船用柴油機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損，檢測連桿平行度、扭曲度和曲軸彎曲度，都符合規(guī)定要求。同時對主機作常規(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松動;檢查噴油提前角和進排氣時間，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汽缸內(nèi)進水。4沖程柴油機在壓縮沖程時，活塞向上止點運動,如果這時汽缸內(nèi)有水且體積大于汽缸余隙，因為水是不可壓縮的，就會引起液壓沖擊，使汽缸內(nèi)壓力激劇上升，遠遠大于汽缸蓋墊片能承受的壓力，導致汽缸蓋墊片刺裂。柴油機汽缸內(nèi)進水是柴油機常見的故障，眾所周知，柴油機在作功的同時，會產(chǎn)生大量熱量，為此水冷柴油機設(shè)有淡水系統(tǒng)和海水系統(tǒng)，用來將這些熱量帶走，防止機器溫度過高。但同時，淡水、海水系統(tǒng)也是柴油機汽缸內(nèi)非預(yù)期進水的2條主要途徑。1）淡水進入汽缸的途徑。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有些柴油機排煙管設(shè)計成雙層，中間為淡水冷卻，當內(nèi)層管腐蝕穿孔時，冷卻水經(jīng)排煙管和排氣閥漏入了汽缸。2）海水進入汽缸的途徑。①空冷器漏水，海水經(jīng)空冷器、進氣管進入汽缸;②有些柴油機排煙管設(shè)計成雙層，中間為海水冷卻，當內(nèi)層管腐蝕穿孔時，海水經(jīng)排煙管和排氣閥漏入汽缸;③3有些柴油機舷側(cè)排煙管設(shè)計成雙層，由海水系統(tǒng)冷卻，當內(nèi)層管腐蝕穿孔時，海水經(jīng)舷側(cè)排煙管和排氣閥進入汽缸。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，于是重點檢查淡水系統(tǒng)漏水。拆檢了第6缸汽缸蓋,對水腔進行水壓密性試驗，不漏;檢查汽缸套，沒有發(fā)現(xiàn)裂紋和穴蝕穿孔;檢查汽缸蓋導水管膠圈和墊片均無損壞和異常。因為汽缸內(nèi)是淡水，排除了從空冷器和舷側(cè)排煙管漏水，因而沒對這些部位作進一步檢查。以上因果對應(yīng)排查和常規(guī)檢查均沒發(fā)現(xiàn)問題。然后擴大檢查范圍，發(fā)現(xiàn)了左主機進氣管內(nèi)有大量水存于底部,打開進氣管底部的螺塞，放出約12L水。再檢查右主機,同樣在進氣管底部放出約10L水，檢查證實放出的水為淡水。6DSM-18A柴油機為直列6缸機,安裝在882kW港作拖輪上，從前至后略有傾斜角，前高后低。缸號越靠后,進氣管越低,存水量越多。拖輪在海上航行時總是有輕微的顛簸，當主機某一缸進氣閥正好處于開啟位置時，進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,就會造成液壓沖擊。該型柴油機汽缸密封墊設(shè)計在汽缸套凸肩的外側(cè)，當汽缸受到液壓沖擊時，密封墊片受力很容易向外撕裂，這樣能有效地保護連桿與曲軸，防止汽缸內(nèi)壓力過高而頂彎連桿和曲軸，甚至造成連桿斷裂而捅破機體。二、進氣管存水原因分析以上分析得出，對于該船6DSM-18A柴油機，如果進氣管內(nèi)存有大量水,就有可能發(fā)生汽缸液壓沖擊，而且缸號越靠后，進氣管水位越高,發(fā)生液壓沖擊的概率越大。那么進氣管大量的水究競來自何處，之后對2臺主機進行全面反復查找，始終沒發(fā)現(xiàn)有漏水的地方，勘查和分析似乎進入了死胡同。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，它的表面很快會凝聚許多小水珠，即冷凝水。進氣管內(nèi)的水會不會是柴油機進氣系統(tǒng)自身產(chǎn)生的冷凝水，而并不是從某個部位漏進去的,該船執(zhí)行任務(wù)當天海上有霧,相對濕度90%以上,7月初的青島海域海水溫度還相對較低，當柴油機進氣系統(tǒng)吸入空氣，先經(jīng)過渦輪增壓器,以提高空氣壓為，同時空氣溫度也隨之提高,然后再來到空冷器冷卻，當濕熱空氣遇到空冷器相對溫度較低的傳熱片時，產(chǎn)生了大量冷凝水，并隨空氣帶到進氣管里。隨著工作時間增長，進氣管內(nèi)的冷凝水越積越多，水位越來越高，最后發(fā)生了上述故障。由此，主機進氣管水的來源終于查清楚了。三、改進措施實際上，當遇到特殊潮濕天氣，柴油機進氣系統(tǒng)會產(chǎn)生大量冷凝水不是個新問題，尤其是帶增壓及空氣中冷器的柴油機。許多柴油機在設(shè)計上采取了各種措施，一般是在進氣系統(tǒng)最低處加裝若干個放水閥，要求柴油機管理人員遇到這種特殊潮濕天氣時，應(yīng)時常打開此閥放水。6DSM-18A柴油機在設(shè)計上也考慮了這個問題，它是在進氣管最低處設(shè)置一個放水螺塞。螺塞放水需用扳手擰開，操作不甚方便，這種設(shè)計一般用于不需要經(jīng)常釋放的地方，如柴油機上各種放氣螺塞，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，一是管理人員不容易想到要去打開此螺塞放水;二是即使想到了操作也不方便,難以做到時常去放水。為了解決此問題,我們將該船2臺6DSM-18A柴油機的進氣管放水螺塞都改為了放水閥,這樣既方便了管理人員時常打開放水閥放出冷凝水，也能對管理人員起到“放水”的提示作用。改進后該船主機