)造成液壓沖擊。該型柴油機(jī)汽缸密封墊設(shè)計(jì)在汽缸套凸肩的外側(cè)，當(dāng)汽缸受到液壓沖擊時(shí)，密封墊片受力很容易向外撕裂，這樣能有效地保護(hù)連桿與曲軸，防止汽缸內(nèi)壓力過(guò)高而頂彎連桿和曲軸，甚至造成連桿斷裂而捅破機(jī)體。二、進(jìn)氣管存水原因分析以上分析得出，對(duì)于該船6DSM-18A柴油機(jī)，如果進(jìn)氣管內(nèi)存有大量水,就有可能發(fā)生汽缸液壓沖擊，而且缸號(hào)越靠后，進(jìn)氣管水位越高,發(fā)生液壓沖擊的概率越大。那么進(jìn)氣管大量的水究競(jìng)來(lái)自何處，之后對(duì)2臺(tái)主機(jī)進(jìn)行全面反復(fù)查找，始終沒(méi)發(fā)現(xiàn)有漏水的地方，勘查和分析似乎進(jìn)入了死胡同。由于青島夏天氣候十分潮濕，使大家想到了一種自然現(xiàn)象，把一溫度較低的物體置于濕熱空氣中，它的表面很快會(huì)凝聚許多小水珠，即冷凝水。進(jìn)氣管內(nèi)的水會(huì)不會(huì)是柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)自身產(chǎn)生的冷凝水，而并不是從某個(gè)部位漏進(jìn)去的,該船執(zhí)行任務(wù)當(dāng)天海上有霧,相對(duì)濕度90%以上,7月初的青島海域海水溫度還相對(duì)較低，當(dāng)柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)吸入空氣，先經(jīng)過(guò)渦輪增壓器,以提高空氣壓為，同時(shí)空氣溫度也隨之提高,然后再來(lái)到空冷器冷卻，當(dāng)濕熱空氣遇到空冷器相對(duì)溫度較低的傳熱片時(shí)，產(chǎn)生了大量冷凝水，并隨空氣帶到進(jìn)氣管里。隨著工作時(shí)間增長(zhǎng)，進(jìn)氣管內(nèi)的冷凝水越積越多，水位越來(lái)越高，最后發(fā)生了上述故障。由此，主機(jī)進(jìn)氣管水的來(lái)源終于查清楚了。三、改進(jìn)措施實(shí)際上，當(dāng)遇到特殊潮濕天氣，柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量冷凝水不是個(gè)新問(wèn)題，尤其是帶增壓及空氣中冷器的柴油機(jī)。許多柴油機(jī)在設(shè)計(jì)上采取了各種措施，一般是在進(jìn)氣系統(tǒng)最低處加裝若干個(gè)放水閥，要求柴油機(jī)管理人員遇到這種特殊潮濕天氣時(shí)，應(yīng)時(shí)常打開(kāi)此閥放水。6DSM-18A柴油機(jī)在設(shè)計(jì)上也考慮了這個(gè)問(wèn)題，它是在進(jìn)氣管最低處設(shè)置一個(gè)放水螺塞。螺塞放水需用扳手?jǐn)Q開(kāi)，操作不甚方便，這種設(shè)計(jì)一般用于不需要經(jīng)常釋放的地方，如柴油機(jī)上各種放氣螺塞，而釋放冷凝水一般應(yīng)采用放水閥。采用螺塞放水的設(shè)計(jì)，一是管理人員不容易想到要去打開(kāi)此螺塞放水;二是即使想到了操作也不方便,難以做到時(shí)常去放水。為了解決此問(wèn)題,我們將該船2臺(tái)6DSM-18A柴油機(jī)的進(jìn)氣管放水螺塞都改為了放水閥,這樣既方便了管理人員時(shí)常打開(kāi)放水閥放出冷凝水，也能對(duì)管理人員起到“放水”的提示作用。改進(jìn)后該船主機(jī)