船舶柴油机的维修保养

第一章船上主机的安装
第一节机座的安装
一、机座定位的技术要求
1.机座在机舱中的位置确定
（1）机座在机舱中的位置是根据轴系校中方法和轴系两端轴（尾轴和主机曲轴）的安装顺序來确定的。

轴系按合理校中安装时，以曲轴与轴系连接法兰上的偏中值定位；轴系按直线校中安装时，机座定位依两端轴安装顺序不同有两种方法:先装尾轴后装主机时，以曲轴和轴系连接法兰上的偏中值定位;先装主机后装尾轴时，以轴系理论中心线定位。

1）轴系按合理校中安装
船舶建造时，在船台上安装尾轴管装置、尾轴和螺旋桨后，一般在船舶下水后走位主机机座。

按轴系合理校中计算书中计算出的轴系第一节中间轴首法兰与曲轴输出瑞法兰的偏中值定位。

允许误差:偏移值6不大于士0. 1mm;曲折值屮不大于士0. lmm/m或开口值S不大于0. 0004D （D为法兰外径,mm）
2）轴系按直线校中安装
船舶建造时在船台上先安装尾轴管装置、尾轴和螺旋桨及中间轴，在船台上或船下水后安装主机。

以轴系第一节中间轴首法兰与曲轴输出端法兰的偏中值：偏移值§ W 0. 10mm、曲折值屮WO. 定位机座。

（2）在船台上先安装主机，后安装尾轴等
主机机座按轴系理论中心线定位，机座首、尾位置（轴向）依照机舱布置图确定，即以
机座上曲轴首（尾）法兰或机座某个底脚螺栓孔相对于船体某号肋位的距离來确定; 高、左右
位置依轴系理论中心线确定。

为了保证轴系准确安装，求所加工制造的中间轴中有一节中间轴长度由安装实测尺寸确定。

2.机座上平面平面度应符合要求
（1）机座定位安装必须保证机座上平面的平直，以保证机架、气缸体安装的正确。

要求机座底脚螺拴均匀上紧后，机座上平面的平面度应与台架安装时的平面度基本相符，或横向直线度应不大于0. 05mia/m、纵向直线度应不大于0. 03mm/m、机座全半面内半面度应不大于0.10mm。

(2)曲轴臂距差应符合要求
2.机座定位并用底脚螺拴紧固安装后，要求曲轴臂距差满足以下近似公式，臂距差
△:
A =S/10000 mm
式中S ----- 活塞行程，nrnio
关于整机吊装：
用作船舶主机的大型低速柴油机整帆吊装到船上时，其定位要求与上述相同，只是不需检验机座上平面的平面度。

大型机整机吊运安装是一项重大的操作工艺，必须作好充分准备、慎重实施，不得有丝毫失误，否则将会造成重大事故。

其主要准备工作有：
(1)准确测定主机外形尺寸，根据主机长、宽尺寸确定机舱上方开口尺寸，拆除主机上或机舱开口附近的有碍吊运的部件或附件，确定起重设备的跨度等；
(2)准确核算港机质量，依主机质量确定起重设备的起吊能力及核算要求吊运幅度下的能力，核算钢丝绳的直径、负荷及安全系数，以确保吊运的安全可靠；
(3)准确核算主机重心位置，依此确定吊钩与主机相对位置及吊运时主机在前后，左右方向上允许的最大倾斜角度等；
(4)制作合适的吊运工具，一般可制作箱式梁作为起吊横梁；
(5)必要时进行整机吊装模拟，即按比例制作模型进行吊装，以发现可能发生的问题。

实际吊装时，开始起吊应缓慢提升主机，离地面100mm左右时稳定数分钟，如无异常继续提升，直至主机正确落座往机舱底座临时文承上，再进行主机定位与安装。

二、安装机座的准备工作
安装机座的准备工作包括，制作底座和确定其安装位置、制作机座垫块、确定固定垫块和底脚螺栓孔的位置、底座支承面的加工等。

1.底座及其位置的确定
1)底座
柴油机机座安装固定在位于船体双层底上的底座上。

底座或称基座，机座定位前应完成底座的制作、定位和加工等准备工作。

底座的结构形式很多，随柴油机机座结构不同而异。

中、小型柴油机机座底部有凸起的油
底壳，常用型钢与钢板焊制与此种机座结构适应的底座，然后将其焊装在船体双层底上以支承机座。

若船体无双层底结构，则底座直接焊装在船体底部。

大型柴油机机座底部为平面时不需另制底座。

只需船体双层底采用加厚钢板，机座直接定位安装其上。

目前，有的大型柴油机机座底部亦有凸起的油底壳结构，为此船体建造时将底座与双层底焊成一体，以简化底座。

2）底座位置的确定
底座在机舱中的位置:首尾方向是以底座端面至机舱隔舱壁的距离而定，允许偏差为±10mm;左右方向是以轴系理论中心线为基准将底座焊装在双层底上。

底座固定后应对其位置进行检验：
通过机舱前、后隔舱壁上的轴系理论中心线的首、尾基准点拉钢丝线。

以钢丝线在底座平面上的垂直投影线3为检验基准，测量底座平面上的对称中心线4与投影线3之同的距离厶，即为底座位置偏差值，允许偏差不大于士5mm。

此外，底座应具有合适的高度，以保证机座垫块厚度符合规范要求。

底座面板（或支承面）至轴系理论中心线之距离H与主机中心高h （即曲轴中心线至机座底面之距离）之差等于机座垫块的厚度。

底座高度过大或过小均直接影响垫块的厚薄。

2.机座垫块
机座垫块分为固定垫块和活动垫块。

船用主机常采用钢质或铸铁矩形垫块、环氧垫块。

船用副机或辅机除采用上述两种垫块外还釆用弹性支承。

固定垫块:一般为锻钢，厚度为12-75mm,加工成具有1:100的斜度，焊装于底座面板上或双调节底座高度。

活动垫块:一般多选用铸铁材料，最小厚度不小于20mm;钢质活动垫块的最小厚度不小于12mm。

环氧垫块：以环氧树脂为主要成分的环氧垫块材料具有室温下粘度低、流动性好: 浇注后不沉淀、不分层，材质均匀；耐油，耐海水，不腐蚀;性能稳定、机械性能良好和使用方便等特点。

环氧垫块在安装和使用中应注意以下几点，
（1）环氧垫块可承受的持续温度不超过75°C；
(2)环氧垫块的厚度在15-50mm之间，较适宜的厚度为25-35mm;
(3)环氧垫块的重量载荷(主机重量)应小于0. 7Mpa,较适宜的重量载荷为
0. 4-0. 5MPao重量载荷与螺栓预紧力之和底应小于3. 5MPa：
(4)环氧垫块面积一般应大于130cm2,其边长一般应在10-60cm之间；
(5)环氧垫块所接触的表面均应预先喷涂脱膜剂，以便于垫块的更换。

3.确定固定垫块和底脚螺孔拴孔位置
按照机座垫块和底脚螺栓布置图在底座支承面板上划出垫块位置和各螺栓孔中心位置。

要求精度高，但机座尺寸大而难以保证。

为此可制造机座样板，使样板直接安放在底座支承面上划线，则精度高，效率也高。

4.底座支承面的加工
固定垫块按照确定的位置焊装在底座支承面板上。

底座支承面或固定垫块支承面必须平整。

保证与活动垫块紧密接触。

较好地承受主机的重量和作用力。

为此应对底座支承面或固定垫块支承面进行加工。

具体技术要求：
(1)底座支承面或固定垫块支承面应平整，用平尺和塞尺检测，0. 05mm塞尺应插不进；
(2)底座支承面或固定垫块支承面应沿横向加工成自里向外倾斜的平面，倾斜度为1:100,以便于活动垫块的拆装；
(3)加工平面的粗糙度为Ra25-Ra6. 3 P m o
采用用风砂轮和平板研磨的手工加工方法，亦可采用专用铳削设备加工。

活动垫块应与主机机座底平面和固定垫块支承面研配，以保证它们的紧密接触。

最后在活动垫块、固定垫块和底座上钻或钻餃底脚螺栓孔并达到要求。

第二节机架、气缸体和贯穿螺栓的安装
柴油机经过台架安装后，准确地确定了固定件之间的相对位置。

为了便于柴油机在船上的迅速安装，一般在台架上分别对机座、机架、气缸体的结合面钻、狡定位销孔和安装销钉。

在船上安装时，只需销与孔对准安装，便完成了固定件的组装。

目前船厂还采用造机厂台架安装机架(己将单片A形架组装成整体机架)和气缸体时的定位方法在船上进行机架、气缸体的定位复验，以确保定位的准确性。

一、机架的安装
1.机架的定位
机架的纵向定位机架在机座上平面上的纵向定位是利用机座和机架首(尾)端
端面上对应的定位基准块紧贴，0. 05mm塞尺插不进。

机架的横向定位釆用拉线法。

在机架首、尾两端导板中央分别拉铅垂钢丝线。

测量机架左、右两侧面距钢丝线的距离，并使之相等，即a二扒则机架横向准确定位。

2.机架安装的技术要求
机架安装时，机架下平面与机座上平面应紧密接触，用0. Oommn塞尺检查应插不进; 局部用0. 10mm塞尺检查插人深度应不大于30mm;用0.15mm塞尺检查应插不进。

在结合面上可涂抹密封胶使之接触紧密。

机架安装后，其上平面的平面度误差应不大于0.04mm。

第三节固定件相互位置的校中
柴油机固定件在船上装配成后，一般不需要对其相互位置进行校中检验，固定件相互位置校中技术要求己由台架安装和在船上各部件定位精度得到保证。

只有在柴油机台架安装和柴油机大修时才进行固定件相互位置的校中。

一、固定件相互位置的技术要求
(1)气缸中心线与曲轴中心线应垂直、相交。

垂直度不大于0. 15mm/m,位置度不大]'l. 5mm;
(2)导板工作面应分别与曲轴中心线、气缸中心线平行，平行度应不大于0. 10mm/m;
(3)同一气缸同侧两导板工作面的平面度应不大于0. 10mm，侧向导板工作面应与气缸中心线平行，平行度应不大于0. 15mm/mo
第四节活塞运动部件的平台检验
1.活塞与活塞杆同轴度检验
大型柴油机的活塞头和活塞裙分别制造时，将其组装成一体后再与活塞杆组装。

活塞组件装配后，应检验活塞裙部外圆与活塞杆外圆的同轴度.并调整使之同轴。

检验时, 随活塞组件尺寸的不同可在车床或在平台上进行检验。

大型柴油机活塞组件车间平台检验时，将其置放于平台V形铁上。

以活塞杆外圆为检验基准，用百分表测量活塞头部和裙部外圆的径向跳动量。

活塞转动一周百分表数值变化量不超过0. lOmmo
2.活塞杆中心线与十字头销中心线垂直度检验
活塞杆与十字头销装配后，置于平台的V形铁上。

V形铁2分别支承在活塞裙部和活塞
杆的外圆面，用百分表4测量十字头:字头销的垂直度△为：
A = (a - a' ) /I
3.滑块工作面与活塞杆中心线平行度检验
检验时，首先调整活塞杆中心线、十字头销中心线和首、尾正车滑块工作面M、E 分别与平台11平行。

通过调节千斤顶6和V形托架7、9,使百分表测量A、B和C、D的读数分别相等。

则活塞组件中心线和十字头销中心线平行平台；澜节支承首、尾倒车滑块工作平面的千斤顶8、10和8\ 10*,使首、尾正车滑块工作面M、E与平台平行。

而后用百分表测量倒车滑块工作面N、F上相距1两点的读数a、a】和b、b« ,则正、倒车滑块工作面平行度A即为滑块工作面与活塞杆中心线的平行度△
A= (a - a1 ) /I 或(b - W ) /I
4.连杆大、小端轴承孔中心线平行度检验
连杆杆身与大、小端轴承及十字头组装后，应检验垂直平面内和水平平面内的大、小端轴承孔中心线的平行度，以保证活塞运动部件的对中性和正常运转。

连杆以大端轴承剖分面为基准立于平台4上，十字头销安置在小端轴承下瓦上。

用置于小端平台上的百分表测量十字头销上相距1两点的读数a、b,则大、小端轴承孔中心线在垂直平面内的平行度△:
A = (a - b) /I mm/m
连杆水平置于平台7上的千斤顶3、4、6±o调节千斤顶使百分表沿大端轴承孔全长读数不变，则大端轴承孔中心线和连杆杆身轴线平行于平台。

用百分表测量十字头销颈上相距1的两点读数a、b,则大、小端轴承孔中心线在水平平面内的平行度△为，
A = (a - b) /I mm/m
第二章柴油机的拆装
第一节柴油机的拆卸顺序
1.关闭起动、燃油、冷却水、滑油系统的阀门，泄放空气管内的压力空气，放掉机体内的冷却水、滑油，拆除与气缸盖、机体相连接的所有传感器的导线、导管等。

2.拆除机体与气缸盖以及气缸盖上的附件的连接管件。

3.拆卸气缸盖螺栓螺母，吊出气缸盖，然后再拆卸气缸盖上的示功阀、安全阀、起动阀、进排气阀等。

5.抽出活塞连杆组件。

拆卸曲轴箱道门螺丝螺母，并打开道门，拆卸连杆轴承盖连杆螺栓，取下连杆盖及轴瓦，然后由气缸上部吊出活塞连杆组件。

6.拆气缸套。

用气缸套专用拆装工具吊出气缸套。

7.按顺序放置好拆卸下的所有零部件，以备进行清洗、检查和测量。

第二节柴油机的装配顺序
柴油机的装配基本先拆卸下的零部件后装，后拆卸下的零部件先装的顺序进行，即与拆卸的顺序相反。

柴油机的装配顺序应该是：气缸套安装一活塞连杆组件安装（它包括活塞销安装、活塞环安装、活塞连杆组件向柴油机上装配）一连杆大端轴承盖安装一气缸盖安装（气缸盖在安装前，有进排气阀研磨安装，示功阀、起动阀、安全阀安装）〜喷油器〜气阀摇臂机构总成安装一各管系及附件、仪表等连接。

第三章船机故障与维修
第一节故障的分类
船机故障复杂多样，研究时从不同角度将其分类一一
1•按故障的影响分：
（1）局部故障：部分功能丧失，机械还可使用。

（2）船舶短时间停航的重大故障。

如主机喷油设备的严重损坏、断环等。

（3）船舶长时间停航的重大故障。

如：主机曲轴折断、尾轴折断等，要进厂修理。

2按故障发生演变的速度分：
（1）渐进性故障可以通过监测发现。

如柴油机活塞环一气缸套的磨损和曲轴一轴承的磨损以及管子腐蚀穿孔等故障模式均属此类故障。

这类故障通过连续的状态监测可有效地防止故
障发生。

（2）突发性故障发展速度快，无法预知。

例如，主机自动停车、螺旋桨桨叶折断等。

（3）波及性故障或称二次故障，是由于船机的某种故障引发的更大的故障，无法预测和防止。

例如，发电柴油机连杆螺栓脱落或断裂引起连杆、活塞、气缸套和气缸盖其至机体的破坏，俗称连杆伸腿。

（4）断续性故障设备在某一时间呈故障状态，而在另一时间功能乂自行恢复的故障，故障反复发生。

3按故障原因分：
（1）结构性故障：设计、选材不当。

如柴油机气缸套上部凸缘根部因设计上受力不当和制造工艺不良引起的凸缘根部多发性裂纹，其至缸套断裂。

（2）工艺性故障：制造、安装质量不佳造成的故障。

例如，轴系校中安装质量不良引起的轴系振动、轴承发热或过度磨损等。

（3）磨损性故障：正常磨损导致间隙变大。

例如，由于过度磨损使活塞一气缸间隙过大而产生敲缸、窜气等故障。

（4）管理性故障：人为故障。

例如，滑油长期不化验、不更换，变质滑油造成轴瓦合金熔化的故障。

4按故障的性质分类
（1）人为故障由于管理、操作人员的行为过失引起的故障。

这是不容忽视的故障，在船上它己占80%以上，成为故障的主要原因。

（2）自然故障由于船舶机械工作环境变坏，使用条件恶劣，结构和材料的缺陷，制造和安装不良等造成的故障。

例如，上述各类故障。

此外，还可按船舶机械在使用过程中故障发生的时间分为早期故障、使用期故障（随机故障）和晚期故障（老化期故障）。

第二节故障征兆
柴油发动机是专用汽车的心脏，爱护好柴油发动机才能在专用汽车运行中少一份顾虑。

提醒您以下儿种柴油发动机故障征兆要注意：
I）柴油机严重缺水导致发动机产生粘缸，此时水温表指示超过100°C。

遇到此种情况则
选择怠速运转一段时间或熄火摇转曲轴帮助冷却，使水温降至40°C左右，再缓慢加入冷却水。

切忌立即加入冷却水（立即加入冷却水会导致机件因局部温度突然下降过快而产生裂纹）。

2）柴油机产生倒缸故障，该故障的产生主要由于连杆螺栓松退引起的。

解决该故障选择立即停机、更换新件。

3）柴油机冒黑烟并曲轴箱内发生“唧唧”的干摩擦声。

遇到该情况时应立即停机, 拆开油底壳盖，检查连杆轴瓦，发现原因应及时更换。

4）柴油机产生断轴故障的征兆，主要体现在发动机曲轴箱内发出沉闷的敲击声，发动机冒黑烟，发动机产生抖动。

遇到该情况时应立即停机检查，发现裂纹应立即更换曲轴。

第三节故障模式
1.传统诊断技术
在长期的工程实践中，所认知的柴油机出现故障的部位及故障形式种类繁多，具体原因和排除方法也不同。

从技术路线和实施手段來看，柴油机传统的故障诊断通常釆用热力参数监测、磨粒监测和声振监测等技术手段进行。

（1）热力参数监测
热力参数监测是利用柴油机工作时热力参数的变化情况，來判断其工作状态。

柴油机转速的波
动因曲轴扭矩波动
引起，因此扭矩波动与柴油机各缸点火有关，故检测和研究转速的波动，可以估算缸内做功压力，并据此进行有关的故障监测。

（2）磨粒监测
分析、光谱分析和含铁量检查等手段，诊断柴油机的摩擦副是否发生异常磨损，以判断柴油机零部件的摩擦情况及故障状态。

（磨粒监测主要是对柴油机润滑油油样进行检测分析，釆取综合利用油品化验、铁谱
3）声振监测
声振监测是通过对柴油机异常声音、噪声及振动冲击的监测，综合观察油压和温度, 诊断柴油机是否发生故障，并判定故障产生的部位。

2.现代诊断技术
在内燃机故障诊断技术中，振动、流量、压力和热力信号是主要因素；尤其是振动信号，包含着丰富的设备运行状态信息，而且信号参数易于拾取，便于在不影响设备运行的情况下，实现在线监测和诊断。

在柴油机的故障诊断工作中，逐渐发展起來的技术手段主要有以下儿种模式：
(1)FFT分析
该模式通过磁带记录仪记录振动信号，并输入专用FFT (快速傅立叶变换)分析仪进行频谱分析。

近年來，信号处理技术的发展为故障诊断的分析手段提供了更多选择，如时域分析包括波形分析、相关分析、时域滤波、时域平均、包络分析、小波分解、时间系列建模、轴心轨迹分析等；频域分析包络FFT幅值谱、相位谱、AR谱、全息谱分析等；时频域分析包括Wigner分布、短时FFT谱等。

(2)计算机辅助监测分析
随着计算机技术和信号处理技术的飞速发展，柴油机故障诊断技术的现场实施己更多地应用计算机，从设备状态信息采集、信号分析、数据库管理以及诊断结论的获得均由计算机完成。

(3)网络化监测诊断
在网络系统构成上，充分利用企业现有的故障诊断信息资源，所监测的参数不再只局限于振动、声波、轴位移等，而是进一步扩展到
影响设备运行状态的油气流量、温度、压力等。

在故障诊断理论研究方面，小波分析己成热点。

它克服了传统傅立叶变换缺陷的时频分析方法，能采用多重分辨率，刻画信号的局部瞬变特征，己广泛应用于信号处理、图像压缩、模式识别和非线性分析等相关领域。

近几年來，出现了模糊控制、故障树分析、专家系统、人工神经网络等新技术。

这些新的技术理论使工程机械的状态监测和故障诊断向系统化和智能化方向迅速发展，而且提高了诊断成功率。

在监测诊断系统的软、硬件配备方面，软仪表技术成为最新研究热点。

软仪表技术用于故障诊断时，包含了传统仪器所有信号的采集与控制、信号分析、结果输出与显示等功能，使传统仪器的大部分硬件其至整个仪器都被软仪表取代。

3.人工神经网络故障诊断技术
人工神经网络是模拟人脑结构的一种非线性动力学网络系统，具有大规模综合处理信息的能力，并有极强的容错性和自学习功能，能映射高度非线性未知系统的输入、输出关系。

基于人工神经网络的柴油机故障诊断，分以下3步实现：
第一步：通过实验获得给定工况在设定故障和无故障状态下的过程参数，经预处理提取故障征兆集数据，归一化为网络输入模式。

第二步：建立人工神经网络系统，使用己知故障征兆一故障模式的样本集训练网络, 使其达到预设的诊断精度，得出标准故障模式。

第三步：实时输入故障征兆向量进行测试，获得该状态下的网络输出模式，然后对网络输出进行后续处理，再与标准故障模式进行对比，获得诊断结果，即故障类型。

柴油机检测试验数据釆集系统如附图所示。

从故障诊断的角度看，信息融合的实质是对监测系统的多源信息和数据进行多级处理，以求最大限度地利用系统知识及现有的检测数据所提供的信息，进行故障诊断。

这种检测系统能够发挥出信息融合的优势，提高诊断的准确性和可靠性。

（1）定义：故障的表现形式，或故障结果的显现形态。

是指妨碍产品完成规定任务的某种可能方式，即产品的故障或失效的表现形式。

例如，船舶机械的故障模式有磨损、腐蚀、疲劳破坏等；电器的故障模式有短路、漏电、电路不通等。

（2）常见故障模式：磨损、疲劳断裂、腐蚀、变形等。

第四节故障规律
1早期故障期：乂称磨合期。

特点：故障率高；随时间延长，
故障率急剧下降；该段时间短。

2随机故障期：乂称偶然故障期或使用寿命期。

特点：故障率低；故障率比较稳定。

出现的故障为偶然因素引起的随机故障，主要是设计、制造中的潜在缺陷，
第四章柴油机的维修保养
第一节概述
柴油机的正确保养，特别是预防性的保养，是最容易最经济的保养，因此是延长使用寿命和降低使用成本的关键，首先必须做好柴油机使用过程中的日报工作，根据反映的情况，及时做好必要的调整和修理。

据此并参照本章介绍的内容可按照不同用户的特殊工作情况及使用经验，制定出不同的保养日程。

EI报表的内容一般有如下儿个方面。

每班工作的日期和起讫时间，常规记录所有仪表的读数，功率的使用情况，燃油、机油、润滑脂、冷却液有否渗漏或超耗，排气烟色和有否异常声音，发生故障的前后情况及处理意见。

第二节维护保养的主要内容
用户应根据一下所列技术保养项目进行定期保养，保养分级如下：
日常维护（每班工作）
一级技术保养（累计工作100h或每隔一个月）
二级保养技术（累计工作50011或每隔六个月）
三级保养技术（累计工作1000-150011或每隔一年）
无论进行何级保养，都应有计划，有步骤地进行拆卸和安装，并合理地使用工具，用力要得当，解体后的各零件表面应保持清洁，并涂上防锈油或油脂以防止生锈，注意可拆零件的相对位置，不可拆零件的结构特点，以及装配间隙和调整方法，同时应保持柴油机及附件的清洁完整。

口常维护。