  船机故障心莫慌，遇事不决船机帮  导读 此文从可能引起排温过高的原因出发,分析找出导致该机单缸和整机排温过高的实际原因,并提出治理措施。  一、前 言 排烟温度过高是发电柴油机的频发故障，它不仅严重影响柴油机的可靠性和安全性，而且还会降低柴油机的经济性。 若发电柴油机出现此类故障,应及时加以解决。 本文正是从这一故障出发,找出导致该机单缸和整机排温过高的实际原因,并提出治理措施。 本轮发电柴油机型号为SULZER3A25,额定功率367kW,配用发电机功率320kW,标定转速750r/min,增压器型号VTR160,采用定压增压。 由于该副机长时间来存在排温过高的问题，并考虑到该机运转时振动严重，船上常限制其运行负荷在额定功率的1/3左右。 该副机实测排温见表1。  由表1可看出，该机排温明显存在两方面的问题: (1)各缸排温严重不均，1#、3#缸排温偏高; (2)整机总排温度超高，110kW时实测排温甚至超过说明书中240kW时的限制排温。 二、分析与处理 排烟温度是反映柴油机热负荷大小的重要参数，而影响排温的两大因素是换气质量和燃油喷射与燃烧质量。 在柴油机管理中，影响换气质量的因素主要有: (1)废气涡轮增压气故障; (2)进气系统严重漏泄; (3）空冷器堵塞和脏污; (4)进气总管着火; (5)气道脏堵; (6)进排气阀故障。 影响燃油喷射与燃烧质量的因素主要有: (1)燃油质量问题; (2)各缸负荷不均; (3)喷油器雾化不良; (4)喷油正时问题。 鉴于该机不仅单缸排温不均，而且整机排温过高，而单缸排温不均又会影响整机排温因此需先分析解决单缸排温不均的问题。 1、单缸排温不均 （1）原因分析 上述影响排温的因素分析中: 废气涡轮增压器故障,进气系统严重漏泄，空冷器堵塞和脏污，进气总管着火等因素会影响整机排温，而不会导致个别缸排温偏高。因此单缸排温偏高可从上述的其它几个因素加以分析。 ①进排气阀故障 气阀间隙过小,在气阀受热后会关闭不严;气阀间隙过大，会影响气阀正时，这些均会影响排温。 经对1#、3#气阀间隙的测量和气阀正时检查,结果符合说明书规定,因此可排除这一因素。 气阀卡住也会使个别缸排温偏高,从故障现象看，也不是这种情况。 个别缸排气阀漏泄,会导致该缸空气量不足,压缩压力降低，致使排温升高。通过测取三缸示功图做比较,最大压缩压力无异,因此可排除这一因素。(后经拆检发现排气阀密封良好) ②气道脏堵 个别缸气道脏堵会导致该缸排温升高，但本机距上次吊缸时间不是太长，且上次吊缸对进排气道进行了彻底清洁,鉴于该机1#、3#缸排温严重偏高,至少这应不是主要因素。 这样可能原因就集中在以下三方面: 喷油器雾化不良;各缸负荷不均;喷油正时问题。 为查明单缸排温不均的具体原因，船上测取了该机各缸爆压值,喷油提前角,检查了油泵刻度值。 有关数据见表2:  我们知道: 若某缸排温高(Tr↑),爆压高(Pz↑),则该机负荷高;若排温低(Tr↓),爆压低(Pz↓),则负荷低;排温高(Tr↑),爆压低(Pz↓),则喷油提前角太小;排温低( Tr↓),爆压高( Pz↑),则喷油提前角太大;排温高( Tr↑),爆压正常,则可能是喷油器的问题。 表2显示: 排温最高的3#缸,其爆压值也最高,说明该缸负荷较高。 负荷高低主要取决于喷油量,表2中3#缸油泵刻度值确高于1#、2#缸。 因此可以认为该缸是因喷油量较大,负荷较高,从而引起排温偏高。 喷油正时也影响排温,喷油提前角太小,会使爆压降低,排温升高。 查说明书,该机100%负荷时,喷油提前角为17.5度。 由表2知各缸喷油提前角均接近此值,这说明三缸排温偏高与喷油正时无关。 表2中排温较高的1#缸,其爆压值接近排温较低的2#缸，数值正常，由此可考虑是喷油器方面的故障。 该机喷油器为多孔喷油器,拆检试验发现:2#、3#缸喷油器未见异常，1#缸喷油器启阀压力正常且密封性良好,但雾化试验发现雾化不良,喷射后有燃油滴漏现象。 （2）故障处理 根据分析，对3#缸进行了单缸调油，更换了1#缸喷油器。之后,测得有关数据见表3:  比较表3表2,可以看出: 经对3#缸单缸调油和更换1#缸喷油器后,3#缸油泵刻度值降低,爆压值下降,1#、3#缸排温均下降。 这样,各缸爆压值和油泵刻度值趋于一致,各缸排温也趋于平衡。 由此说明前面的理论分析是正确的: 1#缸排温过高是因喷油器故障致使雾化不良引起的;3#缸是因单缸负荷较高引起的。 单缸排温得以平衡,总排温度虽稍有降低,但仍高居不下，下面进一步加以分析解决。 2、整机排温过高 （1）原因分析 影响整机排温的因素是多方面的，下面就几个主要方面加以分析。 1）燃油质量问题 燃油质量是影响整机排温的重要因素，若燃油质量不能满足雾化要求,则会引起燃油雾化不良,燃烧恶化,排温升高。 本轮副机使用20号重柴油,燃油在进入副机前无加热设备。 按说明书雾化要求,燃油在20℃时恩氏粘度为3.7°E，查燃油粘温图，在50℃时对应恩氏粘度为1.7°E。 夏季使用的重柴油一般能达到50℃左右,而20号重柴油在50℃时对应的恩氏粘度为1.8°E，与雾化要求粘度相近，因此所用燃油性能满足良好雾化要求。 除非错驳燃油或装油时严重溢油造成重柴油严重污混时，一般可以不考虑因使用重柴油对排温的影响。 2）扫气压力太低 扫气压力太低意味着进入气缸的空气量减少，引起气缸内燃烧不良,后燃加重,排温升高。 该机在进气总管上未安装压力表和温度表。 为测量进气温度和扫气压力，于是轮机员在进气总管上安装了压力表和温度表。测得有关数据见表4:  根据说明书,要保证航行时单机正常使用(功率一般在100~140kW)，且燃烧良好,排温不超过限制值，需保持进气压力在0.32MPa以上。 由表4中扫气压力低于0.32MPa，且在此期间观察到柴油机运行时烟囱冒黑烟,这说明该机存在扫气压力不足的问题。 导致扫气压力不足的可能原因有: ①进气系统严重漏泄 经仔细检查,未发现任何漏泄,可以排除此原因。 ②空冷器空气侧严重堵塞 如果空冷器空气侧严重堵塞,会造成阻力增大,使得扫气压力降低。 此空冷器距上次清洗时间不是太长，且空冷器空气侧不容易脏堵。 这暂时可不作为主要因素考虑,详情有待修船时拆检查明。 ③废气涡轮增压器故障 a．机械方面增压器轴承和轴封处的管理要求较高,这部分也容易受到污染。 污染后,容易引起轴承烧损,转子转动受阻，转速降低,增压压力下降。 检查时，从观察孔观察到透平油发黑，于是更换了透平油，但在短时间内油质又恶化，由此可以断定增压器存在机械方面的故障。 b.涡轮方面涡轮叶片污损、变形，喷嘴环叶片变形,均会导致涡轮效率降低，转速下降,增压压力随之下降。 c.压气机方面压气机空气滤网脏堵，叶轮及扩压器通道污损,这些均可使流阻增大,增压压力下降。 3)扫气温度太高 扫气温度也是影响整机排温的重要因素。 扫气温度升高，会使扫气密度降低，从而减少了扫气量，使得排温升高。 由表4可以看出扫气温度明显偏高。 若按正常情况扫气温度在46℃左右,进气温度每提高1℃,经燃烧后排烟温度升高3℃计算，该机扫气温度高达54~56℃，这种温差8~10℃会使排温升高约24~30℃。 因此,扫气温度太高对该机排烟温度的影响不可忽视。 扫气温度太高,主要有三方面的原因: ①扫气总管着火 该机扫气温度较高，排温过高,烟囱冒黑烟,具有进气总管着火的一些征兆。 但该机长时间来存在排烟温度超高的问题，且打开进气总管放残考克并未发现有烟气冲出。由此可判断原因不在于此。 ②空冷器换热面脏污 该机空冷器距上次清洗时间虽不是太长，但近期该轮长时间在混浊、脏污水域停泊,估计空冷器海水侧已经脏污。 ③冷却海水量不足 本轮属于老龄船，管路锈蚀严重，常出现漏穿现象。 为防止漏穿,副机海水泵常不能开至正常压力,这样就减少了空冷器冷却海水流量，从而降低了冷却效果,也就会导致扫气温度升高。这有待于修船时彻底解决。 （2）故障处理 为查明实际原因,船上对增压器进行了拆检,结果发现: 涡轮及压气机除少量脏污外,并无其他问题。 然而,增压器转子转动有卡阻现象,涡轮侧轴承烧损。 结合运行中透平油迅速变值的现象来看，经分析认为是由于气封不足，致使废气进入透平油中，结碳，从而使轴承存在磨粒磨损以及因油质恶化,润滑不良,造成轴承发热烧损。 这样就使得轴承转速下降，增压压力降低。 因此,船上更换了轴承,并清洁了脏污之处。 另外，拆开空冷器发现其海水侧确实脏污严重，于是进行了清洁。 经上述处理后,测得有关数据见表5:  比较表5表4知: 扫气压力升高到接近正常值,扫气温度也有明显下降;比较表5、表3知:各缸排温及总排温度都随之大幅降低。 三、结 论 由上述分析与处理可知，本机排烟温度过高实际原因如下: 单缸排温过高，3#缸是因负荷较高引起，1#缸是因喷油器雾化不良引起;整机排温过高,是由于废气涡轮增压器涡轮侧气封不足,导致透平油变质，轴承烧损,从而增压器转速降低,扫气压力降低;空冷器海水侧脏污,冷却海水压力不足,致使扫气温度升高。 四、结束语 本轮2#副机使用年限已久,排温超高原因是多方面的。 该机经上述综合治理后,虽各缸排温趋于平衡，整机总排温度也大幅下降，但与说明书相应负荷限制排温相比，仍高出较多。 笔者建议在即将安排的修船中,可以从以下几个方面进一步降低排温: 换新锈蚀的海水管路,提高空冷器冷却海水压力;吊缸检查气缸套、活塞环间密封状况,并作出相应检修处理等。 随着柴油机单缸功率的提高，增压器增压压力愈来愈高,这对增压器的管理就提出了更高的要求。 然而,传统上轮机员们对“油”的管理较为重视,较为注重喷油泵、喷油器等的维护保养;而对“气”的管理还不够重视，如在增压器、空冷器，特别是增压器的管理上还较为疏忽。 该机扫气压力表和扫气温度表已损坏多年，却未得到更换,从而无法测得扫气压力和温度,轮机员们在整机排温过高的故障分析与排除中颇费周折。 因此,笔者认为，随着柴油机增压压力的提高,应加强对“气”的管理的重视,特别是增压器管理的重视。  本文原创作者系： 集美大学航海学院 尹自斌 戴乐阳 蔡振雄 END  |
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