浅析船舶柴油机常见的故障

第11卷第9期中国水运V ol.11
N o.9
2011年9月Chi na W at er Trans port Sept em ber 2011
收稿日期：6作者简介：黄宗兴，广州航通船业有限公司。

浅析船舶柴油机常见的故障
黄宗兴
（广州航通船业有限公司，广东广州510290）
摘
要：船舶的柴油机是船舶上的动力来源，是船舶的重要组成部分。

由于柴油机的组成及结构异常的复杂，因此
在运行过程难免有时会出现一些故障。

为保证柴油机的正常工作，及早的发现和排除这些故障是非常重要的。

文中从几个方面来分析了船舶柴油机的故障。

关键词：柴油机；故障；预防中图分类号：U 672.2文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）09-0098-02
一、前言
船舶柴油机故障是指柴油机在规定的条件下，丧失规定的功能。

它可能是由于某个机构或零部件过度磨损、破断、卡死等原因造成了整机功能的破坏，也可能是某个系统装置因漏泄、堵塞等原因造成机器故障。

船舶的
柴油机的结构异常复杂，在运行的过程中在很多的部位
会产生故障，这对柴油机急船舶的正常工作都不利。

但是这些故障又是很复杂的，故障与征兆之间关系的不确定性。

一种故障可能引起多个征兆，而一个征兆可能有多个故障引起，而且经常可能是多个故障同时发生。

二、船舶柴油机的常见故障1．柴油机气缸的磨损
船舶柴油机气缸缸套和活塞环的磨损直接关系到柴油机的工作状态和使用寿命。

按照磨损机理，活塞环和气缸套的磨损主要包括以下三种磨损：粘着磨损，磨粒磨损及腐蚀磨损。

粘着磨损是柴油机气缸在高温、活塞运动速度低使润滑油膜未能形成或缸壁上形成的非常薄的边界油膜。

这些极薄的油膜很容易被工作表面个别特峰刺破遭破坏，因此会导致处于边界润滑部位的局部金属直接接触而引起粘着磨损。

当接触处相对滑动速度较高时，工作表面温度增高，使接触表面不平整的峰顶材料产生塑性变形，并导致材料产生粘焊现象，并因相对滑动使粘焊处被撕脱，在工作表面沿滑动方向形成沟痕。

磨料磨损又叫磨粒磨损，是指硬的磨粒或凸出物与零件表面摩擦过程中，使材料表面发生磨耗的现象。

在运作过程中进入气缸的新鲜空气不可避免的会携带一部分的杂质，在燃烧的过程中燃油或润滑油燃烧生成的各种氧化物，低质燃油的不完全燃烧而形成的碳粒和灰分，润滑油中的机械杂质及运动副的摩擦产物等都会均引起气缸的磨粒磨损。

磨料磨损量与接触压力、滑动距离成正比，与材料的硬度成反比，同时与磨料或硬材料凸出部分尖端形状有关。

实际上磨料磨损的影响因素很多，十分复杂，还包括了外部载荷、磨料硬度和颗粒大小、相对运动情况、环境介质以及材料组织和性能等。

腐蚀磨损是指摩擦副对偶表面在相对滑动过程中，表面材料与周围介质发生化学或电化学反应，并伴随机械作用而引起的材料损失现象。

低质高硫量燃油中硫分的燃烧产物对缸壁的硫酸腐蚀。

由于气缸上部燃气温度与压力对硫酸露点的影响，使上部凝结较多的酸，导致缸壁上部含酸量远大于缸壁下部，而且长期处于海面的船舶会也会在一定程度上受到海水的腐蚀，这些会造成缸套严重的腐蚀磨损。

为了防止和减轻腐蚀磨损，可从表面处理工艺、润滑材料及添加剂的选择等方面采取措施。

2．增压器上的故障
目前船舶上的柴油机都广泛采用废气涡轮增压器，利用柴油机排出的废气能量来驱动涡轮高速旋转，带动与涡轮同轴的压力机高速旋转，从而将空气压入发动机飞气缸。

就这样增加了发动机的充气量，可以提供燃油的燃烧率，节约了燃料，提高了柴油机的效率。

增压器的工作环境比较恶劣，处于高温高压和高速运转的状态，因此容易发生一些故障。

柴油机增压器的喘振。

当增压器工作时，压气机的排出流量会减少，当它的工作点在压气机的喘振区时，压气机排出压力忽高忽低从而引起机器的强烈振动，并发出沉重的喘息声。

当增压器压力增大或减少会给柴油机带来不利的影响。

当增压器飞压力降低时，柴油机的进气量会减少，功率会下降，因此耗油量会相应增加并冒出大量的黑烟。

增压器经过长期的运作，其内部的密封衬套间隙会增大，会使得排气进入轴承箱。

由于轴承箱的压力过大，其上面固定的螺栓就会松动，一部分润滑油就会外流。

油量减少不仅会加重轴承的磨损还会导致散热不好，使增压器升温，这是对增压器很不利的。

下面以一个增压器故障为例。

某船主机增压器为VT R631一台并在其两端各设有一台自带独立油泵。

航行中发现透平端轴承油池上三块观察镜面，不像平时的透明色而是乳白色。

将轴承内滑油放出来，先是乳白色的水约小半茶杯，之后则是滑油，但其内室掺有水珠和气泡。

放完后将油池内擦干再细心检查，不见有渗漏之处，只见在其底部的油漆有鼓泡的样子且漆皮呈焦黑状。

维持到港后再拆检时，发现油池底部有个凸缘，在其根部不时有水珠渗出，细看有一条长约50mm 的裂缝。

后经凿钻止裂孔并涂上粘结剂，暂时维持
2011-0-22
第9期黄宗兴：浅析船舶柴油机常见的故障99
使用；拆除机壳冷却水腔上部的道门，从里面竟清除出片状锈垢约10k g，锈垢把冷却水孔通道也差一点堵死。

后又在排气壳处的冷却水腔内清除了锈垢约15k g，由此说明该增压器长期没有做过解体清洁，以致使水垢和铁锈一层层地锈蚀呈片状形，壳体在传热效果下降后，引起壳壁发生高温，从而在应力集中的缘根部产生了裂缝，停车时不漏航行时漏，说明喘振导致从裂缝渗出水。

3．异常噪声故障
机械在工作过程中，都会发出固有的声音和频率，当声音或频率会出现变化，就出现了异常噪声。

这些噪声主要包括柴油机敲缸、拉缸、增压器喘振、气门机构敲击、柴油机附属机械故障发出的异常声响。

异常噪声的出现说明柴油机有潜在故障，且故障正在恶化。

柴油机正常运行过程中其声音应该是正常的，但在不正常的情况下比如运动部件异常，状态异常等原因而发出异常噪声。

例如由于齿轮磨损过多，齿轮间隙过大，在突然降低转速时有敲击声从而引起齿轮箱发出异常噪声。

这种噪声可以通过修正齿轮间隙或者更换新齿轮等方法来消除。

在拉缸早期，会出现活塞过热，可以听到活塞与缸壁的干摩擦异常声音；当拉缸发生时，该缸曲柄越过止点位置时都将发生敲击声，此时柴油机的转速会迅速下降或自行停车。

活塞气门间隙过小，气门冲头松动，使冲头自动向旋进方向转动；阀杆弯曲变形、阀杆导程孔太脏，使阀运动受阻；气门弹簧折断，使气门不能及时落座等会导致活塞发出噪声。

4．轴瓦的故障
轴瓦是柴油机的容易损坏的部件，也是船舶柴油机的重要部件。

轴瓦损坏主要在轴瓦耐磨合金层，其主要有过度磨损、裂纹和剥落、腐蚀和烧熔等几种形式。

由于轴承间隙较小或者间隙不均匀，会产生局部高点，当轴承间隙偏小时，润滑油油压不足或失压导致不能很好的建立油膜，轴颈表面粗糙度太低或几何形状误差过大等而使油膜破坏，油膜不能建立或被破坏均使轴与瓦的金属表面直接接触，形成干摩擦产生高温使合金熔化。

轴瓦及其他零件的毛刺，屑末等是润滑油中混入硬质颗粒主要来源。

这些微粒进入轴瓦加上滑油滤器滤清效能不高，在曲轴的旋转运动作用下，在轴瓦内表面与轴颈外圆表面之间就会产生磨粒磨损，这时润滑油膜将被磨粒刺破，产生干磨擦，轴瓦温度升高，轴瓦合金软化熔融，合金产生位移。

轴瓦产生烧熔时，轴瓦内圆工作面合金出现部分或全面性流动轴瓦烧熔的原因轴瓦烧熔是滑动轴承常见的严重损坏。

还有在设计过程中，安全系数选的太小，轴瓦与瓦座间的贴合度太小，以及装配不当等原因会导致轴承合金的承载负荷超过其合金飞承载能力，导致轴瓦的疲劳剥落。

5．柴油机水泵的故障
柴油机的水泵如果出现零部件损坏或者机械故障后，就会造成冷却系循环水流压力不足，致使柴油机产生高温，不能正常进行工作，给船舶航行安全带来一定的危害。

因此在船舶的安全航行系统中柴油机水泵发挥着举足轻重的作用，因此必须要注重水泵的安全。

柴油机水泵多采用离心式，这种水泵常见的损坏和故障有：叶轮损缺、泵壳破裂、泵轴磨损或断裂、橡胶水封老化漏水等。

但是柴油机水泵最容易损坏的部位便是水泵的泵轴，泵轴多为碳钢件。

碳钢的强度和韧度都比较高，但容易受到制造质量、使用以及安装等多方面原因的影响，因此也容易发生损坏。

泵轴可能出现裂纹、弯曲、轴颈磨损、螺纹损坏等，也可能出现断裂事故，如损坏严重不能修理时，就应该来更换新轴。

三、船舶柴油机故障的预防
1．加强对专业人才的培养
要预防船舶柴油机的故障就需要加强精通专业人才的培养。

船舶轮机管理人员必须要对所管理柴油机的构造及各性能应十分熟悉，透彻地了解掌握船舶柴油机每个细小组成部分，还要掌握判断、排除故障一般原则和方法和突发故障时的应急措施。

熟悉了解所管理柴油机使用管理和维修的经历，常常出现什么故障，发生在什么部位，检修保养中更换过什么机件；检验和装配的间隙数据等。

只有这样，才能保证船用柴油机及其装置处于安全可靠和经济运行状态，当遇到柴油机运行出现故障时做到临事不乱。

船舶的管理人员对这些知识非常精通，并能够利用这些异常的特征来做出科学的判断，这样就可以大大减少柴油机的故障，做到防患于未然。

2．及早发现并预防故障
船舶的管理人员要有高度的责任心，要随时警觉，定时查看船舶柴油机是否存在故障征兆及异常现象，防止故障的发生。

除了应用先进科技仪器的监控方法外目前大部分船舶还是依靠已掌握的理论知识和实践经验来诊断柴油机故障。

一般通过普通仪表、仪器、化验等手段，并借助看、摸、听、嗅等方法来发现故障。

通过观察柴油机及其系统有无三漏现象，观察转速表、压力表、温度表及各种仪表是否处在正常位置，是否波动太大，观察柴油机排气烟色，观察曲轴箱透气管头是否正常等多种方法来判断船舶柴油机十分有故障和内在隐患。

对于任何故障的征兆都应引起高度重视，慎重分析，不能有丝毫的疏忽。

发现了异常状况时，要做到快速判断出其主要原因，早期处理，及时制止，防止故障由小到大，以至个别零件受损波及整个系统，甚至整台船舶柴油机报废。

总之，减少和预防这些故障对柴油机的正常工作有很重要的意义，不仅可以保证柴油机在正常条件小工作，可以延长其工作寿命，还何以保证船舶的正常运行。

因此对柴油机故障的分析和预防具有很高的经济价值。

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