船舶柴油机机械故障诊断与处理分析

张三华 田振兴 袁朝义

摘要：作为船舶机器设备的核心动力装置之一，柴油机如果发生故障将会影响整个船舶的正常运转，因此要求检修人员关注船舶柴油机的故障，在短时间内排除故障，保障船舶正常运转。本文主要对船舶柴油机械故障发生的原因类型以及监测设备进行分析，如主机无法正常启动、运行气缸有异常敲击声、增压器震动、螺旋桨机械故障等等，给出相应的诊断办法，如观察法、测试和化验，并对螺旋桨故障、船舶水密壁功能障碍给出了解决措施。

Abstract： As one of the core power units of marine machinery and equipment， the failure of diesel engine will affect the normal operation of the whole ship. Therefore， maintenance personnel are required to pay attention to the failure of marine diesel engine and eliminate the failure in a short time to ensure the normal operation of the ship. This paper mainly analyzes the causes and types of marine diesel mechanical faults and monitoring equipment， such as the failure of the main engine to start normally， the abnormal knocking sound of the running cylinder， the vibration of the supercharger， the mechanical faults of the propeller， etc.， gives the corresponding diagnosis methods， such as observation， test and laboratory test， and gives the solutions to the propeller faults and the dysfunction of the ship watertight wall.

关键词：船舶结构;柴油机;机械故障;监测设备

Key words： ship structure;diesel engine;mechanical failure;monitoring equipment

中图分类号：U66                                    文献标识码：A                                  文章編号：1674-957X（2022）02-0134-03

0  引言

近年来船舶机械行业发展速度明显加快，需要借助的各方面技术也比较复杂，其中不仅包含监控设备，而且需要安全系统经营保障。在实际运行过程中，柴油机作为重要的动力装置，由于受到各方面因素的影响，难免会发生机械故障，因此对柴油机故障进行诊断，并且对故障进行预测和维修，对相关人员提出了更高要求，需要借助专业的检测设备，从而降低故障的发生概率。

1  船舶柴油机机械故障诊断方式

1.1 振动分析方法  在舶柴油机故障发生中，主要采用的检测办法是振动分析法，在检测过程中对检测对象例如柴油机等结构进行检测，能够根据柴油机的运转状况，分析柴油机在运转过程中是否会发生问题，从而分析出船舶运行过程中故障的实际状况，利用振动分析法进行分析，所获得的检测结果精准度是比较高的，能够为处理故障提供一定的参考和借鉴，是一种比较实用的检测办法。

1.1.1 对气阀漏气振动的监测  振动检测办法在应用过程中可以根据气阀漏气的状况，从而掌握振动的时间差，根据振动的变化规律掌握船舶运行的实际状况，通过检测气阀是否漏气，从而根据实际的变化状况进行分析，总结船舶的实际运行状况。

1.1.2 对主轴承位置的监测  活塞与缸套震动的实际监测情况可以为相关人员判断是否能够正常运转，提供一定的借鉴和参考，并且可以掌握活塞与缸套的位置情况，如果震动幅度较大，则说明设备已经发生了严重磨损，需要进行更换或者维修。

1.1.3 活塞、缸套振动监测  活塞与缸套振动的监测情况可以为相关人员判断这些位置是否存在磨损提供重要的参考，而根据功率谱方式能够掌握活塞与缸套位置的异常振动情况，如果其振动幅度超过了正常范围，说明此处存在严重的磨损。

1.2 油液分析法  在船舶机械设备发生故障过程中，最为常见的故障是磨损。在机械设备众多零部件中，最容易发生的情况是磨损情况，需要根据油液的实际情况对船舶机械设备进行润滑，根据监测数据掌握润滑油的实际使用质量和含量，对污染度、光谱走势等进行分析，从而对设备进行维修或更换。

1.3 热力参数分析法  在船舶机械设备检测过程中，利用热力参数分析法是比较常用的一种办法，利用这种办法对柴油机内部运行状况进行检测，能够掌握实际的压力幅度值，从而对设备运行的实际状况进行分析，这种分析方法具有一定的动态性，因此在检测过程中也有一定的广泛性。

2  船舶柴油机机械故障原因

造成船舶柴油机故障发生的原因有很多，第一，结构性原因在传播设计过程中，由于选择的材料不合适，造成柴油机发生故障，主要发生故障的部位如高压油管排气阀等等。第二，工艺性原因。在船舶柴油机结构中，安装工艺和流程都比较严格，在安装过程中如果出现故障就会影响工艺达标的情况。在实际的生产过程中，如果产生纰漏，柴油机在运行过程中会放大故障，影响设备的正常运转。第三，管理问题。在操作人员使用船舶机器设备过程中，没有按照相关规定对船舶进行日常的维护和保养，造成主机运行状况不断下降，损坏柴油机的状况。

2.1 高新技术船舶的维修保养人员缺乏  目前我国船舶智能化技术迅速发展，船舶上的设备自动化水平也比较高。船舶的机械设备朝着模块化在不断发展。但是从事船舶维修的管理人员，由于自身的综合素质没有得到提高，缺乏培养和教育，造成很多维修保养人员缺乏对设备的精通和了解，很多现代化船舶在建设过程中也增加了相应的技术要求，因此这对于日常保养工作的人员来说提出了更高要求，需要对自身的能力进行提高。

2.2 缺乏科学合理的船舶设备维护保养管理体系  根据相关数据显示，目前国内的航运单位缺乏对自身团队统一进行管理，也缺乏科学合理的系统对目前的船舶设备加以总结，没有形成完善的维修保养管理系统。目前我国航运单位也缺乏对机械设备目标的明确，部分船舶单位的管理目标只是在年度验收时对不正确的零部件进行日常的检查和维护，缺乏定期保养制度，因此众多船舶机械设备在运转过程中长期得不到维修和保养，因此往往处于高风险的运转之下，发生故障的概率也很高。

2.3 船舶柴油机维修保养管理方式较为粗放  按照目前的相关文件规定，船舶机械设备保养计划应该在年底做出专项计划，并且经过上级的批准和审批，部分设备管理人员在制定维修保养计划时没有对船舶设备进行全部的检查和了解，没有形成零部件清单，因此所做出的维修和保养计划只是针对部分设备进行重点检查，没有具体项目的检查和保养，没有将具体项目进行落实，保养和管理的方式也比较粗放，造成很多船上的设备保养只是按照小时来计算，没有精细化进行管理，难以做到维修和保养的效果。

3  船舶柴油机机械故障类型

3.1 主机无法正常启动  在压缩空气压力不足的情况下，如果启动空气阀会造成主机无法启动的问题，针对这类问题应该对空气系统进行检查，评估系统是否产生漏气，当气缸内的压缩空气产生冲击等问题，需要从排气阀进行泄漏，从而减少压缩空气不达标的问题，减少点火过程中出现，的无法点火问题，通过研磨机对阀座和排气阀之间的接触面进行研磨，能够建立良好的接触面，当喷油器发生堵塞时，能够减少高压油汞位置产生停留的情况，并且在喷油器产生咬死的情况下导致燃油系统无法点火，应该对零部件进行逐一拆卸，并进行清洁，了解其实际的损伤程度，如果无法进行使用，应该及时进行更换。

3.2 运行气缸有异常敲击声  在实际的运行过程中，柴油机往往会发生异常，主要原因有以下两类：第一，在柴油机内部运动零部件产生松动间隙和缝隙较大，造成各个零部件之间产生碰撞发生声音。第二，由于在燃烧过程中所产生的敲钢动作，在喷油电机过早以及雾化漏油等问题造成车况问题。以上两类问题产生的原因不同，可以采取听诊的方式，在相关参数的支撑下对故障类型加以判断，或者运用排除法对故障发生的可能性进行逐一排查，直至发现故障。在实际操作过程中如果发现零部件松動的情况可以进行上紧，如果柴油机原因是燃烧所造成的，应该对喷油提前进行检查，从而使其符合相关要求，并且对雾化剂的效果进行判断，一旦发现问题，第一时间进行更换。

3.3 排烟温度过高  喷油器出现漏油的情况会导致燃烧不充分，在冷空气发生堵塞造成压力较低，并且冷却的效果也不好，造成扫气箱的压力过低，应该检查复合是否正常，并且对喷油作业进行拆解调试压力对高压油泵进行矫正，拆除空气滤芯，其从而进行更换，并且对进气管也要进行一次的清洁，最后进行试车调试，从而解决排烟管温度较高的问题。

3.4 增压器震动  不管是近期的堵塞还是长期的堵塞，都会产生主机停车的问题，这主要是与近期压力波动较大相关，会发生增压器震动的情况，具有间接性的特点，当增压器叶片发生损坏时，轴承会出现磨损，对于平衡会产生影响，使其产生巨大的震动，相关技术人员应该根据相关规范和要求及时对增压器进行清洁，并且检查运动部件的状况，对参数进行测量，第一时间对异常情况进行处理，更换相关零部件。

3.5 螺旋桨机械故障  螺旋桨作为船舶机械设备的重要组成部分，属于一种机械转承部件，在机械设备的实际运行过程中，如果出现运转故障问题，将会对整个船舶的运转速度和能力产生问题。在恶劣条件下，如果螺旋桨出现断裂，相关人员也很难发现这种问题，因此在检测船舶故障过程中需要对螺旋桨进行检验。正常情况下，如果螺旋桨出现异常故障，将会影响船舶的运转速度，如果螺旋桨发生断裂，将造成整个船舶运行出现异常震动的情况。

3.6 水密壁水密性不良  在船舶机械故障发生过程中，往往会出现水密性不良的情况，主要表现在水密舱出现孔洞，出现这种问题的原因在于船舶机械设备的材料出现问题，应该将这些材料用于底舱制造，变形折口回弯在运用过程中造成孔洞的出现，在制造船舶过程中由于相关技术人员操作不到位，造成打孔位置出现偏差，孔洞不符合船舶的实际需要，在后期的打孔过程中，也没有对孔洞进行修整，造成船舶机械运行过程中，舱底触礁以及在外力影响下出现孔洞，造成水密性不良的情况影响船舶的正常。行驶中在船舱露底的情况下，这些孔洞会为水体进入船体提供便捷，造成整个船体沉没，这是非常重大的船舶故障。

3.7 应急换舵失灵故障  在船舶机械运行过程中，在水上会出现多种不确定因素或风险，如果在运转过程中出现突发情况，船体需要启动应急换舵来避免突发因素，避免船体造成损伤，保证行驶的安全，船舶机械设备会常常出现应急换舵失灵的情况，这会严重影响船舱行驶。正常情况下，应急换舵失灵情况会造成船上缺乏备用油，油泵组在出现异常情况，缺乏相应的动力为其保障，在相关的政策规定中明确指出，如果船体采用液压舵机来保障运转，需要配备相应的操作动力设备，从而保障船体的正常使用。

3.8 柴油机拉缸问题  船舶机械在运转过程中，柴油机作为最重要的动力设备之一，一旦柴油机发生故障的运转，例如船舶机械设备在运转过程中柴油机会出现一定的摩擦声音，如果柴油机转速加大，将会造成柴油机停机或者损坏，柴油机一旦发生故障将会冒黑烟，而冷缺水与排出的气体温度也异常变高，这主要是由于柴油机内部的拉缸所造成的，柴油机拉缸问题主要引起的原因为润滑油质量下降或者操作失误等等。

4  监测设备运行工况

船舶柴油机在运转过程中，其监控系统主要由主机、遥控系统和机舱检测系统构成，其中机舱检测系统主要在集控中心对主机的运行影响因素进行分析，在常规操作过程中如果发生误报警等情况，则会进行排除。如果在实际的运行过程中，各检测设备传感器工作正常，应该定期对传感器进行维护和保养，并且对机械式仪器表盘的运行状况进行检查。此类设备很少出现故障，因此应该科学化管理设备的运行，对自动监控系统的参数也应该进行核定，评估是否一致，如果参数与实际情况偏差较大，就应该第一时间进行处理，以免产生误判的情况，拖延故障处理的时间造成损失。

5  船舶柴油机机械故障解决方法

船舶柴油机的结构比较复杂，产生的故障类型也比较多，应该根据故障的不同类型选择科学的检测方法，有针对性的进行诊断，从而在第一时间对故障进行处理，保证船舶保持在正常的运转状态。

5.1 观察法  部分主机由于运转时间较长，年限较长，缺乏报警系统，因此只能通过观察的方法对柴油机运转状态进行衡量，在常规状态下，柴油机所排出的烟气为灰色，如果有黑烟冒出，则表明喷油器雾化不良柴油机，应该判断为气缸漏气，如果冒蓝烟则不认为刮油环磨损较大，失去了刮油的效果，通过观察法对柴油机的特点特点进行判断，从而能够作为故障类型的发生原因和位置进行定位，并且对其进行诊断和维修。

5.2 听诊法  当柴油机在运转过程中，可以通过天各零部件运转的声音，从而对设备故障加以判断，当排气阀出现异常情况时，则反映出排气法的火灾出现问题，如果在第一时间无法关闭，将产生一定的损坏，如果气缸发生问题，则反映喷油不准爆出现爆炸的情况，如果在柴油机启动之后有漏气的声音，但是没有明火，则判断为启动阀卡死，听过听诊法能够对柴油机在运转过程中的问题进行定位，需要第一时间解决相应的问题。

5.3 触摸嗅闻法  当船舶柴油机各个点位的工作状态通过温度能够反应出来时，其监控点位置也设立有温度表，能够通过触摸的方式或者修文的方式观察温度表的点位，从而对空气管门盖等启动时判断温度是否过高，此外可以通过驱蚊的方式判断传播柴油机是否漏油，是否产生故障，从而在第一时间发现问题，及时采取相应的措施加以解决。

5.4 测试和化验  可以选择化学的方法对冷却水进行检测，如果在检测过程中发现了异常，应该在第一时间把冷却水进行更换，并且添加相应的处理剂，在处理过程中充分利用光谱的分析法，对润滑油的质量进行检测，进而对主机内的磨损情况进行判断，例如通过测试能够对自滤清器的颗粒度进行判断和分析，判断自制氢气是否发生渗漏，在检测过程中也可以对粉末轴瓦的磨损程度进行检验，充分利用检测化验法，对柴油机系统的运行状况进行分析和评估，得出正确的结果。

5.5 螺旋桨故障的处理措施  在船舶设备运转过程中，螺旋桨发挥的作用是巨大的，也是船舶机械设备运转的主要动力，但是螺旋桨的内部构造相当复杂，在船舶运行过程中如果发生故障需要修复的难度比较大，因此应该采用直接更换的方式，如果螺旋桨出现分裂会造成船舶运行过程中出现风险，这些故障是可以修复的，应该进行及时维修，避免螺旋桨故障进一步扩大所造成严重的船舶事故，对于螺旋桨出现重大断裂的情况，要及时进行更换，要对更换过的螺旋桨进行检验，从而获得螺旋桨的实际运行数据，符合船舶运行的实际要求。

5.6 船舶水密壁功能障碍解决措施  在船舶机械设备运转过程中会出现水密壁功能障碍，这主要是由于孔洞原因所造成的，相关技术人员应该及时进行修复。另外对于水密壁功能障碍主要是由于制造材料质量不达标，因此技术人员需要从根本上加强对材料质量的管理，在水密壁生产过程中，要加强对质量的监督和管理，对于孔洞的产品要定义为不合格产品，如果在船舶机械设备制造过程中需要进行开孔处理，要确保开孔位置的合理性和正确性，要对开孔的质量进行严格的管控，保障船舶机械设备在整个运转过程中舱底水系统的运行可靠性，在安装水底管的过程中，相关技术人员也要对其进行检测，做好参数的设定，避免船舶机械设备出现故障的情况。

5.7 缺少备用油泵组的解决方法  船舶机械设备如果缺少油泵组，会引发一系列的设备失灵情况，因此需要安装油泵组解决此类问题，在油泵组出现异常情况之后，要采取相应的隔离装置对问题进行解决，为了彻底解决这一类故障，应该将船舶系统转移到油泵组中，使船舶机械设备在运转过程中能够及时处理突发问题，保障应急设备的运转，保障整个船舶机械设备的运行。

5.8 柴油机拉缸问题的处理  在柴油机发生拉缸问题的时候，相关技术人员要对各类润滑油的性能进行掌握，选择与船舶机械设备相符合的润滑油，技术人员也应该掌握柴油机运行的各种参数和指标。根据相关指标来确定最佳的润滑油类型，在启动之后也要对相关设备进行预润滑，否则在启动加速的时候，柴油机会承载较大的负荷，引发零部件的磨损。

5.9 强化维修管理人员的培训工作  近年来，随着我国不断加强船舶机械设备维护保养，不断落实船舶维修保养管理人员的培训，维修保养管理人员的综合素质也在不断提高。值得关注的是，培训与实际的操作需要从理论和实践两个方面入手，不断提升培训的有效性和实效性。第一，船舶机械管理人员要加强对培训的重视，使培训能够取得良好效果，不仅要真正参与到培训之中，也要在培训中寻找解决问题的办法，探寻提升设备管理的途径，通过不断加强自我交流，自我完善检验学习效果。第二，要放下身段，真正参加到培训之中，提升自己的日常保养和管理水平，部分管理人员认为与自身工作无关，敷衍了事，参加培训因此造成失去了培训的机会，没有真正的融入贯通，通过参加培训能够将船舶机械设备的各项保养工作真正落实到位，为船舶机器设备的运转，保驾护航，降低成本，提高效率。

6  结语

船舶柴油机机械故障的诊断技术性要求较高，对检测人员提出了更高的要求，检测人员和维修人员应该根据船舶柴油机的实际运行状况，从多方面多角度对故障发生的原因进行判断，并且可以利用多种方法对机械故障类型进行科学判断，选择科学有效的诊断方法，在短时间内对故障类型加以明确，从而进行第一时间的排查和维修，为船舶柴油机的运转提供良好的环境。

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