船舶發(fā)電柴油機的管理與典型故障分析

在上船工作期間遇到老舊動力設備是十分考驗個人技術能力的。我國遠洋船舶曾經(jīng)廣泛使用的發(fā)電柴油機主要是YANMAR、DAIHATSU和WARTSILA這3類型號。比如中遠散貨運輸公司“晶瑩?！?、“安琪海”等輪的發(fā)電柴油機為YANMARM200L,“泰谷?！?、“泰山?！?、“泰安?！钡容喌陌l(fā)電柴油機為DAIHATSU6DSD-22。WARTSILA4L20型發(fā)電柴油機在90年代后期配船較多,如“許昌?！陛?。三種發(fā)電柴油機的結(jié)構(gòu)、功能、技術特點不盡相同,相應的使用和管理也有不同的特點和要求。筆者先后在“泰谷海”、“晶瑩?！?、“許昌?！钡容喨温?經(jīng)歷多次典型故障的維修,對這3種發(fā)電柴油機有了一些體會。一、3種主流型號輔機的總體介紹1、燃油系統(tǒng)（1）燃料YANMARM200L(“晶瑩?！陛?1986年9月下水):原船設計可燒輕油和重油,配有燃油自動轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和燃油改質(zhì)器。2003年7月,由于1、3號發(fā)電柴油機連桿軸承連續(xù)出現(xiàn)抱軸燒瓦,改用輕油。DAIHATSU6DSD-22(“泰谷?！陛?1988年6月下水):以燒輕油為主。WARTSILA4L20(“許昌?！陛?1997年9月下水):以燒重油為主,屬經(jīng)濟型,配有應急輕油轉(zhuǎn)換管路和重油循環(huán)加熱模塊。（2）油頭、高壓油泵和燃油泵YANMARM200L:由于加裝了高壓油管保護套,使更換油頭的工作變得不方便。燒輕油時2000h拆驗,油頭的密封和霧化能保持良好。高壓油泵一般無卡死現(xiàn)象,高壓油泵漏油會漏至油泵外面,不會經(jīng)滾輪凸輪進入油底殼。包括燃油泵、搖臂油泵、高壓油泵、冷卻油泵等組合泵的軸封漏泄易造成機油被污染。組合泵的泵軸容易被磨出凹痕,而新型泵軸無定位螺釘,容易竄動。輕重油經(jīng)常轉(zhuǎn)換,易出現(xiàn)雜質(zhì)而使油封出現(xiàn)漏泄。供油定時的調(diào)整可通過升降高壓油泵下面的調(diào)整螺絲單缸進行。燒重油時,輔機循環(huán)泵和供給泵運轉(zhuǎn),燒輕油時則單走一路,自輕油日用柜直供輕重油轉(zhuǎn)換閥經(jīng)濾器到組合油泵。DAIHATSU6DSD-22:油頭附件較多,冷卻油及燃油的進出油管均設在油頭的上部,高壓油管保護套的配裝合理。油嘴的密封和霧化不太理想。搖臂泵單獨設計軸帶,燃油泵軸封如果漏泄則漏至機體外,肉眼可直接觀察。搖臂油被燃油污染是常見故障,多為油頭冷卻油泄露。供油定時的調(diào)整可單缸進行,拆掉高壓油泵通過加減頂桿上的墊片可以調(diào)整定時。WARTSILA4L20:整個設計緊湊,高壓油管保護套設計合理。有的船曾出現(xiàn)過油頭壓得過緊而將油嘴下面缸頭部分壓入氣缸內(nèi)的故障,原因是油頭熱脹冷縮將缸頭部分頂裂。換油頭時,應先將油頭放入,預熱一段時間后,按說明書力矩要求上緊。高壓油泵容易卡死，說明書對此的說明不詳細,只介紹了正常的解體程序,卡死時則要整體拆解,工作量很大。燃油模塊的加熱器容易漏泄,可通過加熱器的回汽放殘考克檢查。供油定時單缸無法進行調(diào)節(jié),通過轉(zhuǎn)動整個凸輪軸調(diào)整整體定時。2、機油系統(tǒng)YANMARM200L:干式油底殼。帶預潤滑油泵,機油泵軸帶,傳動齒輪系統(tǒng)注油潤滑。泵前有粗細濾器,并配有小離心濾器。油冷卻器海水冷卻,設有自動調(diào)溫及手動轉(zhuǎn)換?；妥杂捅猛ㄟ^主軸承下瓦蓋進入主軸承,經(jīng)曲軸的油腔到曲柄銷,到連桿大端,經(jīng)連桿到小端,每缸下部設有油泵嘴,在活塞運動過程中噴入活塞冷卻;另外滑油經(jīng)各個注油點對齒輪及凸輪潤滑。DAIHATSU6DSD-22:干式油底殼。無預潤滑油泵,起動前需搖動手搖泵。軸帶機油泵,通過傳動齒輪箱傳動,齒輪箱單獨補油潤滑。配有CJC濾器。油冷器海水冷卻?；妥杂捅玫街鬏S承上瓦蓋,經(jīng)曲軸的油腔到曲柄銷,到連桿大端,經(jīng)連桿到小端,到活塞;另外滑油經(jīng)各個注油點對齒輪及凸輪潤滑;一路去調(diào)速器。WARTSILA4L20:濕式油底殼。帶預潤滑油泵,機油泵浸入油中。機油濾器為紙質(zhì)一次性使用,耗量大,特別在變負荷情況下(如船吊裝卸貨期間)。配有小離心濾器。低溫淡水冷卻?；妥杂捅玫街鬏S承下瓦,經(jīng)曲軸的油腔到曲柄銷,到連桿大端,經(jīng)連桿到小端,到活塞;一路到搖臂機構(gòu)后,經(jīng)注油點到凸輪;一路到透平增壓器;另外經(jīng)注油點對齒輪潤滑。平衡軸浸入油中。機油的污染程度在船上可以作簡單分析:取機油滴在濾紙上,正常情況下油跡擴散均勻;如果含有水則速度快而且不均勻。通過聞可以判斷是否混入燃油,燃油的氣味明顯異常。3、冷卻水系統(tǒng)YANMARM200L:淡水泵軸帶,軸封外觀可見,軸封漏水漏到機體外,不會進入機體內(nèi),冷卻器自動調(diào)溫。淡水冷卻缸套、缸頭及透平?？绽淦骱Ｋ鋮s。DAIHATSU6DSD-22:淡水泵軸帶,軸封外觀可見,軸封漏水漏到機體外,不會進入機體內(nèi)。淡水冷卻缸套、缸頭及透平?？绽淦骱Ｋ鋮s。WARTSILA4L20:淡水泵軸帶,軸封外觀可見,軸封漏水漏到機體外,不會進入機體內(nèi)。低溫淡水冷卻空冷器及機油冷卻器,配自動調(diào)溫系統(tǒng),根據(jù)負荷調(diào)節(jié),因為船上的負荷達不到85%,所以現(xiàn)在多改為手動調(diào)節(jié)，高溫水冷卻缸套、缸頭及透平。4、起動系統(tǒng)YANMARM200L:氣動,配有空氣分配器和缸頭起動閥。DAIHATSU6DSD-22:氣動,配有空氣分配器和缸頭起動閥。WARTSILA4L20:氣動,配有起動馬達。二、典型故障分析1、YANMARM200L2004年1-5月“晶瑩?！陛?、1號發(fā)電柴油機相繼出現(xiàn)連桿軸承抱瓦燒軸故障。后經(jīng)董氏鍍鐵修復,報告數(shù)據(jù)顯示損壞曲柄銷橢圓度很大。各缸連桿上瓦露銅嚴重。我在接班時(2004年11月)1號發(fā)電柴油機2缸已抱瓦,開始大修,并于開航前完成試車。3號發(fā)電柴油機因為船期的原因維持現(xiàn)狀,第5缸曲柄銷出現(xiàn)橢圓度較輕,短期使用100h換連桿軸瓦。后來船回青島3號發(fā)電柴油機大修。1號發(fā)電柴油機大修運行,透平工況不好,解體發(fā)現(xiàn)渦輪端很臟,噴嘴環(huán)有不同程度的燒蝕,裝復后效果明顯好轉(zhuǎn),排煙溫度也降下來了。為查找故障原因,我們將運行中的發(fā)電柴油機換用重油。說明書中要求30%負荷下應換用輕油并盡量避免低負荷運轉(zhuǎn),實驗所示70%負荷燒重油也無異常,說明書要求停車前換輕油運行30min。檢查連桿軸瓦也無露銅,但是再次起車后,有游車現(xiàn)象發(fā)生,而此時燒的仍是輕油,起動時個別缸有爆燃現(xiàn)象,發(fā)出“啪啪”聲,吃負荷后游車現(xiàn)象逐漸消失。判斷燃油霧化不良,個別缸不發(fā)火或間歇發(fā)火,運轉(zhuǎn)不穩(wěn),致使轉(zhuǎn)速波動,冒黑煙。正是這個過程中爆燃使曲柄銷受到?jīng)_擊,軸瓦失去彈性,露銅發(fā)生。船上實際保護工作只是換軸瓦,長時間造成了曲柄銷的橢圓度。停車時,燃油不能在管路中形成充分的循環(huán),大部分油在主油路的回流調(diào)壓管中回流,而油頭的設計是非循環(huán)的,高壓油泵也只有在運行中才有回流。當燒輕油時,以上現(xiàn)象基本消失,再次說明重油換用輕油過程中換油不徹底是根本原因。筆者建議:(1)恢復燒重油應拆檢輕油重油轉(zhuǎn)換閥,保證開閉良好；(2)停車前用輕油多運行一段時間,起動前多沖車;(3)經(jīng)常拆檢連桿瓦,觀察是否露銅,及時換瓦,做到“寧耗瓦勿傷軸”。具體工作:拆掉油頭,將曲柄銷盤至適當位置,用專用工具自裝油頭處穿過缸頭將活塞吊住,配合盤車,將連桿瓦取出;(4)定時測量爆發(fā)壓力,形成連續(xù)數(shù)據(jù)化觀測,養(yǎng)成及時調(diào)整的習慣。2、DAIHATSU6DSD-222003年11月“泰谷?！陛?、1號發(fā)電柴油機連續(xù)出現(xiàn)No.4缸主軸承損壞故障。1號發(fā)電柴油機第4道主軸承上瓦蓋震裂開,軸瓦燒,3號發(fā)電柴油機第4道主軸承抱瓦,軸頸燒損。接班時(2004年12月),生產(chǎn)廠家陜西柴油機廠2名工程師到船,曲軸及機座和機架送董氏鍍鐵修理。6DSD型發(fā)電柴油機第4道主軸承出現(xiàn)此類故障已經(jīng)不是第1次了。陜柴的工程師介紹機座軸承孔在制造時定位后一刀切過,設計上上瓦蓋安裝在機座上是沒有齒型定位的,因此上瓦蓋的安裝很關鍵,上瓦蓋與機座的間隙左右測量以3絲為宜,不能超過5絲,而在實際過程中這一數(shù)值比較難控制。機油自上瓦蓋進入對主軸承潤滑。通過后來的管理實踐,我對此種發(fā)電柴油機有不同的認識。6DSD的轉(zhuǎn)速為900rpm,發(fā)火順序為1-2-4-6-5-3-1,單缸平衡。根據(jù)柴油機曲柄連桿機構(gòu)的運動理論可知,這種發(fā)火順序的設計本身存在著缺陷。作用在曲柄連桿機構(gòu)中的不平衡力和力矩是引起柴油機振動的震力源。對多缸柴油機來說,柴油機的離心力和1次2次往復慣性力矩不平衡。6DSD采用各缸平衡法來平衡每個曲柄的離心力,但是曲柄的排列方式和發(fā)火順序的設計導致處于中心位置的第4道主軸承工作條件惡劣,振動交替變化,撓曲變形,長期運轉(zhuǎn)產(chǎn)生疲勞,軸瓦失去彈性,一旦碰到突加負荷時,主軸瓦的油膜被破壞,干磨發(fā)生,嚴重時會燒瓦抱軸,高速運動中振動和摩擦產(chǎn)生的熱量最后會波及瓦蓋和機座使之破壞。查看以前的記錄基本上是損壞-修理-使用-損壞-再修理。廠家介紹此種機型已經(jīng)停產(chǎn),這不能不讓人考慮到設計的弊端。而中散公司“沱?！?、“漫海”等輪裝配的6PSHTC-26H型發(fā)電柴油機從未發(fā)生此類故障,其發(fā)火順序為1-5-3-6-2-4-1。船上監(jiān)控的手段有限,能做的是控制好機油的質(zhì)量,勤檢查,早發(fā)現(xiàn)故障的苗頭。筆者建議:(1)及時清洗機油濾器,發(fā)現(xiàn)異物如脫鉛等應停用檢查,力爭將事故損失降到最小;(2)及時檢驗,更換機油,保證CJC濾器運轉(zhuǎn);(3)每次周期檢查要測量開檔并分析,形成聯(lián)續(xù)的數(shù)據(jù)化觀察;(4)用塞尺測量上瓦蓋與機座之間的間隙看是否超標。思考:此型發(fā)電柴油機的凸輪軸各凸輪可以單獨調(diào)整,那么是否可以改變一下發(fā)火順序呢?這需要在實驗臺上做論證。3、WARTSILA4L20由于裝配了新型的BBC公司的TPS48型透平,改變了過去那種隔三差五解體透平的狀況,但是因為燒重油的原因,周期解體時噴嘴環(huán)仍有燒蝕現(xiàn)象。機油污染多數(shù)是由于燃燒高壓油所致。檢驗辦法是停掉預潤滑油泵,將各個凸輪擦干凈,盤車。如果高壓油泵漏泄則會從燃油滾輪處有燃油滴下,氣味不同于機油。另外更換油頭時,密封環(huán)要換新。說明書介紹吊缸時要對缸套進行珩磨,缸套內(nèi)表面不要求光滑,作為阻擋燃燒產(chǎn)物進入底殼的第一道關,這是不同于其他型號發(fā)電柴油機的。以前出現(xiàn)的大故障如“伸腿事故”多數(shù)是由于連桿螺栓的安裝問題,或者是連桿螺栓質(zhì)量有問題。公司多次發(fā)布通報及技術指導,現(xiàn)在這種事故很少見了。需要提醒的是中文版本說明書同英文版本說明書連桿螺栓的上緊力矩不一致,建議以英文版本為主。高壓油泵卡死是我遇到的常見故障,說明書不贊成卸載后的空轉(zhuǎn)運行,但是卸載后馬上停車,高壓油泵卡死的機率很大,“許昌?！陛啂状慰ㄋ狼闆r均是這樣。后來我們將空載運行延長5min,卡死現(xiàn)象減少了,判斷是高壓油泵柱塞