船用柴油机故障的传统判断方法

祝建虢

摘 要：本文结合理论和实践，总结排除船舶轮机设备故障的思路和具体判断方法。

关键词：柴油机故障;故障征兆;判断原则;判断方法

中图分类号：U664.121           文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）09-0147-03

任何一台柴油机使用一定时间后都会出现或大或小的故障，柴油机一旦出现故障，轻者使机器停转;重者，机器局部打坏或烧损，甚至零部件飞出击伤人员，造成人身伤亡的恶性事故。更有甚者，使整台机器损坏，影响船舶的安全航行，所以柴油机的故障对轮机管理人员来说是十分头痛的事。但是，柴油机的任何故障都遵循着一个形成、发展，直到发生的规律，而且都有其一定的原因和前兆。因此，研究分析柴油机故障的发生规律，掌握故障的前兆表现，及时采取有力措施制止故障的发展和发生，对减少柴油机故障的发生机率，防止形成恶性事故，保证船舶安全航行和人身安全，减少损失，有着极其重要的现实意义。

1柴油机发生故障的征兆

一台正常运转的柴油机发生故障前都会出现一些特有的征象，这些征象预示著柴油机的某个部分或某个系统、某个零件将发生故障。如果轮机管理人员能在此时及时发现这些征兆，采取正确的方法排除，有些故障是能得到制止或能减轻故障的破坏程度的。

柴油机发生故障前一般有以下几种征兆：

（1）动作异常。柴油机的各运转零部件或整台柴油机发生转速忽高忽低、运动阻滞、剧烈震动、碰击等等都叫爆油机或零部件的动作异常。一旦出现动作异常就预示着某个零部件将发生故障，必须及时查找原因进行排除，决不能勉强运转，否则将会酿成大的事故。如柴油机某缸活塞下行有阻滞，并伴有“咕咕”声音发出，表示某缸活塞有拉缸的故障出现;增压器转子发生剧烈震动或有摩擦声，表示叶轮叶片断裂或轴承过度磨损;柴油机运转不平稳，表示供燃系统有问题;柴油机缸内有敲击声，表示缸内有异物或气门与活塞有撞击等故障。

（2）声音异常。柴油机各运动部件发出不正常的敲击声、噪音、哨声、摩擦声、尖叫声等都叫声音异常，这也是许多故障的表现之一。如水泵、增压器轴的“吱吱”尖叫声表示轴承缺油;水泵叶轮和壳体的摩擦声表示装配间隙异常或轴承损坏;柴油机排气管排气异常声表示燃烧系统有问题等等。

（3）温度异常。如水泵、机油泵、增压器轴承处温度很高表示轴承缺油将要出现咬轴故障;机体主轴承处温度过高表示将发生烧瓦事故;某缸排温过高则表示某缸燃烧不良;机油或冷却水温过高则表示冷却器出现故障等等。

（4）压力异常。机油压力太低或骤降，表示机油泵损坏或油路有阻塞;冷却水压迅降，表示水泵损坏、传动皮带断裂、水管破裂等故障。

（5）气味异常。机舱有严重油烟味表示柴油机的缸垫或排气管垫烧损;严重橡胶味表示橡胶件烧损等等。

（6）外观异常。观察柴油机的运转情况，往往能看出许多故障现象。如排气冒浓黑烟，表示供燃系统有问题;排气冒蓝烟表示缸内大量烧机油;排气冒白烟表示某缸不着火或缸套穿孔、缸垫损坏、水排气管漏水等缸内进入冷却水;又如曲轴箱透气孔大量冒烟，表示出现活塞环断裂、缸套过度磨损、活塞穿孔等故障引起燃气大量下泄;膨胀水箱中冒气泡，表示缸垫损坏，燃气进入冷却水道;冷却水中有机油表示机油冷却器芯子损坏或密封垫损坏等等。

2 柴油机故障判断的原则

柴油机一旦出现故障必须迅速、正确地判断，并采取正确的措施制止。才能取得时间，防止恶性故障的发生。因此，必须非常熟悉柴油机各部分的结构、工作原理、相互关系和工作要求;掌握各种故障的规律、成因，并从实践中积累经验。此外，柴油机故障的判断还得遵循以下几个原则;

（1）先外观，后内部。分析判断故障一般先从外观开始，通过外观的观察和分析，可以找出某些故障产生的原因和故障的所在。例如机油压力骤降故障，通过观察外部油管有破损引起大量漏油是机油压力骤降的原因;看到冷却水中有机油，就能判断机油冷却器内部芯子有损坏，或垫子损坏的故障。

（2）先简后繁、逐步深入。判断故障产生的原因，寻找其部位应从简单分析入手，逐步向纵深发展。许多故障都是由一个简单原因引起的，故障的部位也很容易查到。如柴油机起动不出是个常见的故障，其发生的原因也很多，首先要检查燃油系统，如燃油滤清器阻塞或管路中有空气，喷油泵压力过低，喷油时间不对，喷油器雾化不良，喷油泵油门手柄不在起动位置，喷油泵油量传动机构失灵等原因。如果这个原因排除了，柴油机还是不能起动，那么再仔细检查供油系统、配气机构等较复杂的部分，逐个分析查找，逐个排除。

（3）按工作系统分析查找。柴油机的某个故障有可能是一个简单原因造成的，也可能是多个原因造成的。这些原因有的隐藏于柴油机的一个工作系统中，也可能隐藏于几个系统中。因此在分析查找原因时须按各工作系统来进行。例如柴油机某缸排温过高这一故障，所产生的原因有供燃系统的各缸油量不均、油头滴油、二次喷射或喷油过迟后燃严重等原因;也有配气机构中气门烧损引起高温燃气的泄漏原因，还有增压压力不足的原因。因此在查找这个故障原因时应该先从增压器检查起（因为大多数增压器都有增压压力读数表，容易看到），再检查供燃系统（供燃系统的零部件大多在外部容易检查），最后检查配气机构气门的密封情况。

（4）先运动部件后固定部件。运动部件的受力比固定部件复杂得多，它的工作条件也比固定部件恶劣得多，发生故障的可能性也就大得多，所以在查找故障原因和判断故障发生的部位时应先注意分析运动件，然后才注意固定件。例如对大量燃气下泄曲轴箱这个故障现象，有可能是因活塞件的卡住、咬死、断裂、磨损过度而引起;也可能因缸套过度磨损所致。但是由于活塞环属运动件，工作中它在环槽中不断变换着位置，在变位中受到较大的冲击力。同时它还受到高温燃气的冲刷、残渣的磨损和受机油高温裂变产物的粘连作用，故极易产生枯结、卡住、断裂和磨损、失去弹性等情况，这些是造成高温燃气大量下泄的主要原因。而缸套是固定件，受力情况比活塞环好得多，机械强度也比活塞环高得多，背面还有冷却水冷却，工作条件就比活塞环优越得多，因此磨损、损坏就比活塞环少得多。只有在极度磨损情况下才会引起高温燃气的大量下泄。在大量高温燃气下泄故障中只属次要原因。因此在分析查找这些故障原因和部位时必须先考虑运动件活塞环，然后再考虑固定件—— 缸套。

（5）结合使用、维修查找。柴油机的任何一个故障与环境、管理、负荷和转速有关，也与柴油机的维护保养、修理质量有极大关系。例如：柴油机功率不足这个故障，一般都认为是供燃和配气系统的问题，往往忽略高温环境的影响。众所周知，柴油机在高温环境中工作往往会达不到额定功率，这显然是高温环境所引起的。还有活塞环的磨损、粘结、断裂和使用环境中的灰尘也有极大关系。又如，对于柴油机烧瓦这个常见故障，许多人往往只从润滑系统去查找原因，而忽略了轴承间隙、轴承同轴度等维修质量问题，同样极易引起烧瓦的故障。

（6）严禁乱拆机器。柴油机的任何一个故障都有一定的特征，但同一特征可能有多个原因。如柴油机转速不稳定，其引起原因有供燃系统中的各缸供油不均，供油提前角不统一，喷油嘴的问题等;也可能是调速器中两块飞铁卡住、飞铁销磨损不一或调速弹簧失去弹性等原因引起。一个故障有其主要原因和次要原因，主要原因找到了，解决了，一般的故障是能排除的。故在判断查找故障原因时必须找出主要原因，在其主要原因未找到之前，严禁乱拆机器。因为在未弄清、找到故障的主要原因之前就乱拆机器，非但原有故障不能排除、浪费人力和时间，拖延故障的排除时间，有的还会因装拆方法不妥，弄出新的问题，或把故障扩大，给故障的判断和排除增加困难。

3 柴油机故障的判断方法

对于柴油机发生的任何一个故障，必须根据故障判断原则，依照一定的判断方法，迅速區分故障的类别，找到故障发生的原因和部位，并采取有效的措施排除。故障判断方法正确与否，对于排除故障，减少损失是极为重要的。故障的一般判断方法有：经验法、仪表法、物理化学分析法、 传感器法和微机监控法等。

3.1经验法

在轮机管理人员对柴油机结构、工作原理、各零部件工作过程有深刻理解的基础上，结合个人的工作经验，对柴油机发生的故障进行分析判断的方法，这种方法虽然对故障的判断程度会因人而异，不一定完全准确， 但这种方法对故障的判断比较直观、有效和及时，因此是一般轮机人员，尤其是我公司的轮机管理人员最常用的方法。经验法判断故障常用的方法是看、听、闻、摸等几种。

（1）听。用耳听柴油机各零部件或整机所发出的声音正常与否，根据各种异声来判断故障的部位和区分故障的大小、再查找故障的原因，决定排除方法。有时还借助起子、棍棒等辅助工具来诊听柴油机内部零件的工作状况。例如：听到气缸内有沉重的敲击声，当停止供油后敲击声又消失， 可以判断此缸供油时间过早;假使声音尖锐而轻微，怠速时特别明显，可判断有连杆小头铜套磨损过度;如果在柴油机加速时缸内发出沉重的敲击声，说明活塞缸套磨损严重;如果缸套上部活塞上死点附近有敲击声，说明有活塞撞击气门现象，必须停车排除，否则会酿成大事故。总之，一个有经验的轮机管理人员能从许多异常声音中判断出多种故障。

（2）看。用眼睛来判断故障的方法。如根据看到的排气烟色可以判断缸内是否烧机油、有水或燃烧是否正常等。还有根据气门导管处的冒烟程度可以判断气门导管的磨损情况等。

（3）闻。用鼻子对不同气味的分辨能力来判断故障的方法。如机舱内有严重的辛辣昧，可判断缸垫烧损;有严重橡胶味说明橡胶件烧损等。

（4）摸。利用人手对温度的感觉来判断故障的方法。如若手摸机体主轴承部位温度很高，可知道有烧瓦现象;手摸各种泵轴、增压器轴承有温度异常，则可知轴承缺油，将出现咬轴现象等等。

3.2仪表判别法

利用柴油机上的仪表或其他辅助仪表来判别零部件故障的方法。其主要监测仪表有：温度表、压力表、转速表、爆压表。

（1）温度表。它是判断冷却系统、润滑系统及零部件工作是否正常的主要仪表。从排温表还能看出各缸的燃烧情况、气门密封程度和各缸的负荷，从而来确定供燃、配气、冷却、润滑系统有无故障及故障部位。

（2）压力表。它是判断机油泵、水泵、增压器等流体压力类设备工作是否正常的仪表。从表面压力变化的数值可以判别以上设备是否发生故障和故障的大小，还能看出燃油、机油滤清器有无堵塞等等。

（3）转速表。它是判别整台机组工作状况的仪表。由表可以看出各缸工作是否均匀和调速器工作状况。转速表还测量柴油机外部件如水泵、增压器、各种油类输送泵的转速。

（4）爆压表。它是测量各缸工作好坏的主要仪表，断油后还能测量各缸的密封状况，是判断供燃、配气系统、活塞、缸套磨损的主要仪表。

以上各种仪表除用来判断各零部件、整机的工作情况外，与其他仪表配合还能有报警作用。

3.3物理化学分析法

利用仪器分析某些特定物质如磨屑、机油、烟粒等的物理化学性能来判断柴油机零部件和各系统工作状况和磨损程度的方法。最常用的是机油中磨屑的光谱、铁谱分析法、机油滤纸法和烟度分析法等。利用机油中磨屑的光谱和铁谱状况可以确定运动件——缸套、活塞环、轴瓦、曲轴的磨损程度，从而较精确地确定这些零部件需更换与否，可以避免拆开柴油机测量的麻烦。

机油滤纸分析可确定机油的污染程度，以及根据滤纸上的磨屑大致确定机件的磨损程度。烟度分析用来确定气缸内的燃烧状况，判断供燃系统的零部件有无故障。

3.4传感器法

利用安装于柴油机各零部件上的传感装置来分析判断柴油机故障的方法。它能及时、精确地反映柴油机各零部件的运转工况。

主要传感器有：活塞环工况传感器、缸套、缸头温度传感器、缸套磨损传感器、高压油泵、喷油嘴压力传感器、曲轴箱正压传感器等。各种传感器的使用为机舱自动化管理打下了基础。

3.5微机监控

随着电子计算机技术的发展， 电子计算机已逐步用到柴油机运行的管理中去了，使柴油机运转中的各种数据、技术状况都得到了一定的监督和控制，这就是微机监控技术的应用。微机监控是把各类传感器、显示装置、记录装置和电子计算机相结合，组成一个完整的监控系统 这个监控系统能把柴油机运转中的各种信息、信号通过传感器收集和输入电子计算机中进行处理、并从显示器里显示出来，还能与正常的信号进行比较，从而判断出是否有故障，是什么样的故障，大约什么时候会发生等，以便预先采取措施进行预防和排除。它还可以按编制好的程序，对规定的监控点进行定期或连续的监控。随着科学技术的发展，电子计算机监控技术的应用，使柴油机故障判断技术无论在精度、广度、深度和速度方面都有了飞跃的发展。柴油机故障判断技术也从单凭经验逐步走上了自动化的程度，这样避免了因经验不足而引起的故障判断错误，争取了时间，避免了人力、物力、时间的浪费，并能及时制止大事故的发生，减少了损失。

参考文献：

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